题目内容

【题目】合成氨工业生产中所用的a-Fe催化剂的成分为FeO、Fe2O3。

(1)某种a-Fe催化剂中铁、氧的物质的量之比为5:6,其中二价铁与三价铁的物质的量之比为_________________。

(2)当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1:2时,其催化剂活性最高,此时该催化剂中铁的质量分数为_________________(用小数表示,精确到0.01)。

(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向Fe2O3中加入适量炭粉,发生反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂,理论上应向320g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为________________,生成实验条件下CO2的体积为______________(假设此实验条件下,气体摩尔体积为24L/mol)。

【答案】 3:2 0. 72 4 g 8L

【解析】试题分析:本题考查以物质的量为中心的计算、物质的量应用于化学方程式中的计算。

(1)设FeO、Fe2O3物质的量依次为x、y,则(x+2y):(x+3y)=5:6,解得x:y=3:1,FeO与Fe2O3物质的量之比为3:1,则二价铁与三价铁物质的量之比为3:(12)=3:2。

(2)当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1:2时,FeO与Fe2O3物质的量之比为1:1,则该催化剂中铁的质量分数为=0.72。

(3)n(Fe2O3)==2mol,催化活性最高的催化剂中FeO与Fe2O3物质的量之比为1:1,设与C反应的Fe2O3物质的量为z,反应生成FeO物质的量为2z,则=,解得z=mol;根据反应的方程式2Fe2O3+C4FeO+CO2↑,反应消耗C的物质的量为mol,生成CO2物质的量为mol,加入炭粉的质量为mol12g/mol=4g,生成实验条件下的CO2的体积为mol24L/mol=8L。

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