Номер 5, страница 274 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Три железные пластинки полностью погрузили в разбавленные растворы гидроксида калия, хлорида калия, уксусной кислоты, а четвёртую — в дистиллированную воду. Опишите, что будет наблюдать экспериментатор через сутки.

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть взаимодействие железа с каждой из предложенных сред, учитывая его химические свойства и условия, способствующие или препятствующие коррозии. Коррозия железа (ржавление) — это электрохимический процесс, который ускоряется в присутствии электролитов (солей, кислот) и замедляется в щелочной среде.

1. Железная пластинка в растворе гидроксида калия (KOH)

Железо не реагирует с растворами щелочей. Более того, щелочная среда (высокое значение pH) ингибирует (замедляет) процесс коррозии железа, так как на поверхности металла образуется тонкая пассивирующая пленка из гидроксидов железа, которая защищает его от дальнейшего окисления. Поэтому через сутки экспериментатор не увидит значительных изменений.

Ответ: Железная пластинка в растворе гидроксида калия практически не изменится, признаков коррозии (ржавчины) наблюдаться не будет.

2. Железная пластинка в растворе хлорида калия (KCl)

Раствор хлорида калия является сильным электролитом. Наличие ионов ($K^+$ и $Cl^−$) в воде значительно повышает её электропроводность, что существенно ускоряет электрохимическую коррозию железа. Хлорид-ионы ($Cl^−$) особенно агрессивны, они разрушают защитные оксидные пленки на поверхности металла, вызывая интенсивное ржавление. Процесс образования ржавчины (гидроксида железа(III)) можно упрощенно описать уравнением:

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

Ответ: На железной пластинке появится значительный слой рыхлой ржавчины красно-бурого цвета. Коррозия будет намного интенсивнее, чем в дистиллированной воде.

3. Железная пластинка в растворе уксусной кислоты ($CH_3COOH$)

В этом случае будут протекать два процесса. Во-первых, железо, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, будет реагировать с уксусной кислотой с вытеснением водорода и образованием соли — ацетата железа(II):

$Fe + 2CH_3COOH \rightarrow (CH_3COO)_2Fe + H_2\uparrow$

Экспериментатор будет наблюдать выделение пузырьков газа с поверхности пластинки. Во-вторых, кислая среда (наличие ионов $H^+$) является мощнейшим катализатором коррозии железа в присутствии растворенного в воде кислорода. Поэтому процесс ржавления будет протекать наиболее интенсивно из всех четырех случаев.

Ответ: Экспериментатор увидит наиболее активное взаимодействие: с поверхности пластинки будут выделяться пузырьки газа (водорода), и сама пластинка покроется очень большим количеством ржавчины.

4. Железная пластинка в дистиллированной воде ($H_2O$)

Для коррозии железа необходимо одновременное присутствие воды и кислорода (который всегда растворен в воде в небольших количествах). Однако дистиллированная вода является очень слабым электролитом, поэтому процесс коррозии в ней протекает, но очень медленно. За сутки на поверхности пластинки появятся первые признаки ржавления.

Ответ: На железной пластинке появятся незначительные следы коррозии в виде небольших пятен или тонкого налета ржавчины красно-бурого цвета.