鐵為什么會生銹?
鐵放的時間長了就會生銹。鐵容易生銹,除了由于它的化學性質活潑以外,同時與外界條件也有很大關系。水分是使鐵容易生銹的物質之一。然而,光有水也不會使鐵生銹,只有當空氣中的氧氣溶解在水里時,氧在有水的環境中與鐵反應,才會生成一種叫氧化鐵的東西,這就是鐵銹。鐵銹是一種棕紅色的物質,它不像鐵那么堅硬,很容易脫落,一塊鐵完全生銹后,體積可脹大8倍。如果鐵銹不除去,這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分,鐵也就爛得更快了。
要除去鐵銹,可以利用各種工具把它鏟掉,也可以泡在酸性的溶液中把它溶解掉。在去掉鐵銹以后,一定要對鐵器表面進行處理,涂上一層鉛丹,再涂上油漆;或者鍍上別的不容易生銹的金屬。更徹底的辦法,就是給鐵加入一些其他金屬,制成不銹的合金。我們熟悉的不銹鋼,就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。
所謂生銹,但是光有水也不可以,其實是鐵在水中水和同與空氣中的氧氣接觸形成氧化物,鐵的氧化物是三氧化二鐵(Fe2O3),它的顏色就是鐵紅色
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為什么鐵會生銹
鐵生銹,大家司空見慣。但同樣是鐵制品,有的極容易生銹,有的卻很難生銹。比如放在潮濕的地方的鐵制品很容易生銹,但放在干燥的地方的鐵制品卻不是很容易生銹;裸露在空氣中的鐵制品很容易生銹,但涂了油漆的或鍍上了一些不易生銹的金屬后的鐵制品卻不太容易生銹。為什么會出現這種現象?鐵生銹到底與哪些因素有關?正當我們感到疑惑的時候,我們在網上看到了這樣的一則消息:外國某化學公司的一家工廠,有一貯存氯化鎂的鋼質容器,有一次,因容器需要維修而停止工作,廠方排空了容器中的氯化鎂,并將容器沖洗了幾遍。而后兩個工人進入鋼質容器維修,一下去就暈倒了,當人們發現后,立即將人救出并送到醫院,一人經搶救脫險,另一人不幸死亡。是什么原因導致人員死亡呢?難道容器中含有有毒氣體?人們對鋼質容器內的空氣進行了測定,并沒有發現任何有毒氣體,但卻驚奇地發現容器中空氣里的氧氣含量遠遠低于正常標準。為什么容器中會缺氧呢?經分析,發現問題原來出在容器本身,是因為容器生銹的緣故。我們討論認為:這說明鐵生銹需要消耗氧氣。但是鐵生銹僅僅只和氧氣有關嗎?水、氯化鎂在這次事件中起什么作用呢?于是我們三人根據日常生活經驗和以上事件的背景進行猜想:鐵制品生銹可能和水、空氣及其他因素有關。為了證明我們的猜想,我們便設計了一組對比實驗對鐵生銹條件的進行探究。由于條件有限,我們無法使用專業的化學用品,所以我們自己動手,利用了日常生活中容易找到的器材作為替代品。 實驗器材及藥品:汽水瓶4個,酒瓶塞2個,電吹風1個、純凈水、食鹽 實驗步驟: 1.將4個汽水瓶分別編號為A、B、C、D。 2.用電吹風將A瓶內吹干后迅速放入一枚鐵釘,并立即用酒瓶塞將瓶口塞住。將蠟燭融化后封住瓶口的縫隙,使其與外部的空氣無法接觸。 3.在B瓶內裝入一滿瓶煮沸后的純凈水,使純凈水將鐵釘完全沒沒。再用酒瓶塞將瓶口塞住,并用相用的方法用蠟燭將瓶口的縫隙封住。 4.在C瓶內裝入少量純凈水,使鐵釘一部分在水里,另一部分裸露在空氣中,但不封口,使其與外部空氣接觸。 5.在D瓶中加入少量的純凈水并加入少量食鹽,將鐵釘一部分浸泡在鹽水中,而另一部分裸露在空氣中,也不封口,使其與外部空氣接觸。 6.將4個試驗瓶放在家中觀察一周(每天觀察一次) 分析與結論: A、B瓶不生銹,說明只有水或者只有氧氣,鐵都不生銹;C瓶既有水也有氧氣,但沒有鹽,而鐵生銹,說明鐵生銹的必要條件只是水和氧氣;對比D瓶,其鐵生銹的速度比C瓶快,說明鹽在鐵生銹的過程中起到加速生銹的作用。因此,我們得出以下結論: l.鐵生銹的必要條件是氧氣、水同時存在。 2.在有鹽的情況下,生銹的程度會加深、速度會加快。 心得體會: 根據以上結論,我們便可以解釋在生活中所遇到的問題:在潮濕的地方的鐵器比干燥的地方的鐵器更容易生銹是因為在潮濕的地方的鐵器比干燥的地方的鐵器更容易與水接觸;而涂了油漆的鐵制品不容易生銹則是因為油漆起到了隔絕空氣中和水的作用。而如果要減少鐵的生銹,則可以從實驗的結論出發,任意切斷生銹條件中的一個便可。如把鐵上面涂上油漆,便切斷了鐵和空氣的接觸。而把一些鐵制品如菜刀等用完后擦干并放在干燥的地方,則可以切斷鐵和水的接觸,從而防止鐵制品生銹。 根據實驗結論,我們便猜想海南島的鐵應該比吐魯番的鐵更容易生銹。而經過我們的調查,事實的確如此。同時我們發現,由于生銹而報廢的鐵的數量竟然占全世界鐵的產量的四分之一!這是一個十分觸目驚心的數字。地球的資源正日益緊張,鐵的含量也正在直線減少。我們設想一下,如果我們不再采取措施,減少鐵制品的使用量和報廢量的話,我們的子孫后代很可能只能在化學書上看到鐵這種曾經在世界上被廣泛使用的金屬了。所以我們應當呼吁全社會攜起手來,從我做起,保護和利用好鐵資源。同時根據鐵生銹的條件采取適當的措施,如給鐵制品涂上油漆,鍍上錫或鋅,或加入鎳和鉻制成不銹鋼從而防止鐵制品生銹。相信如果我們一起努力,地球將會變得更加美好。 崔老師在講鐵生銹時,為了提示鐵生銹的原因,首先啟發學生思考鐵生銹的各種情況。如放在潮濕的鐵會生銹,而干燥的鐵器則不生銹;涂了油漆的鐵器不生銹,而在一般情況下的鐵器放在空與中則生銹等。再經過引導,啟發學生提出下述三個假說:⑴鐵器生銹是因為和空氣接觸,鐵和空氣中的氧化合;⑵生銹是因為水分了的存生,水和鐵起了化學變化;⑶生銹是水和空氣共同作用的結果。然后引導學生推論:如果第一個假說正確,則在干燥的情況下鐵在空氣中就能生鐵;如果第二個假說正確,則鐵在水中并和空氣隔絕就能生銹;如果第三個假說正確,則必須在既有空氣又有水份的條件下鐵才能生銹.
