Страница 136 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I

1. Коррозия металлов — это___

1. Коррозия металлов — это самопроизвольное разрушение металлов и их сплавов вследствие химического, физико-химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. В основе этого процесса лежат окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых атом металла окисляется (теряет электроны), переходя в ионное состояние, а компонент окружающей среды (окислитель) — восстанавливается (принимает электроны).

Существует несколько классификаций коррозионных процессов. По механизму протекания выделяют два основных типа коррозии:

Химическая коррозия — это процесс разрушения металла при его взаимодействии с агрессивной средой, не сопровождающийся возникновением электрического тока. Она протекает в средах, не проводящих электрический ток (неэлектролитах), например, в сухих газах при высоких температурах (газовая коррозия) или в органических жидкостях (например, нефти, бензине). Примером может служить образование окалины на поверхности стали при нагревании в сухом воздухе: $3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$.

Электрохимическая коррозия — это наиболее распространенный вид коррозии. Она происходит в средах, проводящих электрический ток (электролитах), таких как влажный воздух, почва, морская и речная вода, растворы солей, кислот и щелочей. При этом на поверхности металла возникают и работают многочисленные микроскопические гальванические элементы из-за его неоднородности (наличия примесей, внутренних напряжений и т.д.). Процесс ржавления железа во влажном воздухе является классическим примером электрохимической коррозии. На более активных, анодных участках, происходит окисление железа: $Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$. На менее активных, катодных участках, происходит восстановление окислителя, которым в нейтральной или щелочной среде чаще всего является растворенный кислород: $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$. Образующиеся ионы $Fe^{2+}$ и $OH^-$ взаимодействуют с образованием гидроксида железа(II) $Fe(OH)_2$, который затем легко окисляется кислородом воздуха до гидратированного оксида железа(III) $Fe_2O_3 \cdot nH_2O$ (ржавчины). Ржавчина имеет рыхлую структуру и не защищает металл от дальнейшего разрушения.

Ответ: Коррозия металлов — это самопроизвольное разрушение металлов и их сплавов в результате их химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

2. Напишите символы элементов, устойчивых к коррозии:

1) из-за химической инертности ________

2) из-за прочной поверхностной плёнки оксида ________

1) из-за химической инертности
Коррозионная стойкость некоторых металлов объясняется их низкой химической активностью. Эти элементы, называемые благородными металлами, не вступают в реакцию с кислородом воздуха, водой и большинством кислот в обычных условиях. К таким элементам относятся золото, платина, палладий и другие платиновые металлы.
Ответ: Au, Pt

2) из-за прочной поверхностной плёнки оксида
Многие химически активные металлы устойчивы к коррозии благодаря явлению пассивации. При контакте с окислителем (например, кислородом воздуха) на их поверхности мгновенно образуется тонкая, но очень плотная и химически инертная оксидная плёнка. Эта плёнка надёжно защищает металл от дальнейшего контакта с агрессивной средой. Примерами таких элементов являются алюминий (плёнка $Al_2O_3$), хром (плёнка $Cr_2O_3$), цинк (плёнка $ZnO$), титан (плёнка $TiO_2$).
Ответ: Al, Cr, Zn, Ti

3. Виды коррозии:

1) - возникает только в результате химических реакций:

$Fe + O_2 = \_$

$Fe + H_2O + O_2 = \_$

2) - возникает при контакте разных металлов, например меди и железа, в присутствии раствора электролита:

- на поверхности железа:

$Fe - \text{[]}e^{-} \to Fe^{3+}$, далее: $Fe^{3+} + 3OH^{-} = Fe(OH)_3$

- на поверхности меди:

$O_2 + 2H_2O + 4e^{-} \to 4OH^{-}$

1) В данном пункте речь идёт о коррозии, которая возникает в результате непосредственного химического взаимодействия металла с окружающей средой (например, с газами при высокой температуре или с неэлектролитами). Такой вид коррозии называется химическая. Следует отметить, что в этом слове 10 букв, тогда как в задании представлено 9 ячеек для букв, что, по всей видимости, является опечаткой.

Далее необходимо завершить уравнения реакций, иллюстрирующих данный процесс:

– Окисление железа кислородом воздуха при нагревании (газовая коррозия) с образованием оксида железа(III):

$4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$

– Суммарное уравнение процесса ржавления железа во влажном воздухе. Конечным продуктом является гидроксид железа(III), или ржавчина:

$4Fe + 6H_2O + 3O_2 \rightarrow 4Fe(OH)_3$

Ответ: Пропущено слово "Химическая". Завершенные уравнения: $4Fe + 3O_2 = 2Fe_2O_3$; $4Fe + 6H_2O + 3O_2 = 4Fe(OH)_3$.

2) Здесь описывается процесс, который возникает при контакте двух разнородных металлов в среде электролита. Это определение электрохимической коррозии. Данное слово состоит из 17 букв, что соответствует количеству ячеек в задании.

В гальванической паре железо-медь, железо, как более активный металл (с более отрицательным электродным потенциалом), является анодом и подвергается окислению. Медь выполняет роль катода, на её поверхности происходит процесс восстановления.

– На поверхности железа (анодный процесс): атом железа окисляется. В представленной схеме продуктом окисления является ион $Fe^{3+}$. Чтобы нейтральный атом железа $Fe^0$ превратился в ион $Fe^{3+}$, он должен отдать 3 электрона ($e^-$).

Следовательно, пропущенное число в уравнении — это 3:

$Fe - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$

– На поверхности меди (катодный процесс) происходит восстановление кислорода, растворенного в воде (электролите), что и показано в условии задачи.

Ответ: Пропущено слово "Электрохимическая". В уравнении процесса на поверхности железа пропущена цифра 3. Полное уравнение: $Fe - 3e^- \rightarrow Fe^{3+}$.