Question

合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe₂O₃。

（1）某FeO、Fe₂O₃混合物中，铁、氧的物质的量之比为4∶5，其中Fe²⁺与Fe³⁺物质的量之比为________。?

（2）当催化剂中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为1∶2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为________(用小数表示，保留2位小数)。?

（3）以Fe₂O₃为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：

2Fe₂O₃+C4FeO+CO₂↑。为制得这种活性最高的催化剂，应向480 g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的质量为________g。?

Answer 1

解析：（1）设FeO和Fe₂O₃的物质的量分别为x、y，则可得(x+2y)/(x+3y)=4/5，解得x/y＝2∶1，所以Fe²⁺与Fe³⁺物质的量之比为1∶1。（2）因混合物中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为1∶2，所以FeO和Fe₂O₃的物质的量之比为1∶1，故铁的质量分数为168/232=0.72。(3)设加入碳的质量为z，则有

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