合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3.
(1)当催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9:20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多少?(用小数表示,保留2位小数)
(2)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量碳,发生如下反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑.为制得这种活性最高的催化剂,应向480gFe2O3粉末中加入碳多少克?
网友回答
解:(1)假设此时混合物中FeO的质量为9m,则Fe2O3的质量为20m,混合物的质量为29m
混合物中铁的质量分数==0.72
(2)设反应生成FeO的质量为x,消耗Fe2O3的质量为y,需要加入碳的质量为z
2Fe2O3+C4FeO+CO2↑
320????12??????288
y???????z?????? x
=? y=
=? z=
则活性最高的催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比=x:(480g-)=9:20,解得x=144g
应加入碳的质量=144g×=6g
答:(1)此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为0.72;
(2)为制得这种活性最高的催化剂,应向480gFe2O3粉末中加入碳6克.
解析分析:(1)根据该混合物中如果FeO与Fe2O3的质量,由两氧化物中铁元素的质量分数,可求得混合物与所含铁的质量关系,即可得此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数;
(2)根据活性最高的催化剂中FeO与Fe2O3的质量之比为9:20,由化学方程式可确定反应中两氧化物的质量关系,从而求出为制得活性最高的催化剂应将480gFe2O3粉末转化为FeO的质量,然后再由FeO的质量计算出所加碳的质量.
点评:解答本题的难点在于确定480gFe2O3粉末应转化为FeO的质量,因此可通过化学方程式首先确定反应中两物质的质量关系,然后再利用最佳质量比解决需要生成FeO的质量.