Question

2．合成氨工業(yè)生產(chǎn)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、氧的原子個(gè)數(shù)之比為4：5，其中Fe²⁺與Fe³⁺離子個(gè)數(shù)之比為？
（2）當(dāng)催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺的個(gè)數(shù)之比為1：2時(shí)，其催化活性最高，此時(shí)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？（用小數(shù)表示，保留2位小數(shù)）．
（3）以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量炭粉，發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe₂O₃+C=4FeO+CO₂↑．為制得這種活性最高的催化劑，應(yīng)向480g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的質(zhì)量為多少克．

Answer 1

分析 一定條件下，氧化鐵和碳反應(yīng)生成氧化亞鐵和二氧化碳，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式及其提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算和判斷．

解答 解：（1）某FeO、Fe₂O₃混合物中，F(xiàn)eO、Fe₂O₃的分子個(gè)數(shù)比是2：1時(shí)，鐵、氧的原子個(gè)數(shù)之比為4：5，其中Fe²⁺與Fe³⁺離子個(gè)數(shù)之比為：
2Fe²⁺：2Fe³⁺=1：1，
答：其中Fe²⁺與Fe³⁺離子個(gè)數(shù)之比為1：1．
（2）當(dāng)催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺的個(gè)數(shù)之比為1：2時(shí)，F(xiàn)eO、Fe₂O₃的分子個(gè)數(shù)比是1：1，此時(shí)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{56+112}{72+160}$×100%=72.41%，
答：此時(shí)混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.41%．
（3）FeO、Fe₂O₃的分子個(gè)數(shù)比是1：1時(shí)，質(zhì)量比為：72：160，
設(shè)反應(yīng)的氧化鐵質(zhì)量為x，
2Fe₂O₃+C=4FeO+CO₂↑，
160      12  288
x      $\frac{12}{160}$x  $\frac{288}{160}$x
根據(jù)題意有：（480g-x）：$\frac{288}{160}$x=72：160，
x=265.2g，
為制得這種活性最高的催化劑，應(yīng)向480g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的質(zhì)量為：$\frac{12}{160}$×265.2g=19.9g，
答：為制得這種活性最高的催化劑，應(yīng)向480g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的質(zhì)量為19.9g．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查學(xué)生運(yùn)用假設(shè)法和化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算和推斷的能力，計(jì)算時(shí)要注意規(guī)范性和準(zhǔn)確性．