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 （2）0.72 （3）6

【解析】（1）设Fe2＋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Fe3＋的物质的量也为2 mol。Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶1。

（2）设催化剂中含1 mol Fe2＋、2 mol Fe3＋，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。