目前，鋼鐵（鐵與碳的合金）是人類使用最廣泛的金屬材料，給人類生活帶來很多便利，然而在使用過程中，金屬鏽蝕（尤其是鐵的鏽蝕）給人類帶來了巨大的損失，所以需要研究金屬鏽蝕的原理及防護方法，來減少金屬鏽蝕産生的損失。

1、金屬鏽蝕原理（鐵鏽蝕原理）

鐵暴露在空氣中，表面會生成紅色物質，說明鐵發生了鏽蝕，紅色物質為鐵鏽氧化鐵(化學式：Fe2O3）。

1.1、鐵生鏽的原理

鐵生鏽的原理：鐵與空氣中的氧氣、水等物質作用，發生複雜的化學反應，生成鐵的化合物（氧化鐵）的過程。

鐵生鏽知識點

①鐵生鏽是鐵單質（Fe）變成氧化鐵（Fe2O3）的過程，有新的物質産生，是化學變化（氧化反應）。

②鐵生鏽的條件：水和氧氣，缺一個鐵很難生鏽；

③鐵生鏽過程中放熱；

鐵生鏽是氧氣反應，屬于氧化反應，屬于放熱反應，反應放出熱量。鐵生鏽放熱的應用：“暖足貼”。（利用鐵生鏽放熱）

問題：金屬活性越強，一般越容易與空氣中的氧氣反應生成化合物，鋁的金屬活性比鐵的金屬活性強，為什麼鐵容易生鏽而鋁不容易生鏽呢？

答：鋁與氧氣反應生成氧化鋁（Al2O3）,氧化鋁較緻密，附着在鋁的表面形成一層緻密的保護膜，阻止了氧氣進入内部，從而有效阻止了内部鋁氧化。

鐵與氧氣反應生成氧化鐵（Fe2O3）,氧化鐵一種疏松多孔的物質，附着在鐵的表面，空氣中的氧氣和水可以穿過氧化鐵之間的空隙，不斷的向内層滲透，持續跟鐵反應，直至鐵被完全鏽蝕。

所以，鋁為什麼不易被鏽蝕，是因為生成的氧化鋁較緻密，保護了内部鋁不被繼續鏽蝕的緣故。

1.2、鐵生鏽的實驗

①取A、B、C、D四個試管，四枚完全一樣的嶄新的鐵釘，具體操作如下：

A試管：試管内放置煮沸冷卻的蒸餾水，将鐵釘全部浸沒水中，在水上滴一層植物油密封；

B試管：試管内放入鐵釘，并放入無水氯化鈣和棉花，塞緊橡皮塞；

C試管：試管内加入少量的蒸餾水，放入鐵釘，讓鐵釘的一半浸沒在水中；

D試管：試管内加入少量食鹽水（氯化鈉溶液）；放入鐵釘，讓鐵釘的一半浸沒在食鹽水中；

②過一段時間後觀察到的實驗現象如下：

A試管：鐵釘沒有生鏽；

B試管：鐵釘沒有生鏽；

C試管：鐵釘有生鏽；

D試管：鐵釘嚴重生鏽；

③實驗結果分析

A試管：鐵釘沒有生鏽（有水無氧氣環境不生鏽）；

原因：A試管中放入加熱煮沸冷卻的蒸餾水，蒸餾水加熱煮沸後，消除了水中的氧氣，并在上層用油層封住，阻止了空氣中氧氣進入水中，所以放在水中的鐵釘與氧氣隔絕，所以鐵釘沒有生鏽。

B試管：鐵釘沒有生鏽（有氧氣無水環境不生鏽）；

原因：B試管中放入無水氯化鈣和棉花，塞緊橡皮塞，無水氯化鈣和棉花有吸水性，吸收空氣中的水蒸汽，使試管内空氣幹燥，沒有水蒸汽，所以鐵釘沒有生鏽。

C試管：鐵釘有生鏽（有氧氣有水環境發生鏽）；

原因：C試管中有蒸餾水且鐵釘一半暴露在空氣中與空氣中氧氣接觸，鐵在氧氣和水同時存在的環境中生鏽。

D試管：鐵釘嚴重生鏽（有氧氣有食鹽水（氯化鈉溶液）環境加速生鏽）；

原因：D試管中有食鹽水且鐵釘一半暴露在空氣中與空氣中氧氣接觸，鐵在氧氣和食鹽水同時存在的環境中加速生鏽。

試驗總結：

①鐵生鏽條件：氧氣和水，氧氣和水同時存在鐵才可生鏽，缺一鐵不生鏽；

②食鹽水（氯化鈉溶液）會加速鐵的生鏽；

2、金屬鏽蝕的防護方法

2.1、金屬表面覆蓋保護層（隔絕氧氣和水）

在金屬表面覆蓋保護層防止生鏽的方法較常見，如下：

2.1.1、鐵制的欄杆、貨櫃、箱子等物品上噴塗油漆；

2.1.2、臉盆、杯子表面燒塗搪瓷；

2.1.3、鍊條和齒輪表面塗防鏽油；

2.1.4、鍋具、刀具上塗食用油；

2.2、金屬表面鍍上起保護作用的金屬

如在鋼鐵表面可以鍍錫、鍍鉻和鍍鋅等金屬來保護鋼鐵，因錫、鋅等金屬容易被空氣中的氧氣氧化生成緻密的氧化物薄膜，從而阻止空氣中水與氧氣與鋼鐵的接觸，保護鋼鐵不被鏽蝕。

2.3、金屬制成不鏽鋼

如向鐵中摻入鉻、鎳等金屬，可以制成不鏽鋼。

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