Номер 6, страница 31, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Напишите уравнения реакций, которые протекают при коррозии железа, покрытого влагой на воздухе.

Решение

Коррозия железа во влажном воздухе представляет собой сложный электрохимический процесс. На поверхности железа образуются микрогальванические элементы, в которых железо выступает в роли анода, а участки с примесями или с лучшим доступом кислорода — в роли катода. Электролитом служит пленка воды, в которой растворен кислород из воздуха.

Процесс можно описать следующими стадиями и соответствующими уравнениями реакций:

1. На анодных участках происходит окисление железа. Атомы железа отдают электроны и переходят в раствор в виде ионов $Fe^{2+}$:

Анод: $Fe - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

2. На катодных участках электроны восстанавливают кислород, растворенный в воде. В нейтральной среде (пленка воды на поверхности) этот процесс приводит к образованию гидроксид-ионов $OH^-$:

Катод: $O_2 + 2H_2o + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

3. Ионы $Fe^{2+}$ и $OH^-$, образовавшиеся на разных участках, диффундируют навстречу друг другу и образуют нерастворимый осадок гидроксида железа(II):

$Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$

Суммарное уравнение для начального этапа коррозии, объединяющее процессы на аноде и катоде, выглядит так:

$2Fe + O_2 + 2H_2o \rightarrow 2Fe(OH)_2$

4. Гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$ является неустойчивым и в присутствии кислорода воздуха и воды легко окисляется до гидроксида железа(III) $Fe(OH)_3$, который является основной составляющей ржавчины:

$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3 \downarrow$

Суммируя все стадии, можно записать общее уравнение процесса коррозии железа:

$4Fe + 3O_2 + 6H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3$

Ответ:

Анодный процесс: $Fe - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

Катодный процесс: $O_2 + 2H_2o + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

Суммарное уравнение начальной стадии: $2Fe + O_2 + 2H_2o \rightarrow 2Fe(OH)_2$

Окисление до ржавчины: $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3$

Общее суммарное уравнение коррозии: $4Fe + 3O_2 + 6H_2o \rightarrow 4Fe(OH)_3$