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金属锈蚀与防护之铁生锈原理 防止铁生锈的方法

试管氧气铁钉锈蚀

防止铁生锈的方法(金属生锈的铁生锈原理及防护)
目前，钢(铁和碳的合金)是人类使用最广泛的金属材料，给人类生活带来了很多便利 。然而，在使用过程中，金属腐蚀(尤其是铁腐蚀)给人类带来了巨大的损失，因此有必要研究金属腐蚀的原理和防护方法，以减少金属腐蚀造成的损失 。

1.金属腐蚀原理(铁腐蚀原理)
当铁暴露在空气体中时，表面会形成一种红色物质，表明铁生锈了，这种红色物质就是铁锈氧化铁(化学式:Fe2O3) 。
1.1、铁生锈的原理
铁生锈的原理:铁与空气体中的氧、水等物质反应生成铁化合物(氧化铁)的过程 。
铁锈知识
①铁生锈是简单的铁(Fe)变成氧化铁(Fe2O3)，产生新物质的过程，是一种化学变化(氧化反应) 。

②铁生锈的条件:水和氧气，没有铁很难生锈；

③铁生锈过程中的放热；
铁生锈是一个氧反应，氧化反应和放热反应，释放热量 。铁锈散热应用:“暖足贴” 。(使用铁生锈并释放热量)

问题:金属活性越强，越容易与空气体中的氧气反应生成化合物 。铝的金属活性比铁强 。为什么铁容易生锈，铝不容易生锈？

答:铝与氧气反应生成氧化铝(Al2O3)，氧化铝致密，在铝表面形成致密的保护膜，阻止氧气进入内部，从而有效防止铝内部氧化 。
铁与氧反应生成氧化铁(Fe2O3)，氧化铁是一种松散的多孔物质，附着在铁的表面 。空气体中的氧气和水可以透过铁氧化物之间的空间隙，不断渗入内层，不断与铁发生反应，直至铁被完全腐蚀 。
所以铝不容易生锈的原因是生成的氧化铝致密，保护内部铝不进一步生锈 。
1.2、铁生锈实验
①取四个试管A、B、C、D，四个全新的指甲 。具体操作如下:

试管:将煮沸冷却的蒸馏水放入试管中，将指甲完全浸入水中，在水面上滴一层植物油密封；
b试管:试管内放入钉子，加入无水氯化钙和棉花，塞好胶塞；
c、试管:在试管中加入少量蒸馏水，放入钉子，使一半的钉子浸入水中；
试管:向试管中加入少量盐溶液(氯化钠溶液)；放钉子，让一半的钉子浸入盐水中；
【金属锈蚀与防护之铁生锈原理 防止铁生锈的方法】②一段时间后观察到的实验现象如下:
试管:钉子不生锈；
b试管:钉子不生锈；
c试管:钉子生锈；
d试管:钉子锈蚀严重；
③实验结果分析
试管:钉子不生锈(在水和无氧环境下不生锈)；
原因:a .将加热煮沸冷却的蒸馏水放入试管 。蒸馏水加热煮沸后，水中的氧气被排除，上层用油层密封，防止空气体中的氧气进入水中 。因此，放在水中的钉子与氧气隔离，所以钉子不会生锈 。

b试管:指甲不生锈(无氧环境下不生锈)；
原因:B将无水氯化钙和棉花放入试管，塞好胶塞 。无水氯化钙和棉花有吸水性，吸收空气体中的水蒸气，使试管中的空气体干燥无水蒸气，指甲不生锈 。

c .试管:钉子生锈(在氧气和水环境中生锈)；
原因:C试管中有蒸馏水，一半的指甲暴露在空气体中，与空气体中的氧气接触，在氧气和水同时存在的环境中，铁会生锈 。

试管:指甲严重生锈(在氧气和盐水(氯化钠溶液)存在下加速生锈)；
原因:D，试管中有盐水溶液，一半的指甲暴露在空气体中，与空气体中的氧气接触，在氧气和盐水溶液同时存在的环境中，铁加速生锈 。

测试摘要:
①铁生锈的条件:氧和水，氧和水只有同时存在才能生锈，铁没有它就不能生锈；
②盐水(氯化钠溶液)会加速铁的生锈；
2、金属防腐方法
2.1、金属表面覆盖保护层(隔绝氧气和水)
通常用保护层覆盖金属表面以防止生锈，如下所示:
2.1.1.在铁栏杆、容器、箱子等物品上喷漆；

2.1.2.在脸盆和杯子表面烧搪瓷；

2.1.3、链条和齿轮表面涂防锈油；

2.1.4.在锅和刀上涂食用油；

2.2.金属表面镀有保护金属 。
例如，可以在钢的表面进行镀锡、镀铬和镀锌来保护钢，因为锡、锌和其他金属很容易被空气体中的氧气氧化，形成致密的氧化膜，从而防止空气体中的水和氧气接触钢，保护钢免受腐蚀 。
2.3.不锈钢制成的金属
例如，在铁中加入铬、镍和其他金属可以制造不锈钢 。
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