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4.合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的成分为FeO、Fe2O3
(1)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧的物质的量之比为4:5,其中二价铁与三价铁的物质的量之比为1:1.
(2)当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1:2时,其催化活性最高,此时该催化剂中铁的质量分数为0.072(用小数表示,精确到0.01).
(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生反应:2Fe2O3+C$\stackrel{高温}{→}$4FeO+CO2↑.为制得这种活性最高的催化剂,应向320g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为4g,生成实验条件下CO2的体积为8L(假设此实验条件下,气体摩尔体积为24L/mol).

分析 (1)设出FeO、Fe2O3的物质的量,然后根据“铁、氧的物质的量之比为4:5”列式计算出二者的物质的量之比,然后计算出二价铁与三价铁的物质的量之比;
(2)根据“二价铁与三价铁的物质的量之比为1:2”计算出FeO、Fe2O3的物质的量物质的量之比,然后计算出该催化剂中铁的质量分数;
(3)根据n=$\frac{m}{M}$计算320g Fe2O3 的物质的量,再根据当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化剂活性最高,计算FeO 的物质的量,根据方程式 计算碳的物质的量、生成二氧化碳的物质的量,根据m=nM计算碳粉质量,根据V=nVm计算二氧化碳体积.

解答 解:(1)设FeO、Fe2O3的物质的量分别为x、y,铁、氧的物质的量之比为4:5,则(x+2y):(x+3y)=4:5,整理可得x:y=2:1,则二价铁与三价铁的物质的量之比为(2×1):(1×2)=1:1,
故答案为:1:1;
(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、Fe2O3的物质的量物质的量之比=1:(2×$\frac{1}{2}$)=1:1,则该催化剂中铁的质量分数为:$\frac{56×(1+2)}{72+160}$≈0.072,
故答案为:0.72;
(3)320g Fe2O3 的物质的量为:$\frac{320g}{160g/mol}$=2mol,根据当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化剂活性最高,则FeO为2mol×2×$\frac{1}{3}$=$\frac{4}{3}$mol,
2Fe2O3+C$\stackrel{高温}{→}$4FeO+CO2
            1         4         1
       n(C)    $\frac{4}{3}$mol  n(CO2
n(C)=n(CO2)=$\frac{\frac{4}{3}mol×1}{4}$=$\frac{1}{3}$mol,
故m(C)=$\frac{1}{3}$mol×12g/mol=4g,
该条件下V(CO2)=$\frac{1}{3}$mol×24gL/mol=8L
故答案为:4;8L.

点评 本题考查物质的量的计算、混合物计算,属于拼合型题目,侧重考查学生分析解决问题的能力,注意掌握物质的量与气体摩尔体积、摩尔质量等之间的关系.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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(3)依据反应①、②判断SeO2、浓H2SO4、SO2的氧化性由强到弱的顺序是浓硫酸>SeO2>SO2
(4)用双线桥法标出反应②电子转移的方向和数目:
(5)SeO2、KI和HNO3发生如下反应:SeO2+KI+HNO3→Se+I2+KNO3+H2O
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.用NA表示阿伏加德罗常数的数值.下列说法正确的是(  )
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(2)F元素在周期表中的位置第四周期第Ⅷ族稳定性:A2C大于  A2E(填“大于”“小于”“等于”).
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