Номер 1446, страница 224 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1446. Укажите верные утверждения:

а) контакт железа с золотом замедляет процесс коррозии;

б) для защиты железа от коррозии его покрывают слоем более активного металла — кальция;

в) в воде, не содержащей растворённого кислорода, коррозия железа протекает очень медленно;

г) состав ржавчины можно выразить формулой $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$;

д) наличие в атмосфере паров бромоводорода усиливает коррозию железа;

е) в одинаковых внешних условиях отполированная железная деталь ржавеет быстрее, чем неотполированная;

ж) для защиты от коррозии в состав стали вводят добавки хрома и никеля.

а) контакт железа с золотом замедляет процесс коррозии;

В электрохимическом ряду напряжений металлов железо ($E^0(Fe^{2+}/Fe) = -0.44$ В) является более активным металлом, чем золото ($E^0(Au^{3+}/Au) = +1.50$ В). При контакте этих двух металлов в присутствии электролита (например, влаги из воздуха) образуется гальваническая пара. В этой паре более активное железо будет выступать в роли анода и будет окисляться (корродировать) с повышенной скоростью. Золото, как менее активный металл, будет катодом, на котором происходит восстановление окислителя (например, кислорода). Таким образом, контакт с золотом не замедляет, а наоборот, значительно ускоряет коррозию железа.

Ответ: неверно.

б) для защиты железа от коррозии его покрывают слоем более активного металла — кальция;

Метод защиты, при котором металл покрывают более активным металлом, называется протекторной (или жертвенной) защитой. Более активный металл (протектор) корродирует сам, защищая основной металл. Кальций действительно является значительно более активным металлом, чем железо. Однако кальций чрезвычайно химически активен и бурно реагирует с водой и влагой воздуха. Такое покрытие было бы непрактичным, так как оно разрушилось бы очень быстро. Для протекторной защиты железа обычно используют цинк или магний, которые также активнее железа, но образуют на своей поверхности достаточно стойкие защитные пленки.

Ответ: неверно.

в) в воде, не содержащей растворённого кислорода, коррозия железа протекает очень медленно;

Электрохимическая коррозия железа в нейтральной водной среде представляет собой совокупность двух процессов: анодного растворения железа ($Fe - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$) и катодного восстановления окислителя. В нейтральной среде основным окислителем является растворенный в воде кислород, который восстанавливается по уравнению: $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$. Если в воде нет растворенного кислорода, этот главный катодный процесс не может происходить. Коррозия с выделением водорода ($2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-$) в нейтральной среде протекает с ничтожно малой скоростью. Следовательно, отсутствие кислорода резко замедляет коррозию железа.

Ответ: верно.

г) состав ржавчины можно выразить формулой $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$;

Ржавчина не является индивидуальным химическим соединением с постоянным составом. Это сложная смесь гидратированных оксидов и гидроксидов железа(III). Общая формула $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ (гидрат оксида железа(III)) является общепринятым способом условного изображения состава ржавчины, где $x$ указывает на переменное количество молекул воды.

Ответ: верно.

д) наличие в атмосфере паров бромоводорода усиливает коррозию железа;

Бромоводород ($HBr$) — сильная кислота. Его пары, растворяясь во влаге на поверхности железа, создают кислую среду с высокой концентрацией ионов водорода $H^+$ и бромид-ионов $Br^-$. Это приводит к двум эффектам, ускоряющим коррозию. Во-первых, повышается электропроводность плёнки электролита. Во-вторых, появляется очень эффективный катодный процесс — восстановление ионов водорода: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$. В кислой среде коррозия протекает значительно интенсивнее, чем в нейтральной.

Ответ: верно.

е) в одинаковых внешних условиях отполированная железная деталь ржавеет быстрее, чем неотполированная;

Коррозия обычно начинается на участках с дефектами поверхности: царапинах, микротрещинах, неоднородностях структуры. Эти участки являются энергетически более активными. Полировка удаляет эти дефекты и создает гладкую, однородную поверхность. Это уменьшает количество активных центров, где может начаться коррозия, а также уменьшает эффективную площадь поверхности, контактирующей с агрессивной средой. Поэтому отполированная деталь ржавеет медленнее, чем неотполированная.

Ответ: неверно.

ж) для защиты от коррозии в состав стали вводят добавки хрома и никеля.

Это один из основных методов защиты от коррозии — легирование. Введение в состав стали хрома (в количестве более 10.5%) приводит к образованию на поверхности изделия тонкой, плотной и химически инертной плёнки оксида хрома ($Cr_2O_3$). Эта плёнка (состояние пассивации) надежно защищает сталь от дальнейшего окисления. Добавки никеля дополнительно повышают коррозионную стойкость, особенно в кислотных средах, и улучшают механические свойства сплава. Такие стали называются нержавеющими.

Ответ: верно.