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：⑴将“①×+②×”能得该方程式，根据盖斯定律可该反应热△H＝(2a+b)/3 kJ·mol－1。

⑵①CH3OH脱氢后生成HCHO；

②根据第一步和第二步的反应特点，可知“升高温度，降低压强”能提高CO的产率；

⑶根据“反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐”说明该反应的反应物有FeAl2O4、盐酸，生成物有FeCl2、AlCl3、H2O，据此便可写出离子方程式。

⑷先确定发生的两步反应：3CO+Ni2O3＝3CO2+2Ni，Ni+4CO＝Ni(CO)4，则这两步中消耗CO的物质的量之比为3：8。

⑸①根据“PdCl2～Pd～2e-”，则每生成5.3gPd沉淀，反应转移电子数为。

②CO在负极上发生氧化反应，据得失电子守恒有CO－2e―――CO2，再据电荷守恒有CO－2e――CO2+2H+，最后据原子守恒得CO+H2O－2e－＝CO2+2H+。

考点：考查化学反应基本原理（反应热的计算、平衡移动原理、离子方程式的书写、氧化还原反应电子转移数的计算、电极反应式的书写等）。