Номер 2, страница 112 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 24. Коррозия металлов и её предупреждение. Глава V. Электрохимические реакции - номер 2, страница 112.

Условие.

2. Коррозию железа замедляют

1) контакт с магнием

2) контакт с кислотой

3) контакт с серебром

4) понижение температуры

Решение.

Решение 2.

Коррозия железа — это самопроизвольный процесс его разрушения под воздействием окружающей среды. В большинстве случаев она протекает по электрохимическому механизму, для которого необходимо наличие анодных и катодных участков, а также электролита (например, влаги). Скорость коррозии зависит от ряда факторов. Проанализируем предложенные варианты.

1) контакт с магнием

При контакте двух разных металлов в присутствии электролита образуется гальванический элемент, в котором более активный металл становится анодом и разрушается, а менее активный — катодом и защищается от коррозии. Активность металлов определяется их положением в ряду стандартных электродных потенциалов.
Стандартный электродный потенциал железа: $E^0(Fe^{2+}/Fe) = -0,44 \text{ В}$.
Стандартный электродный потенциал магния: $E^0(Mg^{2+}/Mg) = -2,37 \text{ В}$.
Так как $E^0(Mg^{2+}/Mg) < E^0(Fe^{2+}/Fe)$, магний является более активным металлом. В гальванической паре Mg-Fe магний будет анодом и будет окисляться (корродировать), а железо — катодом, на котором будут протекать процессы восстановления окислителя (например, кислорода).
Анод (окисление): $Mg \rightarrow Mg^{2+} + 2e^-$
Катод (восстановление): $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$
Таким образом, магний "жертвует" собой, защищая железо от разрушения. Этот метод называется протекторной защитой. Следовательно, контакт с магнием замедляет коррозию железа.

Ответ: контакт с магнием замедляет коррозию железа.

2) контакт с кислотой

Кислая среда, наоборот, значительно ускоряет коррозию железа. Ионы водорода $H^+$, присутствующие в кислоте, являются сильным окислителем и участвуют в катодном процессе, который протекает гораздо быстрее, чем восстановление кислорода в нейтральной среде.
Анодный процесс (окисление железа): $Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-$
Катодный процесс (восстановление ионов водорода): $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
Кроме того, кислота растворяет любые защитные оксидные пленки, которые могли бы образоваться на поверхности железа, обнажая металл для дальнейшей коррозии.

Ответ: контакт с кислотой ускоряет коррозию железа.

3) контакт с серебром

Рассмотрим гальваническую пару железо-серебро.
Стандартный электродный потенциал железа: $E^0(Fe^{2+}/Fe) = -0,44 \text{ В}$.
Стандартный электродный потенциал серебра: $E^0(Ag^{+}/Ag) = +0,80 \text{ В}$.
Здесь железо является более активным металлом, чем серебро ($E^0(Fe^{2+}/Fe) < E^0(Ag^{+}/Ag)$). Поэтому в контакте с серебром железо будет выступать в роли анода и корродировать даже быстрее, чем в отсутствие контакта. Серебро будет катодом, на поверхности которого будет происходить восстановление окислителя, что ускоряет разрушение анода-железа.

Ответ: контакт с серебром ускоряет коррозию железа.

4) понижение температуры

Коррозия, как и любая химическая реакция, подчиняется общим кинетическим законам. Согласно уравнению Аррениуса, скорость реакции экспоненциально зависит от температуры. С понижением температуры уменьшается кинетическая энергия молекул и ионов, что приводит к снижению частоты и энергии их столкновений. В результате скорость всех стадий электрохимической коррозии (и анодной, и катодной) замедляется. Например, при замерзании воды (электролита) коррозия практически прекращается.

Ответ: понижение температуры замедляет коррозию железа.

Таким образом, из предложенных вариантов коррозию железа замедляют контакт с магнием и понижение температуры.