Номер 354, страница 74 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

354. Железо очень легко растворяется в разбавленной серной кислоте. Но для перевозки серной кислоты в промышленности используют железные (стальные) цистерны. Кратко поясните, почему при перевозке кислота не разрушает железную цистерну?

Решение

Противоречие, описанное в задаче, объясняется фундаментальным различием в химических свойствах разбавленной и концентрированной серной кислоты при их взаимодействии с железом.

1. Железо, как и сказано в условии, действительно активно растворяется в разбавленной серной кислоте. В этом случае кислота выступает как обычная кислота-неокислитель, и реакция протекает с вытеснением водорода и образованием сульфата железа(II):

$Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Такая реакция привела бы к быстрому разрушению цистерны.

2. Однако для промышленных перевозок используется концентрированная серная кислота (обычно с концентрацией 93-98%). Концентрированная $H_2SO_4$ является очень сильным окислителем. При контакте с железом (а также с алюминием, хромом) она вызывает явление, называемое пассивацией.

Пассивация заключается в том, что на поверхности металла образуется очень тонкая, но плотная и прочная оксидная плёнка (в случае железа — сложного состава, в основном из оксидов $Fe_2O_3$ и $Fe_3O_4$). Эта плёнка химически инертна и не растворяется в концентрированной кислоте. Она надёжно изолирует основной объём металла от контакта с кислотой, тем самым прекращая дальнейшую реакцию.

Благодаря этому явлению стальные цистерны можно безопасно использовать для хранения и транспортировки именно концентрированной серной кислоты.

Ответ: При перевозке в железных (стальных) цистернах используют не разбавленную, а концентрированную серную кислоту. Концентрированная серная кислота пассивирует железо: на его поверхности образуется тонкая, прочная защитная оксидная плёнка, которая инертна к кислоте и предохраняет цистерну от дальнейшего разрушения.