Номер 3, страница 31, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Охарактеризуйте электрохимическую коррозию.

2. Охарактеризуйте химическую коррозию.

Химическая коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов в результате их химического взаимодействия с агрессивной средой, которая не является электролитом (то есть не проводит электрический ток). При этом не возникает электрического тока, а процессы окисления металла и восстановления окислителя происходят в одной точке.

Механизм:

Химическая коррозия протекает по механизму обычной гетерогенной окислительно-восстановительной реакции на поверхности металла. Атомы металла непосредственно реагируют с компонентами окружающей среды (окислителями), отдавая им свои валентные электроны. Процессы окисления металла и восстановления окислителя не разделены пространственно.

Например, окисление металла Ме окислителем Ox:

$Me + Ox \rightarrow MeO$ (продукт коррозии)

Виды и примеры химической коррозии:

1. Газовая коррозия. Протекает при высоких температурах в газовой среде (дымовые газы, воздух). Характерный пример — образование окалины (смеси оксидов железа) на поверхности стали при нагревании:

$2Fe + O_2 \xrightarrow{t} 2FeO$

$4Fe + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3$

$3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$

2. Коррозия в неэлектролитах. Протекает в жидкостях, не проводящих электрический ток, например, в нефтепродуктах, органических растворителях, расплавленной сере. Например, взаимодействие железа с серой, содержащейся в нефти, при её перегонке:

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

Основные характеристики:

- Протекает в средах, не проводящих электрический ток (газы, органические жидкости).

- Не сопровождается возникновением электрического тока.

- Акты окисления и восстановления не разделены в пространстве.

- Скорость коррозии, как правило, значительно возрастает с повышением температуры.

Ответ: Химическая коррозия — это разрушение металла в среде-неэлектролите в результате прямого химического взаимодействия, при котором акты окисления металла и восстановления окислителя происходят в одной точке без возникновения электрического тока. Типичные примеры – высокотемпературная газовая коррозия (образование окалины) и коррозия в нефтепродуктах.

3. Охарактеризуйте электрохимическую коррозию.

Электрохимическая коррозия — это процесс разрушения металлов в средах, проводящих электрический ток (электролитах), который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока. Этот вид коррозии является наиболее распространенным и наносит наибольший ущерб.

Механизм:

Механизм основан на возникновении на поверхности корродирующего металла множества короткозамкнутых микрогальванических элементов. Работа такого элемента включает два сопряженных процесса:

1. Анодный процесс: На более активных участках металла (анодах) происходит окисление металла — его атомы теряют электроны и переходят в раствор в виде гидратированных ионов.

Например, для железа: $A(-): Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

2. Катодный процесс: На менее активных участках (катодах) происходит восстановление окислителя (деполяризатора), присутствующего в электролите. Электроны, освободившиеся на аноде, перемещаются по металлу к катоду и участвуют в реакции восстановления.

Тип катодного процесса зависит от pH среды:

- В кислой среде (pH < 7):

- при доступе кислорода (кислородная деполяризация): $K(+): O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$

- в отсутствие кислорода (водородная деполяризация), если металл стоит в ряду напряжений левее водорода: $K(+): 2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$

- В нейтральной или щелочной среде (pH ≥ 7):

- происходит только кислородная деполяризация: $K(+): O_2 + 2H_2o + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

Причины возникновения гальванических пар:

- Контакт двух разных металлов (более активный металл становится анодом и разрушается).

- Химическая неоднородность самого металла (наличие примесей, разных фаз в сплаве).

- Неоднородность поверхности (царапины, напряжения) или условий на разных участках (например, разный доступ кислорода - дифференциальная аэрация).

Пример:

Коррозия железа (ржавление) во влажном воздухе. Пленка влаги на поверхности железа служит электролитом. Участки с примесями или дефектами становятся катодами, а более чистое железо — анодами. Ионы $Fe^{2+}$, образовавшиеся на аноде, далее в присутствии кислорода и воды окисляются до ионов $Fe^{3+}$ и образуют нерастворимый гидратированный оксид железа(III) — ржавчину: $4Fe + 3O_2 + 6H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3$ или $Fe_2O_3 \cdot nH_2O$.

Ответ: Электрохимическая коррозия — это разрушение металла в среде-электролите, обусловленное работой возникающих на его поверхности микрогальванических элементов. Процесс сопровождается возникновением электрического тока и пространственным разделением анодного процесса (окисление металла) и катодного процесса (восстановление окислителя). Это основной вид коррозии, примером которого является ржавление железа.