(1)合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3已知当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比

2025-04-08 11:31:45
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回答1:

(1)480g Fe2O3 的物质的量为

480g
160g/mol
=3mol,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3mol×2×
1
3
=2mol,
2Fe2O3+C
 高温 
 
4FeO+CO2
       1     4     1
       n(C)  2mol n(CO2
n(C)=n(CO2)=
1×2mol
4
=0.5mol
故m(C)=0.5mol×12g/mol=6g
该条件下V(CO2)=0.5mol×24gL/mol=12L
故答案为:6g;12L;
(2)令KClO3和Cl2的物质的量物质的量分别为xmol、ymol,根据电子转移守恒及氯元素守恒列方程,则:
6x+2y=0.12×0.4×5
x+2y=0.1×0.6
,解得x=0.036  y=0.012,产物KClO3和Cl2的物质的量之比为0.036:0.012=3:1,
故答案为:3:1;
(3)当溶液中的金属离子只有Fe2+、Cu2+时,说明Cu恰好完全反应或者有剩余,而HNO3和Fe则完全反应(如果有硝酸剩余,则Fe2+则会被进一步氧化为Fe3+;如果有Fe剩余,则会和Cu2+继续反应),
HNO3→NO,N得3电子,设被还原的HNO3为y mol,总计得3y mol电子,
Cu→Cu2+,Cu失2电子,设参加反应的Cu为z mol,总计失2z mol电子,
Fe→Fe2+,Fe失2电子,参加反应的Fe为a(1-x) mol,总计失2a(1-x) mol电子,
根据得失电子总数相等,所以:3y=2z+2a(1-x) ①
反应中起酸作用的硝酸生成Fe(NO32和Cu(NO32,起氧化剂作用的硝酸生成NO,由N元素守恒,所以有:y+2a(1-x)+2z=b ②
联立方程,消去y,整理得b=
4[2z+2a(1?x)]
3

参加反应的Cu的物质的量z的取值大于0,最大为ax,带入③中,可得
8a(1?x)
3
<b≤
8a
3

故答案为:
8a(1?x)
3
<b≤
8a
3