无锡万海鑫纯铁的腐蚀能力

2023-11-24 09:59 49.76.221.74 1次
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纯铁中没有杂质,不易形成电化学腐蚀.
纯铁不耐酸腐蚀.
如果是酸式电化学腐蚀强度又特别大,将发生表面钝化,意思就是铁表面不再是铁了,这样里边的铁其实就接触不到外界了,自然就不会继续腐蚀了.
氧气热条件腐蚀,不是很容易.

对于金属,初中就定好了我们整个中学阶段要接触哪些,比如我们都会背诵金属活动顺序表:k钾Ca钙 Na钠Mg镁 Al铝Zn锌 Fe铁Sn锡 pb铅(H氢) Cu铜Hg汞 Ag银pt铂 Au金。

我们来研究研究这个Fe铁。

@Dr. B: 先来看一个问题:纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化。这个说法是正确的还是错误的。

@王二狗:错误,身边的铁基本是生锈的,就是说铁是容易被氧化的。

@邱酷:只说对了后半句,铁在干燥的环境下是不易被氧化的,抗腐蚀能力不可能很强吧。不是有个什么疏松多孔吗?保护不了里面的金属,抗腐蚀能力肯定不强。

@Dr. B: 答案我们待会儿再揭示。

我们知道一块钠放置在空气中会发生一系列的变化:

钠在空气中的变化

是和空气中含量较高的氧气反应,生成氧化钠(钠和氧气加热生成guoyanghuana),之后和空气里的水反应生成氢氧化钠,再和空气里的二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠易和空气的水结合生成带结晶水的碳酸钠晶体,后经过风化变成碳酸钠固体。

@Dr. B:那么一块纯铁在空气中是怎么变化的呢?

纯铁是不会直接和氧气反应的,就是说你把铁放置在集满氧气的集气瓶中,铁是没有任何变化的,不像是钠会由银白色变成白色(氧化钠),毕竟铁没有钠活泼。

铁要和氧气反应,是必须加热到一定温度的,比如说下面两个反应,不同的温度生成的产物也是不一样的:

3Fe+2O2==点燃(温度低于570℃)==Fe3O4

4Fe+3O2==点燃(温度高于570℃)==2Fe2O3

铁丝在纯氧中剧烈燃烧

现象大家都知道:铁丝在纯氧中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色物质,放出大量的热。

@Dr. B: 我们一看金属活动顺序表,铁排在H氢的前面,我们猜测:铁该会和水反应。

就像钠一样

钠与水反应

和水反应其实原理和酸反应是一样的,都是金属失去电子氢离子得到电子变成氢气,只水当中的氢离子含量极少。

如果说铁会和水反应那么排在铁前面的铝和镁定也会和水反应。

有这样一个实验:

镁与水反应

一开始滴入酚酞是看不到红色的,给试管加热之后,你会发现出现了红色,因为镁和冷水不反应和沸水反应生成了氢氧化镁,这是个中强碱。

对于铝和水反应,其实这个反应我们认为是很微弱的,我们从一个反应可以看出,铝是会和水反应的,那就是铝和氢氧化钠溶液的反应:

2Al + 2H2O + 2NaOH == 2NaAlO2 + 3H2↑

上面是人教版的版本,还有其他教材的版本:

2Al+2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4] +3H2↑

当然了,两个版本其实本质上是一样的:铝先和水反应生成了氢氧化铝再和碱反应,氢氧化铝都是作为一种两性氢氧化物会和碱反应。(只铁在这一步就没那么复杂了,因为生成的氢氧化亚铁不和碱反应)我们以人教版教材为主。

@Dr. B: 那么老师要问了,既然铝在氢氧化钠溶液中是这样一个反应过程,那么在这个反应当中:2Al+ 2H2O + 2NaOH == 2NaAlO2 + 3H2↑充当氧化剂的是哪一个?

@王二狗:水和氢氧化钠里边都有+1价的氢,应该都有可能吧?

@邱酷:学理科的学生,怎么能说出这么不严谨的结论呢?亏你还是物理课代表。

@王二狗:那你知道是哪个?

@邱酷:我...我...我拒绝回答这个问题。

此时,坐在排的眼镜小个字男生说到:氧化剂是水。

图片来自:soogif

老师:化学课代表说得不错,那么由你来告诉大家为什么是水?

化学课代表:这个反应是分步进行的,先是铝和水反应,生成氢氧化铝和氢气,这个反应类似于钠和水的反应,这一步才发生了氧化还原反应,后面那一步是个复分解反应,没有化合价的升降,氢氧化钠里边的氢是没有得电子的。

老师:此处该有掌声。

我们把注意力转回到铁的身上,铁也是会和水反应的。

纯铁放置在空气中,先是和空气里的水发生反应:由于氢离子的氧化性不是很强,铁和水反应被氧化成氢氧化亚铁Fe(OH)2,氢氧化亚铁在空气当中很容易被氧化成氢氧化铁,我们知道,氢氧化铁又可以写成氧化铁的水合物,即2Fe(OH)3==Fe2O3·3H2O。后经风化就形成了氧化铁。

这个氧化铁的水合物便是铁锈的主要成分。

我们说铁锈疏松多孔,空气中的水和氧气不断的从孔“钻入”继续氧化里面的铁,直到铁被完全锈蚀。

图片来自:图虫创意

回到一开始提的问题:纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化。这个说法是正确的。因为,纯铁的还原性并不强,并且纯铁是没有什么杂质的。我们平常看见的很容易被锈蚀的铁,都是含有很多杂质的,不纯的铁本身也会发生电化学腐蚀,就是说构成了原电池。

注:文中提到铝会和水反应,铁会和水反应,这个不能应用在大伙做高中试卷上,也就是说试卷出先镁溶于水和铝溶于水铁溶于水,你不能给打个勾认为这是正确的。只是帮助理解,它们的反应是很微弱的。


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