作业帮铁生锈是铁和空气中的氧气和水蒸气共同作用的效果,那铁锈的化学式Fe2O3中为什么没有H2O中的氢元素?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/05 21:47:03
铁生锈是铁和空气中的氧气和水蒸气共同作用的效果,那铁锈的化学式Fe2O3中为什么没有H2O中的氢元素?
铁生锈是铁和空气中的氧气和水蒸气共同作用的效果,那铁锈的化学式Fe2O3中为什么没有H2O中的氢元素?
铁生锈是铁和空气中的氧气和水蒸气共同作用的效果,那铁锈的化学式Fe2O3中为什么没有H2O中的氢元素?
铁锈 要是你把一块铁在潮湿的地方放置一段时间,在它上面会形成一层铁锈,就像有人在它上面刷了一层微红色的漆.
那么,铁锈究竟是什么?又是为什么钢和铁会生锈?锈乃是铁的氧化物,当铁和溶解在水里的氧化合时就形成了锈.这就意味着如果空气中不含有水蒸汽,或根本不存在水,或者水中没有溶解氧,铁锈就不会形成.
当一滴雨水落到一块光亮的铁的表面时,短时间内水滴保持着清洁.然而过了不久以后,铁和水中的氧开始化合,形成氧化铁,即铁锈.水滴将变成微红色,铁锈则悬浮在水中.当水滴蒸发的时候,铁锈留在表面上,形成了微红色的锈层.
铁锈一旦形成,即使在干燥的空气中也会扩展.这是因为粗糙的铁锈容易使空气中的水蒸汽冷凝下来,它吸收水蒸汽并储存它,这就是为什么预防铁生锈要比防止生锈处扩张容易得多的原因.
由于钢和铁制的物品经常需要长时间储存,所以防止生锈成了一个重要的问题.有时,人们不得不在这些物品上刷上油漆或粘上塑料薄膜以防止其生锈.可是,如果必须保持停役的战舰内部不生锈又该怎么办呢?一些国家的有关部门用除湿器解决了这个问题.确切地说,这些机器能够把船舱内的湿空气排去,并用干空气代替它,这样铁就不会生锈了.
普通钢铁制品在潮湿的空气中,渐渐变色,并在表面生成一种红褐色的物质,这种现象叫做钢铁的生锈.其实质是铁和空气中所氧气、水蒸气等起作用,生成铁的多种氧化物的水合物.铁锈的成分比较复杂,通常简略用Fe2O3·xH2O表示.铁锈是一种松脆多孔的物质,它不能保护里层的铁不被锈蚀,因此时间久了,钢铁制品就可能锈蚀成一堆无用的废品.尤其严重的是,钢铁在含有酸气、氯气的水蒸气中,或接触电解质溶液时,锈蚀得特别快.据统计,每所世界上都有几千万吨钢铁变成了铁锈,而钢铁制品遭破坏而引起的停工减产、产品质量下降、环境污染、危害人体健康,甚至造成严重事故的损失是无法估量的.因此,钢铁的防锈具有重要的经济意义和社会意义.
其实,主要的钢铁的腐蚀是电化学腐蚀
钢铁在潮湿空气里,其表面因吸附作用而覆盖一层极薄的水膜、水微弱电离产生少量H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,水里H+增多
H2O+CO2H2CO3H++HCO3-
这样表面就形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁里的铁和杂质或碳就形成了无数微小原电池.其中铁为负极,碳为正极,发生原电池反应：
(-)Fe-2e=Fe2+ (+)2H++2e=2H
2H=H2↑
随着H+浓度的降低,水的电离平衡向右移,OH-浓度逐渐增大,则OH-与Fe2+结合生成Fe(OH)2.
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ Fe(OH)2被空气中氧所氧化生成氢氧化铁4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓这样钢铁表面即产生了铁锈.上述这种腐蚀过程中有氢气放出,叫做析氢腐蚀.
析氢腐蚀是在较强的酸性介质中发生的,如果钢铁表面形成的电解质薄膜,呈很弱的酸性或中性时,负极仍是铁被氧化成Fe2+,而在正极的主要反应则是水膜里溶解的氧气得电子被还原：(-)Fe-2e=Fe2+ (+)2H2O+O2+4e=4OH-这种由于空气里氧气的溶解促使钢铁的腐蚀,叫做吸氧腐蚀.实际钢铁等金属的腐蚀主要是这种吸氧腐蚀.