Question

(14 分) 一氧化碳被廣泛應(yīng)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(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的機(jī)理可以用下圖表示：

圖中中間產(chǎn)物X的結(jié)構(gòu)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(jìn)行相關(guān)研究，用CO還原高鋁鐵礦石，反應(yīng)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(yīng)后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽，該反應(yīng)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(jié)合成Ni(CO)4（沸點(diǎn)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(jìn)行監(jiān)測。

①粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗(yàn)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(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 。

②使用電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器定量檢測空氣中CO含量，其結(jié)構(gòu)如圖所示。這種傳感器利用原電池原理，則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為 。

 

 

Answer 1

⑴(2a+b)/3

⑵①HCHO

②升高溫度，降低壓強(qiáng)

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：（1）方程式（①×2+②）÷3得到3CO(g)＋Fe2O3(s)＝3CO2(g)＋2Fe(s)，△H也是；（2）從第一張圖可以得出甲醇失去氫氣得到X，應(yīng)該生成甲醛HCHO；從第二步反應(yīng)看升高溫度、減少壓強(qiáng)平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率提高；（3）“混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽”確定反應(yīng)產(chǎn)物含有FeAl2O4，與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)物為氯化亞鐵和氯化鋁；（4）兩步反應(yīng)式為3CO＋Ni2O3＝3CO2＋2 Ni，Ni + 4CO =Ni(CO)4，生成1mol Ni消耗3/2molCO，第二步消耗4molCO，所以兩步中消耗CO的物質(zhì)的量之比為3:8；（5）轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5.3÷106×2=0.1mol；電池的負(fù)極為CO失去電子轉(zhuǎn)化為CO2。

考點(diǎn)：考查化學(xué)原理綜合有關(guān)問題。