Номер 4, страница 112 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 24. Коррозия металлов и её предупреждение. Глава V. Электрохимические реакции - номер 4, страница 112.

Условие.

4. Почему многие детали машин быстрее корродируют вблизи промышленных объектов?

Решение.

Решение 2.

Решение

Ускоренная коррозия деталей машин вблизи промышленных объектов — это прямое следствие загрязнения атмосферы специфическими химическими веществами, которые являются продуктами производственной деятельности. Эти вещества катализируют и интенсифицируют электрохимические процессы, лежащие в основе ржавления металлов. Основные причины можно свести к нескольким ключевым факторам.

1. Кислотные осадки

Промышленные предприятия, особенно металлургические, химические заводы и теплоэлектростанции, сжигающие ископаемое топливо (уголь, мазут), выбрасывают в атмосферу большие количества оксидов серы ($SO_2$) и азота ($NO_x$). Взаимодействуя с атмосферной влагой (дождь, туман, роса), эти оксиды образуют кислоты:

• Оксид серы(IV) образует сернистую кислоту, которая затем может окисляться до серной:
  $SO_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_3$
  $2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$
  $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота)
• Оксиды азота образуют азотную и азотистую кислоты:
  $2NO_2 + H_2O \rightarrow HNO_3 + HNO_2$ (азотная и азотистая кислоты)

Эти кислоты выпадают на поверхность автомобиля в виде кислотных дождей или оседают с туманом. Кислая среда значительно ускоряет коррозию железа. Во-первых, ионы водорода ($H^+$) выступают в качестве деполяризатора в катодном процессе, облегчая восстановление и ускоряя весь электрохимический цикл. Во-вторых, кислота растворяет защитные оксидные пленки на поверхности металла, обнажая его для дальнейшего разрушения.

2. Увеличение электропроводности влаги

Коррозия — это электрохимический процесс, который протекает в присутствии электролита. Чистая вода является слабым электролитом. Однако растворенные в атмосферной влаге промышленные выбросы (кислоты, соли, например, хлориды и сульфаты) резко увеличивают концентрацию ионов. В результате влага на кузове автомобиля превращается в сильный электролит. Это способствует более быстрому переносу ионов между анодными (где металл окисляется) и катодными (где происходит восстановление окислителя) участками на поверхности металла, что приводит к многократному увеличению скорости коррозии.

3. Наличие агрессивных ионов и твердых частиц

Помимо кислотообразующих газов, промышленные зоны насыщены другими агрессивными веществами.

• Ионы хлора ($Cl^-$): Выбросы некоторых химических производств могут содержать хлориды. Хлорид-ионы чрезвычайно агрессивны по отношению к стали, так как они способны разрушать пассивный (защитный) слой оксидов на поверхности металла, вызывая интенсивную локальную (питтинговую) коррозию.
• Твердые частицы (сажа, пыль): Промышленная пыль и сажа оседают на деталях машин. Эти частицы гигроскопичны, то есть притягивают и удерживают влагу на поверхности, продлевая время контакта металла с электролитом. Кроме того, под слоем таких частиц создаются условия недостатка кислорода, что приводит к образованию так называемых дифференциальных аэрационных пар. Участок под частицей становится анодом и активно корродирует, в то время как окружающая его, богатая кислородом поверхность, служит катодом.

Таким образом, сочетание повышенной кислотности, высокой электропроводности влаги и присутствия специфических агрессивных загрязнителей в атмосфере промышленных районов создает идеальные условия для быстрой и интенсивной коррозии металлических деталей автомобилей.

Ответ: Многие детали машин быстрее корродируют вблизи промышленных объектов из-за высокого содержания в атмосфере агрессивных химических веществ. Промышленные выбросы, такие как оксиды серы и азота, образуют с атмосферной влагой кислоты (кислотные дожди), которые разрушают защитные пленки на металле. Растворенные в воде соли и кислоты превращают влагу в сильный электролит, ускоряя электрохимические процессы коррозии. Кроме того, твердые частицы (пыль, сажа) и специфические ионы (например, хлориды) дополнительно способствуют удержанию влаги и локальному разрушению металла.