(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)+Fe
3O
4(s)=4CO
2(g)+3Fe(s) △H="a" kJ·mol
-1CO(g)+3Fe
2O
3(s)=CO
2(g)+2Fe
3O
4(s) △H="b" kJ·mol
-1反应3CO(g)+Fe
2O
3(s)=3CO
2(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:2CH
3OH(g)

HCOOCH
3(g)+2H
2(g) △H>0
第二步:HCOOCH
3(g)

CH
3OH(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Ni
2O
340%,其余为SiO
2)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PdCl
2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
。
