ГДЗ по Химии 7 Класс Параграф 19 Практическая работа 6 (2016) Габриелян — Подробные Ответы

Вам наверняка известен процесс коррозии (ржавления) железа. Под действием внешних условий на металле образуется ржавчина. В этой работе вы выясните, как влияют внешние условия на скорость коррозии железа.

Для проведения эксперимента вам понадобится: три пластиковые бутылки с крышками объёмом 250—500 мл; три больших гвоздя длиной 5—10 см; мыло; наждачная бумага для зачистки гвоздей; кипячёная вода; водопроводная вода из-под крана; поваренная соль.

Гвозди нужно помыть с мылом, чтобы избавиться от слоя масла, который защищает их от ржавления. Когда гвозди высохнут, зачистите их поверхность наждачной бумагой и промойте кипячёной водой.

Первую бутылку полностью заполните холодной кипячёной водой, положите туда гвоздь и плотно закройте крышкой.

Вторую бутылку заполните наполовину холодной водой из-под крана. Положите туда гвоздь. Крышкой бутылку закрывать не надо.

В третью бутылку сначала насыпьте две столовые ложки поваренной соли. Заполните её наполовину холодной водой из-под крана, закройте крышкой и хорошо перемешайте. Когда вся соль растворится, поместите в бутылку третий гвоздь. Крышкой бутылку закрывать не надо.

Чтобы ничего не перепутать, с помощью фломастера пронумеруйте каждую бутылку. Поставьте бутылки в укромное место. Если вода из второй и третьей бутылок будет испаряться, то просто доливайте в них воду из-под крана.

Если всё сделано правильно, то через неделю на гвоздях должна образоваться ржавчина. Посмотрите, где её больше, а где меньше.

Запишите свои наблюдения, расставив номера бутылок напротив соответствующих описаний, например: ржавчины образовалось мало или её практически не заметно; ржавчина хорошо заметна, она крепко держится на гвозде; ржавчины много, она не держится на гвозде, осыпается с него и образует на дне бутылки бурый осадок.

Сделайте выводы, как влияют на процесс коррозии состав раствора и доступ воздуха.

Три гвоздя длиной 10 см тщательно моют с мылом, чтобы удалить масляную плёнку, предотвращающую ржавление.
После высыхания поверхность каждого гвоздя обрабатывают наждачной бумагой и промывают кипячёной водой.

Эксперимент:
— Бутылка №1: Наполняют холодной кипячёной водой до краёв, помещают туда гвоздь и герметично закрывают крышкой.
— Бутылка №2: Заполняют наполовину холодной водой из-под крана, кладут гвоздь, оставляя бутылку открытой.
— Бутылка №3: Добавляют 2 столовые ложки соли, заливают наполовину холодной водой из-под крана, закрывают крышкой и взбалтывают до полного растворения соли. Затем помещают гвоздь в раствор, оставляя крышку открытой.

Все бутылки ставят в тёмное место на неделю.

Результаты через неделю:
— Бутылка №1: Ржавчины почти нет, она едва заметна.
— Бутылка №2: Ржавчина хорошо видна и плотно прилегает к поверхности гвоздя.
— Бутылка №3: Образуется большое количество ржавчины, которая осыпается с гвоздя и оседает на дне бутылки в виде бурого осадка.

Объяснение:
Кипячение воды уменьшает содержание солей, поэтому в кипячёной воде (бутылка №1) их меньше всего. В воде из-под крана (бутылка №2) солей больше, а в растворе с солью (бутылка №3) их концентрация максимальна.

Вывод:
Наличие солей в воде и доступ воздуха (в бутылках №2 и №3 крышки не закрыты) значительно ускоряют процесс коррозии металла.

Давайте подробно разберём эксперимент, его результаты и сделаем выводы о влиянии различных факторов на процесс коррозии железа.

Подготовка к эксперименту:
1. Очистка гвоздей:
— Гвозди моют с мылом, чтобы удалить масляную плёнку. Это необходимо, так как масло защищает металл от контакта с водой и кислородом, замедляя коррозию.
— После высыхания поверхность каждого гвоздя обрабатывают наждачной бумагой и промывают кипячёной водой. Это увеличивает площадь контакта металла с водой и кислородом, создавая благоприятные условия для коррозии.

2. Распределение гвоздей по бутылкам:
— Бутылка №1: Наполняется полностью холодной кипячёной водой, что исключает доступ воздуха. Гвоздь помещается в воду, а бутылка герметично закрывается крышкой.
— Бутылка №2: Наполняется наполовину холодной водой из-под крана, что обеспечивает частичный доступ воздуха. Гвоздь помещается в воду, а бутылка оставляется открытой.
— Бутылка №3: В воду добавляют поваренную соль (2 столовые ложки), чтобы создать концентрированный солевой раствор. Бутылку встряхивают до полного растворения соли, затем кладут гвоздь и оставляют бутылку открытой.

Результаты через неделю:
1. Бутылка №1 (кипячёная вода):
— Ржавчины почти нет, её трудно заметить.
— Причина: Кипячёная вода содержит минимальное количество растворённых газов (включая кислород), а отсутствие доступа воздуха дополнительно снижает вероятность коррозии. Без кислорода процесс окисления железа протекает крайне медленно.

2. Бутылка №2 (вода из-под крана):
— Ржавчина хорошо заметна и плотно держится на гвозде.
— Причина: Вода из-под крана содержит растворённые соли и кислород. Поскольку бутылка открыта, кислород из воздуха также участвует в процессе коррозии. Это создаёт благоприятные условия для образования ржавчины.

3. Бутылка №3 (солевой раствор):
— Образуется большое количество ржавчины, которая осыпается с гвоздя и оседает на дне бутылки в виде бурого осадка.
— Причина: Солевой раствор обладает высокой электропроводностью, что ускоряет электрохимические процессы коррозии. Открытая бутылка обеспечивает доступ воздуха, а высокая концентрация солей дополнительно усиливает разрушение металла.

Объяснение химических процессов:
— Коррозия железа — это электрохимический процесс, который включает две основные реакции:
1. Анионная реакция (окисление железа):
\( \text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^- \)
Железо теряет электроны, превращаясь в ионы \( \text{Fe}^{2+} \).
2. Катодная реакция (восстановление кислорода):
\( \text{O}_2 + 4e^- + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{OH}^- \)
Растворённый кислород восстанавливается до гидроксид-ионов \( \text{OH}^- \).

— В присутствии воды и кислорода образуются гидроксиды железа, которые затем превращаются в ржавчину (\( \text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot n\text{H}_2\text{O} \)).

— Высокая концентрация солей увеличивает электропроводность раствора, ускоряя движение ионов и процесс коррозии.

Выводы:
1. Роль состава воды:
— Кипячёная вода (бутылка №1) практически не содержит кислорода и солей, поэтому коррозия протекает медленно.
— Вода из-под крана (бутылка №2) содержит растворённые соли и кислород, что ускоряет коррозию.
— Солевой раствор (бутылка №3) значительно увеличивает скорость коррозии из-за высокой электропроводности.

2. Роль доступа воздуха:
— В бутылке №1, где доступ воздуха отсутствует, коррозия минимальна.
— В бутылках №2 и №3, где доступ воздуха есть, коррозия протекает быстрее.

3. Влияние соли:
— Наличие соли в растворе (бутылка №3) ускоряет коррозию за счёт повышения электропроводности среды. Это приводит к быстрому разрушению металла и образованию большого количества ржавчины.

Таким образом, скорость коррозии железа зависит от состава раствора (содержание солей и кислорода) и наличия доступа воздуха.