Question

回答下列問題：
（1）反應A（g）+B（g）?C（g）+D（g）過程中的能量變化如圖一所示，判斷該反應△H

 

0（填“＞”、“＜”、或“無法確定”）．
（2）在Al₂O₃、Ni催化下氣態甲酸發生下列反應：甲酸（g）=CO （g）+H₂O （g）△H₁=+34.0kJ/mol  甲酸（g）=CO₂ （g）+H₂（g）△H₂=-7.0kJ/mol
則甲酸的分子式為

 

，在該條件下，氣態CO₂和氣態H₂ 反應生成氣態CO和氣態H₂O的熱化學方程式為

 

．
（3）如圖二所示，水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：
I若試管內液面上升，則正極反應：

 

．
II若試管內液面下降，則發生

 

腐蝕．
III若溶液甲為水，溶液乙為海水，則鐵釘在

 

（填“甲”或“乙”）溶液中腐蝕的速度快．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,金屬的電化學腐蝕與防護,弱電解質在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據圖象中反應物總能量與生成物總能量的相對大小判斷；
（2）根據原子守恒寫出甲酸的分子式；根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變，根據熱化學方程式的書寫方法來書寫即可；
（3）生鐵中含有碳，鐵、碳和合適的電解質溶液構成原電池，在弱酸性或中性條件下，鐵發生吸氧腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，在酸性條件下，鐵發生析氫腐蝕，負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上氫離子得電子發生還原反應．

解答： 解：（1）由圖可知反應物總能量大于生成物總能量，該反應為放熱反應，則△H＜0，故答案為：＜；
（2）已知：①甲酸（g）=CO （g）+H₂O （g）△H₁=+34.0kJ/mol，
②甲酸（g）=CO₂ （g）+H₂（g）△H₂=-7.0kJ/mol，
反應前后原子數守恒，則甲酸的分子式為CH₂O₂；
氣態CO₂和氣態H₂ 生成氣態CO和氣態H₂O的化學方程式為CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）可以根據①-②得到，
所以△H=34.0kJ/mol-（-7.0kJ/mol）=+41.0kJ/mol，即CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）△H=+41.0kJ/mol，
故答案為：CH₂O₂；CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）△H=+41.0kJ/mol；
（3）若試管內液面上升，說明電解質環境是堿性或是中性，試管內氣體因和水反應而使其壓強減小，發生的是吸氧腐蝕，鐵作負極，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為：Fe-2e^-═Fe²⁺，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
若試管內液面下降，說明金屬的腐蝕中生成氣體導致壓強增大，則金屬發生的是析氫腐蝕，溶液呈酸性，負極上鐵失電子發生氧化反應，電極反應式為Fe-2e^-═Fe²⁺，正極上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為：4H⁺+4e^-═2H₂↑，
海水中存在電解質溶液，Fe在海水中容易發生電化學腐蝕，所以乙中腐蝕的速度快；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；析氫；乙．

點評：本題考查了蓋斯定律的應用、鋼鐵的電化學腐蝕，注意酸性條件下鋼鐵發生析氫腐蝕，弱酸性或中性條件下鋼鐵發生吸氧腐蝕，題目難度不大．