鐵的生銹是一種電化學反應,反應的第一步是鐵將電子轉移到氧。[3]生銹的速度會受水影響,也會因為電解質存在而加速。例如汽車在有鹽的環境較容易生銹。生銹主要的反應是氧的還原:
O2 + 4 e- + 2 H2O → 4 OH-
由于其反應產生氫氧根離子,酸的存在會加速此反應的進行。上述反應消耗電子,因此可以進行以下氧化反應,將鐵氧化為亞鐵離子:
Fe → Fe2+ + 2 e−
若有氧的存在,亞鐵離子還會再度氧化:
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−
亞鐵離子和鐵離子和水會產生酸堿反應,形成氫氧化鐵及氫氧化亞鐵:
Fe2+ + 2 H2O → Fe(OH)2 + 2 H+
Fe3+ + 3 H2O → Fe(OH)3 + 3 H+
最后氫氧化鐵及氫氧化亞鐵會和其脫水物形成以下的平衡:
Fe(OH)2 → FeO + H2O
Fe(OH)3 → FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) → Fe2O3 + H2O
依以上反應式,可以看出鐵生銹會受到氧和水的影響。若溶氧量有限,較容易產生含亞鐵離子的產物,例如氧化亞鐵及黑色的四氧化三鐵。若溶氧量高,則會產生鐵離子的產物,其化學式為Fe(OH)3-xOx/2。由于鐵銹中的固體仍在緩慢的進行化學反應,鐵銹的成份會隨時間變化。
上述的反應也會受到其他離子的影響,例如當鈣離子存在時,因為鈣離子是電解質,會加速鐵銹的產生,鈣離子也會和鐵的氧化物及氫氧化物結合,形成Ca-Fe-O-OH形式的沉淀。
鐵生銹的原因是什么
鐵銹是什么:氧化鐵
鐵生銹的原因:
主要是空氣氧化和電化學腐蝕的作用.
鐵生銹主要有兩前提個條件:
一個是氧氣,另一個是水.鐵暴露在空氣中生銹實際上涉及到了原電池反應.鐵與碳形成了原電池(因為鐵不是純的,里面含有C等其它元素).與空氣中的氧氣發生了氧化反應的結果,在表面生成了金屬氧化物,也就是銹.如果金屬中含有較多的雜質,這些雜質就會和金屬形成化學原電池,發生電化學腐蝕,從而將金屬氧化生成金屬氧化物
鐵銹的常識:
鐵放的時間長了就會生銹.鐵容易生銹,除了由于它的化學性質活潑以外,同時與外界條件也有很大關系.水分是使鐵容易(品材匯)生銹的物質之一.然而,光有水也不會使鐵生銹,只有當空氣中的氧氣溶解在水里時,氧在有水的環境中與鐵反應,才會生成一種叫氧化鐵的東西,這就是鐵銹.鐵銹是一種棕紅色的物質,它不像鐵那么堅硬,很容易脫落,一塊鐵完全生銹后,體積可脹大8倍.如果鐵銹不除去,這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分,鐵也就爛得更快了.
鐵銹的辨認:
鐵銹是一種棕紅色的物質,它不像鐵那么堅硬,很容易脫落。一塊鐵完全生銹后,體積可增大8倍。如果鐵銹不除去,這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分,鐵也就銹得更快了。
鐵銹的清理預防:
要除去鐵銹,可以利用各種工具把它鏟掉
,也可以泡在酸性的溶液中把它溶解掉.在去掉鐵銹以后,一定要對鐵器表面進行處理,涂上一層鉛丹,再涂上油漆;或者鍍上別的不容易生銹的金屬.
更徹底的辦法,就是給鐵加入一些其他金屬,制成不銹的合金.我們熟悉的不銹鋼,就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金.
在潮濕的地方的鐵器比干燥的地方的鐵器更容易生銹,是因為在潮濕的地方的鐵器比干燥的地方的鐵器更容易與水接觸。而涂了油漆的鐵制品不容易生銹是因為油漆起到了隔絕空氣和水的作用。而如果要減少鐵的生銹,則可以從實驗的結論出發,任意切斷生銹的其中一個條件即可。如果上面涂上油漆,便切斷了鐵和空氣的接觸。而把一些鐵制品如菜刀等用完后擦干并放在干燥的地方,則可以切斷鐵和水的接觸,從而防止鐵制品生銹。
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