Question

(14 分) 一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。

⑴高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，相关反应的热化学方程式如下：

4CO(g)＋Fe3O4(s)＝4CO2(g)＋3Fe(s) △H=a kJ·mol－1

CO(g)＋3Fe2O3(s)＝CO2(g)＋2Fe3O4(s) △H=b kJ·mol－1

反应3CO(g)＋Fe2O3(s)＝3CO2(g)＋2Fe(s)的△H= kJ·mol－1(用含a、b 的代数式表示)。

⑵电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。

第一步：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0

第二步：HCOOCH3(g)CH3OH(g) +CO(g) △H>0

①第一步反应的机理可以用下图表示：

图中中间产物X的结构简式为 。

②在工业生产中，为提高CO的产率，可采取的合理措施有 。

⑶为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X—射线衍射谱图如图所示（X—射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为 。

⑷某催化剂样品（含Ni2O340%，其余为SiO2）通过还原、提纯两步获得镍单质：首先用CO将33.2 g样品在加热条件下还原为粗镍；然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)4（沸点43 ℃），并在180 ℃时使Ni(CO)4重新分解产生镍单质。

上述两步中消耗CO的物质的量之比为 。

⑸为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。

①粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。每生成5.3gPd沉淀，反应转移电子数为 。

②使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为 。

 

 

Answer 1

⑴(2a+b)/3

⑵①HCHO

②升高温度，降低压强

⑶FeAl2O4+8H+＝Fe2++2Al3++4H2O

⑷3:8

⑸①0.1mol（或0.1NA）

②CO+H2O－2e－＝CO2+2H+

（每空2分，共14分）

【解析】

试题分析：（1）方程式（①×2+②）÷3得到3CO(g)＋Fe2O3(s)＝3CO2(g)＋2Fe(s)，△H也是；（2）从第一张图可以得出甲醇失去氢气得到X，应该生成甲醛HCHO；从第二步反应看升高温度、减少压强平衡正向移动，转化率提高；（3）“混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐”确定反应产物含有FeAl2O4，与盐酸反应产物为氯化亚铁和氯化铝；（4）两步反应式为3CO＋Ni2O3＝3CO2＋2 Ni，Ni + 4CO =Ni(CO)4，生成1mol Ni消耗3/2molCO，第二步消耗4molCO，所以两步中消耗CO的物质的量之比为3:8；（5）转移的电子数为5.3÷106×2=0.1mol；电池的负极为CO失去电子转化为CO2。

考点：考查化学原理综合有关问题。