Дополнительное задание, страница 69 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

1. Известно, что гидроксид железа(III) входит в состав ржавчины. Запишите в молекулярной и ионной форме уравнения реакций, отражающих образование ржавчины и способы её удаления.

2. Используя дополнительные источники информации, оцените экономический ущерб от коррозии.

1. Образование ржавчины

Молекулярная форма:

Образование ржавчины (гидроксида железа(III)) из железа, кислорода и воды:

$4\text{Fe(s)} + 3\text{O}_2\text{(g)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 4\text{Fe(OH)}_3\text{(s)}$

Ионная форма:

Процесс образования ржавчины является электрохимическим и включает несколько стадий. В общем виде, он включает окисление железа до ионов железа(III) и восстановление кислорода, с последующим образованием нерастворимого гидроксида железа(III). Основные ионные процессы:

$4\text{Fe(s)} \rightarrow 4\text{Fe}^{3+}\text{(aq)} + 12\text{e}^-$ (окисление железа)

$3\text{O}_2\text{(g)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} + 12\text{e}^- \rightarrow 12\text{OH}^-\text{(aq)}$ (восстановление кислорода)

Далее ионы железа(III) и гидроксид-ионы образуют осадок гидроксида железа(III):

$\text{Fe}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{OH}^-\text{(aq)} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\text{(s)}$

Способы её удаления

Молекулярная форма:

Удаление ржавчины (гидроксида железа(III)) обычно происходит путем обработки кислотами, которые растворяют гидроксид железа(III) с образованием растворимой соли. Например, соляной кислотой:

$\text{Fe(OH)}_3\text{(s)} + 3\text{HCl(aq)} \rightarrow \text{FeCl}_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{O(l)}$

Ионная форма:

При реакции с кислотой гидроксид железа(III) взаимодействует с ионами водорода, образуя ионы железа(III) и воду:

$\text{Fe(OH)}_3\text{(s)} + 3\text{H}^+\text{(aq)} \rightarrow \text{Fe}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{O(l)}$

2. Экономический ущерб от коррозии

Коррозия является одной из наиболее значительных проблем, влияющих на мировую экономику, и приводит к колоссальным экономическим потерям. Эти потери включают не только прямые расходы на замену и ремонт поврежденных коррозией материалов и оборудования, но и косвенные издержки, такие как потери производства из-за простоев, снижение эффективности, загрязнение окружающей среды и потенциальные угрозы безопасности.

По данным исследования NACE International (теперь AMPP, Ассоциация защиты материалов и производительности), проведенного в 2016 году, глобальные ежегодные затраты, связанные с коррозией, оцениваются примерно в $2,5 триллиона долларов США. Это составляет приблизительно 3,4% от мирового валового внутреннего продукта (ВВП) на тот момент. Эта цифра не учитывает все косвенные издержки, что означает, что реальный ущерб может быть еще выше.

Исследование также показало, что от 15% до 35% этих затрат потенциально можно было бы сэкономить за счет более эффективного применения существующих практик управления коррозией и использования коррозионностойких материалов. Это подчеркивает важность инвестиций в исследования и разработки в области коррозионной защиты, а также внедрения надлежащих стратегий технического обслуживания и проектирования.

Наиболее подверженными коррозии секторами экономики являются инфраструктура (мосты, дороги, трубопроводы), нефтегазовая промышленность, производство, транспорт (автомобили, корабли, самолеты), коммунальное хозяйство (системы водоснабжения и канализации) и оборонная промышленность. В каждой из этих областей коррозия приводит к миллиардным потерям ежегодно.