Вопрос, страница 153 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 22. Получение и применение металлов. Коррозия металлов. Глава 5. Металлы и неметаллы - страница 153.

Условие.

Что такое электрохимическая коррозия?

Решение.

Решение 2.

Электрохимическая коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов при их контакте с электролитом, который сопровождается возникновением электрического тока. Этот вид коррозии является наиболее распространенным и протекает по механизму работы множества микроскопических гальванических элементов на поверхности металла.

Для возникновения электрохимической коррозии необходимо наличие нескольких условий:

• Наличие двух или более участков на поверхности металла с разными электродными потенциалами. Эти участки могут возникать из-за неоднородности самого металла (например, примеси, разные фазы сплава) или из-за неоднородности условий на поверхности (разная концентрация кислорода, механические напряжения).
• Наличие среды-электролита, то есть раствора, способного проводить электрический ток (например, влага из атмосферы, вода с растворенными солями, кислотами или щелочами).
• Наличие электрического контакта между участками с разными потенциалами, который обеспечивается самим металлом.

В результате на поверхности металла образуется короткозамкнутый гальванический элемент. Участок с более отрицательным потенциалом становится анодом, на котором происходит процесс окисления (растворения) металла. Участок с более положительным потенциалом становится катодом, на котором происходит восстановление окислителя из окружающей среды.

Рассмотрим механизм на классическом примере — коррозии железа во влажном воздухе.

1. Анодный процесс: Атомы железа, выступая в роли анода, окисляются, отдавая электроны и переходя в раствор в виде ионов:
$A: Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

2. Катодный процесс: Электроны, освободившиеся на аноде, перемещаются по металлу к катодным участкам, где они восстанавливают окислитель. В нейтральной или слабощелочной среде (например, в воде) окислителем выступает растворенный кислород:
$K: O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$
В кислой среде катодный процесс выглядит иначе:
$K: O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$

3. Вторичные процессы: Ионы железа $Fe^{2+}$ и гидроксид-ионы $OH^-$, образовавшиеся на электродах, взаимодействуют в растворе-электролите с образованием гидроксида железа(II):
$Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2$
Затем гидроксид железа(II) легко окисляется кислородом воздуха до гидратированного оксида железа(III), который и является ржавчиной:
$4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3$ (или в упрощенном виде $Fe_2O_3 \cdot nH_2O$)

Ответ: Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов в среде электролита, происходящее в результате работы образующихся на их поверхности микрогальванических элементов. При этом более активный участок металла (анод) окисляется и разрушается, а на менее активном участке (катоде) происходит восстановление окислителя из окружающей среды.