Домашний эксперемент, страница 263 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

Домашний эксперимент

На следующем уроке мы познакомимся с одним из видов коррозии железа — ржавлением. Для того чтобы узнать, как на этот процесс влияют условия внешней среды, проведите небольшой эксперимент. Три одинаковых небольших железных гвоздя тщательно очистите губкой с моющим средством, хорошо ополосните водой и вытрите досуха. Возьмите три чистых пластиковых стаканчика и в каждый из них поместите подготовленный ранее гвоздь. Первый стаканчик оставьте для сравнения, во второй до половины его высоты налейте холодную воду, а в третий — раствор поваренной соли (щепотка на полчашки воды). Все три стаканчика накройте листками бумаги и оставьте в покое. Через 2–3 дня проверьте, какие изменения произошли с гвоздями. На уроке расскажите о результатах исследования, продемонстрируйте их.

Цель данного домашнего эксперимента — изучить влияние различных условий окружающей среды на процесс коррозии железа, известный как ржавление. Для этого были созданы три различные среды для трех одинаковых железных гвоздей.

Результаты для первого стаканчика (контрольный)

В этом стаканчике гвоздь находился в контакте только с воздухом. По прошествии 2-3 дней на поверхности гвоздя практически не наблюдалось никаких изменений. Он остался блестящим, без видимых признаков ржавчины, за исключением, возможно, нескольких микроскопических точек. Это объясняется тем, что для активного процесса коррозии железа необходимо одновременное присутствие как кислорода (который есть в воздухе), так и достаточного количества воды. Влажности воздуха, как правило, недостаточно для быстрого протекания реакции.

Ответ: В сухом воздухе или при низкой влажности процесс коррозии железа протекает крайне медленно.

Результаты для второго стаканчика (с холодной водой)

Гвоздь во втором стаканчике был частично погружен в холодную воду. Через 2-3 дня на нем образовался хорошо заметный слой ржавчины — рыхлого вещества буро-коричневого цвета. Наиболее сильная коррозия наблюдалась на границе соприкосновения воды и воздуха, где имеется максимальный доступ к обоим реагентам. Часть гвоздя, находящаяся полностью под водой, заржавела в меньшей степени из-за ограниченного количества растворенного в воде кислорода. Часть гвоздя над водой также подверглась коррозии незначительно.

Ответ: Коррозия железа значительно ускоряется при одновременном контакте металла с водой и кислородом.

Результаты для третьего стаканчика (с раствором поваренной соли)

В третьем стаканчике, содержащем раствор поваренной соли ($NaCl$), процесс ржавления протекал наиболее бурно и быстро. Гвоздь покрылся толстым слоем ржавчины, а сам раствор приобрел интенсивный мутно-оранжевый оттенок. Это связано с тем, что поваренная соль является электролитом. Её раствор хорошо проводит электрический ток, что катализирует (ускоряет) электрохимическую природу коррозии. Ионы соли в воде способствуют более быстрому протеканию окислительно-восстановительных реакций на поверхности железа.

Ответ: Присутствие в воде солей-электролитов, таких как поваренная соль, многократно ускоряет процесс коррозии железа.

Общий вывод

Эксперимент показал, что для ржавления железа необходимо наличие воды и кислорода. Скорость этого процесса зависит от условий среды: в присутствии электролитов (солей) коррозия протекает значительно быстрее. Ржавление представляет собой сложный химический процесс, который в упрощенном виде можно описать следующим уравнением:

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

Образующийся гидроксид железа(III) является основным компонентом ржавчины.