Подпишите недостающие символы химических элементов в схемах процессов образования ржавчины на чугунной ограде во влажном воздухе.

Краткий ответ: недостающий элемент в «железных» пропусках — Fe. Полные сбалансированные схемы:

\[ \mathrm{Fe}-2e^{-}\rightarrow \mathrm{Fe}^{2+} \]

\[ 2\mathrm{H_2O}+\mathrm{O_2}+4e^{-}\rightarrow 4\mathrm{OH}^{-} \]

\[ \mathrm{Fe}^{2+}+2\mathrm{OH}^{-}\rightarrow \mathrm{Fe(OH)_2} \]

\[ 4\mathrm{Fe(OH)_2}+2\mathrm{H_2O}+\mathrm{O_2}\rightarrow 4\mathrm{Fe(OH)_3} \]

Если в задании поля только под символы элементов, то во все такие поля вписывай Fe. Коэффициенты \(2\) и \(4\) приведены для правильного баланса.

Как понять принцип

1. При ржавлении железо — восстановитель, оно окисляется и отдаёт электроны: \[ \mathrm{Fe}\rightarrow \mathrm{Fe}^{2+}+2e^{-} \] Поэтому в первой схеме нужен коэффициент \(2\) перед \(e^{-}\), а продукт — \(\mathrm{Fe}^{2+}\), а не сразу \(\mathrm{Fe}^{3+}\).

2. Кислород в присутствии воды — окислитель, он принимает электроны: \[ \mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}+4e^{-}\rightarrow 4\mathrm{OH}^{-} \] Здесь появляются гидроксид-ионы \(\mathrm{OH}^{-}\).

3. Ионы железа(II) соединяются с \(\mathrm{OH}^{-}\): \[ \mathrm{Fe}^{2+}+2\mathrm{OH}^{-}\rightarrow \mathrm{Fe(OH)_2} \]

4. Затем \(\mathrm{Fe(OH)_2}\) окисляется кислородом до \(\mathrm{Fe(OH)_3}\): \[ 4\mathrm{Fe(OH)_2}+2\mathrm{H_2O}+\mathrm{O_2}\rightarrow 4\mathrm{Fe(OH)_3} \]

Ржавчина в школьной схеме рассматривается как гидратированный оксид железа(III), а \(\mathrm{Fe(OH)_3}\) — промежуточное вещество при её образовании.

Проверка: в катодной схеме заряды слева и справа равны \(-4\); в последнем уравнении атомы Fe, O и H тоже уравнены.