Номер 5, страница 31, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Ускорится или замедлится процесс коррозии железа в растворе кислоты, если к железу прикрепить: а) пластинку из цинка; б) пластинку из серебра?

Решение

Коррозия железа в растворе кислоты является электрохимическим процессом. При контакте двух разных металлов в среде электролита (раствор кислоты) образуется гальваническая пара. Скорость коррозии железа будет зависеть от того, какую роль (анода или катода) оно будет играть в этой паре.

Чтобы определить, какой из металлов будет анодом (то есть будет окисляться и разрушаться), а какой — катодом, необходимо сравнить их стандартные электродные потенциалы ($E^\circ$). Металл с более отрицательным значением потенциала является более активным и будет служить анодом.

Стандартные электродные потенциалы металлов:

$E^\circ(Zn^{2+}/Zn) = -0.76$ В

$E^\circ(Fe^{2+}/Fe) = -0.44$ В

$E^\circ(Ag^{+}/Ag) = +0.80$ В

Из этих данных следует, что по химической активности металлы располагаются в ряд: $Zn > Fe > Ag$.

а) пластинку из цинка

При контакте железа с цинком в растворе кислоты образуется гальваническая пара $Zn-Fe$. Поскольку цинк является более активным металлом, чем железо ($E^\circ_{Zn} < E^\circ_{Fe}$), он будет выполнять роль анода и подвергаться окислению (коррозии). Железо же станет катодом.

Процессы на электродах:

Анод (цинк): $Zn - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$

Катод (железо): $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$

Таким образом, разрушаться будет цинк, а железо будет защищено от коррозии. Этот метод называется протекторной защитой. Следовательно, процесс коррозии железа замедлится.

Ответ: процесс коррозии железа замедлится.

б) пластинку из серебра

При контакте железа с серебром в растворе кислоты образуется гальваническая пара $Fe-Ag$. Железо является более активным металлом по сравнению с серебром ($E^\circ_{Fe} < E^\circ_{Ag}$). Поэтому в данной паре железо будет анодом, а серебро — катодом.

Процессы на электродах:

Анод (железо): $Fe - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

Катод (серебро): $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$

В этом случае железо будет активно окисляться (корродировать), отдавая электроны, которые перемещаются на менее активное серебро, где происходит восстановление ионов водорода. Контакт с менее активным металлом значительно ускоряет коррозию более активного металла.

Ответ: процесс коррозии железа ускорится.