Номер 7, страница 182 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. В начале XX в. из порта Нью-Йорка вышла в открытый океан красавица яхта. Её владелец, американский миллионер, изготовил корпус яхты из очень дорогого в то время алюминия, листы которого скреплялись медными заклёпками. Это было очень красиво: сверкающий серебристый корабль, усеянный золотистыми головками заклёпок! Однако через несколько месяцев обшивка корпуса начала расходиться, и яхта пошла ко дну. Почему? Напишите соответствующие уравнения реакций.

Причина, по которой яхта пошла ко дну, заключается в явлении гальванической коррозии. Это вид электрохимической коррозии, который возникает при контакте двух разнородных металлов в присутствии электролита.

В данном случае в качестве разнородных металлов выступали алюминий ($Al$) корпуса и медь ($Cu$) заклёпок. Роль электролита выполняла морская вода, которая является хорошим проводником электрического тока из-за растворенных в ней солей (в основном $NaCl$).

При контакте алюминия и меди в морской воде образуется гальванический элемент. Чтобы определить, какой из металлов будет разрушаться (корродировать), необходимо обратиться к ряду стандартных электродных потенциалов. Алюминий ($E^\circ(Al^{3+}/Al) = -1,66 \text{ В}$) является значительно более активным металлом по сравнению с медью ($E^\circ(Cu^{2+}/Cu) = +0,34 \text{ В}$).

В образовавшейся гальванической паре более активный металл (алюминий) становится анодом и подвергается интенсивному окислению (разрушению), в то время как менее активный металл (медь) становится катодом, на поверхности которого протекают процессы восстановления.

Процессы, протекающие на электродах, можно описать следующими уравнениями реакций:

На аноде (алюминиевый корпус): происходит окисление алюминия. Атомы алюминия отдают электроны и переходят в раствор в виде ионов, что приводит к разрушению корпуса.
$Al - 3e^- \rightarrow Al^{3+}$

На катоде (медные заклёпки): на поверхности меди происходит восстановление растворенного в воде кислорода, так как морская вода является нейтральной средой.
$O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

В результате интенсивной коррозии алюминиевая обшивка в местах крепления медными заклёпками быстро разрушилась, герметичность корпуса нарушилась, и яхта затонула.

Ионы $Al^{3+}$, образующиеся на аноде, и гидроксид-ионы $OH^-$, образующиеся на катоде, взаимодействуют с образованием нерастворимого гидроксида алюминия — продукта коррозии:
$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3\downarrow$

Суммарное уравнение процесса коррозии алюминия выглядит так:
$4Al + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3$

Ответ: Яхта затонула из-за гальванической коррозии, возникшей при контакте алюминиевого корпуса с медными заклёпками в морской воде (электролите). Алюминий, как более активный металл, выступал в роли анода и быстро разрушался.
Уравнения реакций:
Процесс на аноде (окисление алюминия): $Al - 3e^- \rightarrow Al^{3+}$
Процесс на катоде (восстановление кислорода): $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$
Суммарное уравнение коррозии: $4Al + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3$