Question

合成氨工業生產中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe₂O₃。

（1）某FeO、Fe₂O₃混合物中，鐵、氧的物質的量之比為4∶5，其中Fe²⁺與Fe³⁺物質的量之比為________。?

（2）當催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺的物質的量之比為1∶2時，其催化活性最高，此時鐵的氧化物混合物中鐵的質量分數為________(用小數表示，保留2位小數)。?

（3）以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量炭粉，發生如下反應：

2Fe₂O₃+C4FeO+CO₂↑。為制得這種活性最高的催化劑，應向480 g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的質量為________g。?

Answer 1

解析：（1）設FeO和Fe₂O₃的物質的量分別為x、y，則可得(x+2y)/(x+3y)=4/5，解得x/y＝2∶1，所以Fe²⁺與Fe³⁺物質的量之比為1∶1。（2）因混合物中Fe²⁺與Fe³⁺的物質的量之比為1∶2，所以FeO和Fe₂O₃的物質的量之比為1∶1，故鐵的質量分數為168/232=0.72。(3)設加入碳的質量為z，則有

2Fe₂O₃+C4FeO+CO₂↑

   2        12                      4?

1 mol      z                     (z/3)

z= g=6 g。

答案：（1）1∶1　（2）0.72　（3）6.0克