金屬材料受周?chē)橘|(zhì)的作用而損壞,稱為金屬腐蝕。金屬的銹蝕是最常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)。腐蝕時(shí),在金屬的界面上發(fā)生了化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng),使金屬轉(zhuǎn)入氧化(離子)狀態(tài)。這會(huì)顯著降低金屬材料的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能,破壞金屬構(gòu)件的幾何形狀,增加零件間的磨損,惡化電學(xué)和光學(xué)等物理性能,縮短設(shè)備的使用壽命,甚至造成火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難性事故。
鐵生銹條件的探究
實(shí)驗(yàn)裝置 | |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 幾天后觀察A試管中鐵釘生銹,在水面附近銹蝕 嚴(yán)重,B,C試管中的鐵釘沒(méi)有生銹 |
實(shí)驗(yàn)分析 | A試管中的鐵釘同時(shí)跟水、空氣(或氧氣)接觸而生銹; B試管中的鐵釘只與水接觸不生銹; C 試管中的鐵釘只與干燥的空氣(或氧氣)接觸不生銹 |
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 | 鐵生銹的條件是與水、空氣(或氧氣)同時(shí)接觸 |
易錯(cuò)點(diǎn):
①探究鐵生銹的條件時(shí)采用經(jīng)煮沸后迅速冷卻的蒸餾水,目的是趕走水中溶解的氧氣;再加上植物油用來(lái)隔絕空氣。
②環(huán)境中的某些物質(zhì)會(huì)加快鐵的銹蝕,如與酸、食鹽溶液等接觸的鐵制品比鋼鐵生銹更快。
③鐵生銹的過(guò)程。實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程(緩慢氧化)。反應(yīng)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,最終生成物鐵銹是一種混合物。鐵銹(主要成分是Fe2O3?H2O)為紅色,疏松多孔,不能阻礙內(nèi)層的鐵繼續(xù)與氧氣、水等反應(yīng),因此鐵制品可以全部銹蝕。
④許多金屬都易生“銹”,但“銹”的結(jié)構(gòu)不同,成分不同。銅在潮濕的空氣中也能生“銹”,銅銹即銅綠,其主要成分為堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3],是銅與水、氧氣、二氧化碳共同作用的產(chǎn)物。
金屬制品的防銹原理及方法:
(1)防銹原理根據(jù)鐵的銹蝕條件不難推斷出防止鐵生銹的方法是使鐵制品隔絕空氣或隔絕水。
(2)防銹方法:
①保持鐵制品表面潔凈和干燥,如菜刀不用時(shí)擦干放置。
②在鋼鐵表面覆蓋保護(hù)膜、如車(chē)、船表而涂油漆。
③在鋼鐵表而鍍一層其他金屬,如水龍頭表面鍍鉻、鍍鋅。
④用化學(xué)方法使鋼鐵表面形成致密的保護(hù)膜,如烤藍(lán)。
⑤改善金屬的結(jié)構(gòu),如將鋼鐵制成不銹鋼
(3)除銹方法
物理方法:用砂紙打磨,用刀刮。
化學(xué)方法:用酸清洗(酸不能過(guò)量),發(fā)生的反應(yīng)為:Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O。
相關(guān)初中化學(xué)知識(shí)點(diǎn):金屬的回收利用
定義:
金屬回收是指從廢舊金屬中分離出來(lái)的有用物質(zhì)經(jīng)過(guò)物理或機(jī)械加工成為再生利用的制品。是從回收、拆解、到再生利用的一條產(chǎn)業(yè)鏈。
保護(hù)金屬資源的途徑:
(1)回收利用廢舊金屬;
(2)防止金屬制品銹蝕;
(3)合理地、有計(jì)劃地開(kāi)采金屬礦物;
(4)尋找替代品。
廢舊金屬的回收利用的優(yōu)點(diǎn):
(1)廢舊金屬的回收利用可以節(jié)約金屬資源和能源。
(2)廢舊金屬的回收還可以保護(hù)環(huán)境,減少對(duì)環(huán)境的污染。
相關(guān)初中化學(xué)知識(shí)點(diǎn):金屬的冶煉(鐵的冶煉)
金屬冶煉:
金屬冶煉是把金屬?gòu)幕蠎B(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)的過(guò)程
礦石
①工業(yè)上能用來(lái)提煉金屬的礦物叫做礦石。
②常見(jiàn)的礦石赤鐵礦(Fe2O3)、黃鐵礦(FeS2)、褐鐵礦(Fe2O3?xH2O)、水鋁石(Al2O3?H2O)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)、磁鐵礦(Fe3O4)、方鉛礦(PbS)、孔雀石 [Cu2(OH)2CO3]、赤銅礦(Cu2O)、鋁土礦(主要成分是Al2O3)、黃銅礦(主要成分是CuFeS2)、輝銅礦(主要成分是Cu2S)。
鐵的冶煉
①原理:把鐵礦石冶煉成鐵是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,其主要的反應(yīng)原理是:
在高溫下,利用還原劑一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來(lái),其反應(yīng)的化學(xué)方程式是: Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②煉鐵的原料及作用:
鐵礦石:提供原料
焦炭:提供能量,產(chǎn)生還原劑
石灰石:將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣。
③設(shè)備:高爐
④高爐內(nèi)有關(guān)反應(yīng):
a.產(chǎn)生CO提供能量:C+O2CO2;CO2+C2CO
b.在高溫下用CO將Fe從Fe2O3中還原出來(lái):3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2
c.用石灰石將礦石中的SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣除去。
CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SiO2CaSiO3
⑤產(chǎn)品:生鐵
煉鐵高爐中出鐵口低于出渣口的原因:
煉鐵高爐中出鐵口與出渣口的高低取決于鐵水和爐渣的密度〔鐵水的密度大于爐渣的密度)。
金屬的冶煉方法:
①熱分解法(適用于Hg,Ag不活潑的金屬的冶煉,加熱使其氧化物分解) 如:
2HgO=Hg+O2↑
②熱還原法(適用于金屬活動(dòng)性順序表中,Zn- Cu金屬的冶煉)
a.用H2作還原劑(優(yōu)點(diǎn):制得金屬純度高,污染小) 如:Fe3O4+4H23Fe+4H2O
b.用焦炭、一氧化碳作還原劑(易混入雜質(zhì),污染大氣,適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)) 如:
煉鐵的反應(yīng)方程式為Fe2O3+3CO2Fe +3CO2
煉鋅的反應(yīng)萬(wàn)程式為2ZnO+C2Zn+CO2↑
c.用Al作還原劑(鋁熱劑用來(lái)焊接鐵軌) 如:
8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3
d.電解法(適用于活潑金屬Na,Mg等的冶煉) 如:
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ ;MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
e.濕法冶金(從溶液中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)獲取金屬) 如:
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4
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