Question

18．請回答下列問題：
（1）高爐冶鐵過程中，甲烷在催化反應室中產生水煤氣（CO和H₂）還原氧化鐵，有關反應為：
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+260kJ•mol^-1
已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
則CH₄與O₂反應生成CO和H₂的熱化學方程式為2CH₄（g）+O₂（g）=2CO（g）+4H₂（g）△H=-46kJ•mol^-1；
（2）鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的1/4．
鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式．
正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；負極：Fe-2e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）已知：①CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+260kJ•mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1，
根據蓋斯定律①×2+②可得；
（2）鋼鐵發生吸氧腐蝕，負極上Fe失電子發生氧化反應，正極上氧氣得電子發生還原反應．

解答 解：（1）已知：①CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+260kJ•mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1，
根據蓋斯定律①×2+②可得：2CH₄（g）+O₂（g）=2CO（g）+4H₂（g）△H=-46kJ•mol^-1；
故答案為：2CH₄（g）+O₂（g）=2CO（g）+4H₂（g）△H=-46kJ•mol^-1；
（2）鋼鐵發生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極上Fe失電子發生氧化反應，電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案為：正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；負極：Fe-2e^-=Fe²⁺．

點評 本題考查了蓋斯定律和金屬的吸氧腐蝕，題目較簡單，有利于學生鞏固基礎．