Question

(14 分) 一氧化碳被廣泛應用于冶金工業(yè)和電子工業(yè)。

⑴高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法，相關反應的熱化學方程式如下：

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

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

⑵電子工業(yè)中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應得到。

第一步：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g) △H>0

第二步：HCOOCH3(g)CH3OH(g) +CO(g) △H>0

①第一步反應的機理可以用下圖表示：

圖中中間產(chǎn)物X的結構簡式為 。

②在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高CO的產(chǎn)率，可采取的合理措施有 。

⑶為進行相關研究，用CO還原高鋁鐵礦石，反應后固體物質(zhì)的X—射線衍射譜圖如圖所示（X—射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同）。反應后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應生產(chǎn)兩種鹽，該反應的離子方程式為 。

⑷某催化劑樣品（含Ni2O340%，其余為SiO2）通過還原、提純兩步獲得鎳單質(zhì)：首先用CO將33.2 g樣品在加熱條件下還原為粗鎳；然后在常溫下使粗鎳中的Ni與CO結合成Ni(CO)4（沸點43 ℃），并在180 ℃時使Ni(CO)4重新分解產(chǎn)生鎳單質(zhì)。

上述兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為 。

⑸為安全起見，工業(yè)生產(chǎn)中需對空氣中的CO進行監(jiān)測。

①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗空氣中少量的CO。若空氣中含CO，則溶液中會產(chǎn)生黑色的Pd沉淀。每生成5.3gPd沉淀，反應轉移電子數(shù)為 。

②使用電化學一氧化碳氣體傳感器定量檢測空氣中CO含量，其結構如圖所示。這種傳感器利用原電池原理，則該電池的負極反應式為 。

 

 

Answer 1

⑴(2a+b)/3 ⑵①HCHO ②升高溫度，降低壓強

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】

試題分析：⑴將“①×+②×”能得該方程式，根據(jù)蓋斯定律可該反應熱△H＝(2a+b)/3 kJ·mol－1。

⑵①CH3OH脫氫后生成HCHO；

②根據(jù)第一步和第二步的反應特點，可知“升高溫度，降低壓強”能提高CO的產(chǎn)率；

⑶根據(jù)“反應后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應生產(chǎn)兩種鹽”說明該反應的反應物有FeAl2O4、鹽酸，生成物有FeCl2、AlCl3、H2O，據(jù)此便可寫出離子方程式。

⑷先確定發(fā)生的兩步反應：3CO+Ni2O3＝3CO2+2Ni，Ni+4CO＝Ni(CO)4，則這兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為3：8。

⑸①根據(jù)“PdCl2～Pd～2e-”，則每生成5.3gPd沉淀，反應轉移電子數(shù)為。

②CO在負極上發(fā)生氧化反應，據(jù)得失電子守恒有CO－2e―――CO2，再據(jù)電荷守恒有CO－2e――CO2+2H+，最后據(jù)原子守恒得CO+H2O－2e－＝CO2+2H+。

考點：考查化學反應基本原理（反應熱的計算、平衡移動原理、離子方程式的書寫、氧化還原反應電子轉移數(shù)的計算、電極反應式的書寫等）。