Question

合成氨工业生产中所用的α­Fe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Fe^2＋与Fe^3＋物质的量之比为________。
（2）当催化剂中Fe^2＋与Fe^3＋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，可向其中加入适量碳粉，发生如下反应：2Fe₂O₃＋C4FeO＋CO₂↑。

Answer 1

（1）1∶1　（2）0.72　（3）6

（1）设Fe^2＋的物质的量为x，根据化合价代数和为0的原则：2x＋（4－x）×3＝5×2，x＝2  mol，故Fe^3＋的物质的量也为2  mol。Fe^2＋与Fe^3＋的物质的量之比为1∶1。
（2）设催化剂中含1  mol Fe^2＋、2  mol Fe^3＋，根据化合价代数和为0，可知催化剂中氧原子的物质的量为1 mol＋3 mol＝4  mol。催化剂中铁的质量分数为≈0.72。
（3）由题意知，被还原的Fe₂O₃与未被还原的Fe₂O₃的物质的量之比为1∶2，被还原的Fe₂O₃的物质的量为＝1  mol，则：
2Fe₂O₃　＋　C=4FeO＋CO₂↑
2  mol  12 g
1  mol  m（C）
m（C）＝＝6 g。