Necesitarías una nueva placa secundaria y ambos disipadores, al menos; las placas de CPU simple y doble son físicamente diferentes y las simples tienen disipadores más grandes que no caben en las duales.
imagen de OWC
El cambio de placa también te proporciona 4 ranuras más de RAM y un potencial máximo de 128 GB de RAM, si estás ejecutando Mavericks 10.9 o posterior.
Con los sistemas operativos anteriores, aunque se pueden usar 128 GB de RAM [8x16 GB en doble canal], OS X no puede usarlos todos: sólo admite un máximo de 96 GB [6x16 en triple canal].
Bootcamp en Windows & all 128 es una posibilidad.
El 5,1 ya debería tener el firmware necesario para soportar los procesadores Westmere, la actualización sólo es necesaria para el 4,1 de 2009.
Por cierto, si estás pensando en hacerlo tú mismo, ten en cuenta que las CPUs estándar están pensadas para ir en PCs, no en Macs, y tienen tapas. Las de Mac no tienen tapa.
Puedes hacer que los procesadores con tapa encajen, pero es complicado [y necesitaría una respuesta completa en sí misma].
Referencias: Everymac , MacSales , OWC & siendo el propietario de un 4,1 igualmente mejorado