Алгебра
Английский
Биология
География
Геометрия
История
Русский
Обществознание
Физика
Химия
Информатика
Литература
Математика
Ответ:
Примечание: наблюдения ниже — ожидаемые результаты опыта; выраженность коррозии зависит от времени, доступа воздуха и состояния гвоздей. Для аэрированного водного раствора основная катодная реакция — восстановление растворённого кислорода.
| № | Описание опыта (схема) | Наблюдения | Уравнения реакций | Вывод |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Ржавчины много; железо корродирует быстрее, особенно в месте контакта с медью. | Анод: \(\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-}\). Катод: \(\mathrm{O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-}\). Далее: \(\mathrm{Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow}\). | В контакте с медью железо становится анодом и разрушается быстрее; медь служит катодом. Раствор NaCl ускоряет коррозию. | |
| 2 | Со временем появляется небольшое количество ржавчины; обычно меньше, чем в растворе NaCl. | \(\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-}\); \(\mathrm{O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-}\); затем образуются гидроксиды железа, переходящие в ржавчину. | Для коррозии железа нужны вода и кислород воздуха. Вода без добавленной соли обычно менее коррозионно-активна, чем солевой раствор. | |
| 3 | Заметной ржавчины нет или её значительно меньше, чем на непокрытом гвозде. | Коррозионные реакции практически подавлены: защитный слой изолирует железо от воды и кислорода. | Вазелиновая плёнка препятствует контакту железа с водой и кислородом и замедляет коррозию. | |
| 4 | Коррозия обычно заметно слабее, чем в одном растворе NaCl; поверхность может потемнеть из-за защитного слоя. | В щелочной среде коррозия железа подавляется образованием защитного слоя; при его нарушении возможны полуреакции: \(\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-}\), \(\mathrm{O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-}\). | Щёлочь способствует пассивации железа и снижает коррозию. Ионы хлорида могут ослаблять защиту, поэтому результат зависит от условий. | |
| 5 | На гвозде образуется ржавчина; обычно коррозия выражена сильнее, чем в воде без соли. | \(\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-}\); \(\mathrm{O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-}\); далее образуются гидроксиды и гидратированный оксид железа (ржавчина). | Раствор NaCl проводит ток лучше воды и ускоряет электрохимическую коррозию железа. | |
| 6 | Железо ржавеет мало или не ржавеет; цинк постепенно растворяется и может покрываться продуктами коррозии. | Анод: \(\mathrm{Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-}\). На железе протекает катодная реакция: \(\mathrm{O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-}\). | Цинк активнее железа и растворяется первым, защищая железо от коррозии (протекторная защита). |
Вывод: коррозия железа происходит при участии воды и кислорода и ускоряется в растворе NaCl. Контакт с медью ускоряет разрушение железа, а цинк защищает его, растворяясь вместо него. Вазелиновое покрытие и щелочная среда обычно уменьшают коррозию; щёлочь способствует образованию защитного слоя.
В таблице на фотографии для катодного процесса в опыте с медью приведено выделение водорода. Для обычного аэрированного раствора NaCl точнее записывать восстановление растворённого кислорода, как указано выше.
