防止铁生锈的方法|金属锈蚀与防护之铁生锈原理
防止铁生锈的方法(金属锈蚀与防护之铁生锈原理)
目前,钢铁(铁与碳的合金)是人类使用最广泛的金属材料,给人类生活带来很多便利,然而在使用过程中,金属锈蚀(尤其是铁的锈蚀)给人类带来了巨大的损失,所以需要研究金属锈蚀的原理及防护方法,来减少金属锈蚀产生的损失 。
1、金属锈蚀原理(铁锈蚀原理)
铁暴露在空气中,表面会生成红色物质,说明铁发生了锈蚀,红色物质为铁锈氧化铁(化学式:Fe2O3) 。
1.1、铁生锈的原理
铁生锈的原理:铁与空气中的氧气、水等物质作用,发生复杂的化学反应,生成铁的化合物(氧化铁)的过程 。
铁生锈知识点
①铁生锈是铁单质(Fe)变成氧化铁(Fe2O3)的过程,有新的物质产生,是化学变化(氧化反应) 。
②铁生锈的条件:水和氧气,缺一个铁很难生锈;
③铁生锈过程中放热;
铁生锈是氧气反应,属于氧化反应,属于放热反应,反应放出热量 。铁生锈放热的应用:“暖足贴” 。(利用铁生锈放热)
问题:金属活性越强,一般越容易与空气中的氧气反应生成化合物,铝的金属活性比铁的金属活性强,为什么铁容易生锈而铝不容易生锈呢?
答:铝与氧气反应生成氧化铝(Al2O3),氧化铝较致密,附着在铝的表面形成一层致密的保护膜,阻止了氧气百思特网进入百思特网内部,从而有效阻止了内部铝氧化 。
铁与氧气反应生成氧化铁(Fe2O3),氧化铁一种疏松多孔的物质,附着在铁的表面,空气中的氧气和水可以穿过氧化铁之间的空隙,不断的向内层渗透,持续跟铁反应,直至铁被完全锈蚀 。
所以,铝为什么不易被锈蚀,是因为生成的氧化铝较致密,保护了内部铝不被继续锈蚀的缘故 。
1.2、铁生锈的实验
①取A、B、C、D四个试管,四枚完全一样的崭新的铁钉,具体操作如下:
A试管:试管内放置煮沸冷却的蒸馏水,将铁钉全部浸没水中,在水上滴一层植物油密封;
B试管:试管内放入铁钉,并放入无水氯化钙和棉花,塞紧橡皮塞;
C试管:试管内加入少量的蒸馏水,放入铁钉,让铁钉的一半浸没在水中;
D试管:试管内加入少量食盐水(氯化钠溶液);放入铁钉,让铁钉的一半浸没在食盐水中;
②过百思特网一段时间后观察到的实验现象如下:
A试管:铁钉没有生锈;
B试管:铁钉没有生锈;
C试管:铁钉有生锈;
D试管:铁钉严重生锈;
③实验结果分析
A试管:铁钉没有生锈(有水无氧气环境不生锈);
原因:A试管中放入加热煮沸冷却的蒸馏水,蒸馏水加热煮沸后,消除了水中的氧气,并在上层用油层封住,阻止了空气中氧气进入水中,所以放在水中的铁钉与氧气隔绝,所以铁钉没有生锈 。
B试管:铁钉没有生锈(有氧气无水环境不生锈);
原因:B试管中放入无水氯化钙和棉花,塞紧橡皮塞,无水氯化钙和棉花有吸水性,吸收空气中的水蒸汽,使试管内空气干燥,没有水蒸汽,所以铁钉没有生锈 。
C试管:铁钉有生锈(有氧气有水环境发生锈);
原因:C试管中有蒸馏水且铁钉一半暴露在空气中与空气中氧气接触,铁在氧气和水同时存在的环境中生锈 。
D试管:铁钉严重生锈(有氧气有食盐水(氯化钠溶液)环境加速生锈);
原因:D试管中有食盐水且铁钉一半暴露在空气中与空气中氧气接触,铁在氧气和食盐水同时存在的环境中加速生锈 。
试验总结:
①铁生锈条件:氧气和水,氧气和水同时存在铁才可生锈,缺一铁不生锈;
②食盐水(氯化钠溶液)会加速铁的生锈;
2、金属锈蚀的防护方法
2.1、金属表面覆盖保护层(隔绝氧气和水)
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