Question

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．當催化劑中FeO與Fe₂O₃的質(zhì)量之比為9：20時，其催化活性最高．現(xiàn)以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量木炭粉，發(fā)生如下反應：2Fe₂O₃+C

高溫  .

4FeO+CO₂↑．為制得這種活性最高的催化劑，應向240g Fe₂O₃ 粉末中加入木炭粉的質(zhì)量是多少克？

Answer 1

分析：分析題意可知當催化劑中FeO與Fe₂O₃的質(zhì)量之比為9：20時，其催化活性最高，所以可根據(jù)反應結(jié)束后生成的FeO的質(zhì)量和剩余Fe₂O₃的質(zhì)量之比為9：20建立等式．
所以解題思路就是設出木炭的質(zhì)量，根據(jù)化學方程式求出生成的FeO的質(zhì)量和剩余的Fe₂O₃質(zhì)量即可解答．

解答：解：解法一：
設需加入木炭粉的質(zhì)量是x 參加反應的Fe₂O₃的質(zhì)量為y，生成FeO的質(zhì)量為z
2Fe₂O₃ +C

高溫  .

4FeO+CO₂↑
320   12        288
y      x         z
得：

320

y

=

12

x

=

288

z

y=

320x

12

z=

288

12

x
剩余Fe₂O₃的質(zhì)量為：240g-

320x

12

=

240g×12-320x

12

根據(jù)題意得：

288x 12

240g×12-320x 12

=

9

20

解得：x=3g
答：需加入木炭粉3g．
解法二：
FeO與Fe₂O₃的質(zhì)量之比為9：20，F(xiàn)eO與Fe₂O₃的物質(zhì)的量之比為

9

56+16

：

20

56×2+16×3

=1：1．
根據(jù)2Fe₂O₃+C

高溫  .

4FeO+CO₂↑．可知，轉(zhuǎn)化為氧化亞鐵的氧化鐵與生成的氧化亞鐵的物質(zhì)的量之比為1：2．所以轉(zhuǎn)化為氧化亞鐵的氧化鐵和剩余的氧化鐵的物質(zhì)的量之比為0.5：1，即1：2．即轉(zhuǎn)化為氧化亞鐵的氧化鐵的占總氧化鐵的三分之一，即80g．
設80g氧化鐵轉(zhuǎn)化為氧化亞鐵消耗的碳的質(zhì)量為x．
2Fe₂O₃ +C

高溫  .

4FeO+CO₂↑
320   12      
80g   x        

320

12

=

80g

x

x=3g．
答：需加入木炭粉3g．

點評：本題考查學生根據(jù)化學方程式進行計算的能力，對于本題主要是要分析題意，找出建立等式的依據(jù)即可解答．