Номер 2, страница 274 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Консервные банки из железа часто покрывают оловом. Этот процесс называют лужением. При появлении царапин на олове коррозия железной банки протекает быстрее, чем оцинкованного железа. Как это можно объяснить, используя положение металлов в ряду активности?

Это явление объясняется электрохимической коррозией, а именно положением металлов (железа, олова и цинка) в электрохимическом ряду активности металлов (ряду напряжений). В этом ряду металлы расположены в порядке уменьшения их химической активности и способности к окислению.

Фрагмент ряда активности для рассматриваемых металлов выглядит следующим образом:

... $Mg$ ... $Al$ ... $Zn$ (Цинк) ... $Fe$ (Железо) ... $Ni$ ... $Sn$ (Олово) ... $Pb$ ... $H$ ...

Из ряда видно, что цинк ($Zn$) является более активным металлом, чем железо ($Fe$), а железо, в свою очередь, более активно, чем олово ($Sn$). По активности они располагаются так: $Zn > Fe > Sn$.

Когда два разных металла находятся в контакте в присутствии электролита (например, влажный воздух или содержимое консервной банки), они образуют гальваническую пару. В такой паре более активный металл (тот, что левее в ряду активности) всегда будет выполнять роль анода и подвергаться окислению (разрушению, коррозии), в то время как менее активный металл будет катодом, на котором протекают процессы восстановления.

1. Консервная банка, покрытая оловом (лужение)

При появлении царапины на оловянном покрытии обнажается железо. Образуется гальваническая пара железо-олово ($Fe-Sn$). Поскольку железо ($Fe$) активнее олова ($Sn$), именно железо становится анодом и начинает интенсивно корродировать:

Анод ($Fe$): $Fe^0 - 2e^- \rightarrow Fe^{2+}$

Олово ($Sn$) в этой паре является катодом и не разрушается. Таким образом, оловянное покрытие защищает железо только механически. При нарушении целостности покрытия оно не только перестает защищать, но и, наоборот, ускоряет коррозию железа, так как железо "жертвует" собой в пользу менее активного олова.

2. Оцинкованное железо

При повреждении цинкового покрытия также образуется гальваническая пара, но на этот раз цинк-железо ($Zn-Fe$). Цинк ($Zn$) стоит в ряду активности левее железа ($Fe$), поэтому он является более активным металлом. В этой паре цинк будет анодом и будет разрушаться, защищая железо:

Анод ($Zn$): $Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$

Железо ($Fe$) становится катодом и не корродирует. Такой тип защиты называется протекторной (или катодной), так как покрытие (протектор) разрушается, защищая основной металл. Железо останется неповрежденным до тех пор, пока в месте царапины есть цинк.

Таким образом, на поцарапанной луженой банке корродирует сама железная основа, причем быстрее, чем чистое железо. А на поцарапанном оцинкованном железе корродирует цинковое покрытие, в то время как железо остается защищенным.

Ответ: Разница в скорости коррозии объясняется положением металлов в ряду активности.

В случае с покрытием из олова ($Sn$), которое менее активно, чем железо ($Fe$), при появлении царапины образуется гальваническая пара, где железо является анодом и корродирует ускоренными темпами.

В случае с покрытием из цинка ($Zn$), который более активен, чем железо, цинк выступает в роли "жертвенного" анода и корродирует сам, тем самым защищая железо от разрушения (протекторная защита). Поэтому коррозия железной банки, покрытой оловом, при повреждении протекает быстрее.