Номер 2, страница 182 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

2. Проиллюстрируйте химическую коррозию на примере процессов, протекающих с литием на воздухе, сопроводив их соответствующими уравнениями реакций.

Решение

Химическая коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов в результате их химического взаимодействия с окружающей средой (газами или неэлектролитами), при котором не возникает электрического тока. Взаимодействие активного металла лития с компонентами воздуха является наглядным примером химической коррозии.

Воздух является смесью газов. Литий, как очень активный щелочной металл, реагирует с несколькими его составляющими: кислородом, азотом, парами воды и углекислым газом. Эти процессы приводят к разрушению (коррозии) поверхности металлического лития.

Основные процессы, иллюстрирующие химическую коррозию лития на воздухе:

1. Взаимодействие с кислородом ($O_2$). Литий на воздухе окисляется кислородом, образуя оксид лития. В результате поверхность металла теряет блеск и покрывается белой плёнкой.

Уравнение реакции: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

2. Взаимодействие с азотом ($N_2$). Литий — единственный щелочной металл, способный реагировать с азотом воздуха при комнатной температуре с образованием нитрида лития.

Уравнение реакции: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

3. Взаимодействие с парами воды ($H_2O$). В воздухе всегда присутствует влага в виде водяных паров. Литий непосредственно реагирует с водой, образуя гидроксид лития и водород. Кроме того, с водой реагируют и продукты, образовавшиеся на предыдущих стадиях (оксид и нитрид).

Прямая реакция лития с водой:

$2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2 \uparrow$

Реакция оксида лития с водой:

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

Гидролиз нитрида лития:

$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$

4. Взаимодействие с углекислым газом ($CO_2$). Гидроксид лития, являясь щёлочью, поглощает из воздуха углекислый газ, превращаясь в карбонат лития.

Уравнение реакции:

$2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$

Таким образом, в результате химической коррозии на поверхности лития образуется сложный слой, состоящий из оксида, нитрида, гидроксида и карбоната лития.

Ответ:

Химическая коррозия лития на воздухе иллюстрируется его взаимодействием с компонентами воздуха. Основные реакции:

Реакция с кислородом: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

Реакция с азотом: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

Реакция с парами воды: $2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2 \uparrow$

Далее происходят вторичные процессы с участием продуктов коррозии:

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

$Li_3N + 3H_2O \rightarrow 3LiOH + NH_3 \uparrow$

$2LiOH + CO_2 \rightarrow Li_2CO_3 + H_2O$