铁锈的化学式是什么(铁锈是fe2o3还是fe3o4)

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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。


铁锈的化学式是什么(铁锈是fe2o3还是fe3o4)-第1张图片



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)。


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②铁生锈的条件:水和氧气,缺一个铁很难生锈;


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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)


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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,阻止了氧气进入内部,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)


在金属表面覆盖保护层防止生锈的方法较常见,如下:


2.1.1、铁制的栏杆、货柜、箱子等物品上喷涂油漆;




2.1.2、脸盆、杯子表面烧涂搪瓷;




2.1.3、链条和齿轮表面涂防锈油;




2.1.4、锅具、刀具上涂食用油;




2.2、金属表面镀上起保护作用的金属


如在钢铁表面可以镀锡、镀铬和镀锌等金属来保护钢铁,因锡、锌等金属容易被空气中的氧气氧化生成致密的氧化物薄膜,从而阻止空气中水与氧气与钢铁的接触,保护钢铁不被锈蚀。


2.3、金属制成不锈钢


如向铁中掺入铬、镍等金属,可以制成不锈钢。




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