金属铁为什么会生锈,要写研究过程和研究结果

金属生锈的基本过程和主要因素 金属的生锈有两种一种是化学腐蚀,一种是电化学腐蚀化学腐蚀过程是金属与腐蚀介质（空气中的氧）直接作用但不发生电流,例如钢铁,即使在干燥空气中,也会与氧发生作用,生成一层容易看见的极薄氧化膜,因其完整而紧密,氧就不易再透过去和钢铁起化学作用,故生锈的速度便缓慢下来而电化学过程却是另外一种情况,如金属浸在电解质溶液中或放在潮湿空气中,在金属表面即有电子流动（电流）产生,加快了腐蚀,这种现象被称为电化学腐蚀过程这种自发进行的电化学反应,就如通常电镀中的电化学反应一样,是由于金属表面电化学的不均匀性引起的微电池作用而产生金属被腐蚀的结果这种电化学不均匀性所以会产生,是由于金属化学成分、组织、物理状态以及表面膜不完整等的不均匀性而引起放金属生锈现象,即是电化学腐蚀过程在现代工业迅速发展,三废处理还不彻底的今天,在潮湿空气中,往往含有二氧化碳（CO2、二氧化硫（ SO2）等腐蚀性气体当它形成并达到 20～30个分子厚度的水膜时,就成为电解质的电解液膜这时,电化学腐蚀就会加快发生而在净化的大气中,金属表面仅仅存在纯水膜,就不足以引起强烈的电化学腐蚀由此可见,产品表面和大气干净与否,对金属制品的腐蚀程度有多大的影响

影响金属锈蚀的主要因素大致有以下几种：（1）空气的相对湿度是一项影响大气腐蚀性的重要因素所谓相对湿度系指绝对湿度（空气中含有实际水蒸气的量,克／米3）与饱和湿度（空气中达饱和的水蒸气量超过此限,一水蒸气即形成水珠落下）的百分比金属因其性质和表面形态的不同,都有一个产生锈蚀的临界相对湿度值钢铁生锈临界相对湿度值一般是 75％,所以降低大气的相对湿度,是一种主要的防锈办法

（2）空气温湿度的变化也是影响大气腐蚀的一个主要因素低气温、高湿度就会引起水汽凝聚凝聚水膜中溶有有害气体和盐类,便会产生电化学腐蚀而且温度愈高金属生锈速度愈快

（3）溶液的酸碱性（PH值）对金属腐蚀有影响,其中如氯化物对腐蚀的速度影响更大盐雾、手汗、热处理残留盐渣、焊接后残留焊药等都含有氯离子,如果清洗不净,极易造成生锈

（4）空气中腐蚀气体污染对金属伪影响危害最大的是大气中的二氧化硫（SO2）,因SO2溶解于水中即变成亚硫酸H2SO3,如果 SO2被氧化后生成三氧化硫（SO3）,其吸湿性更强,水溶液的腐蚀性更为强烈,特别在有化工厂发放如硫化氢（H2S）、氨气（NH3）和盐酸（HC1）等的污染下,都将加速金属的电化学腐蚀

（5）其他因素对金属也有影响空气中含有大量灰尘,其中包括煤烟、煤灰等碳和碳化物、金属氧化物、砂土、氯化钠、硫酸按及其他盐类颗粒等这些物质落在金属表面,特别与水蒸气共同作用下,其腐蚀作用将大大加剧

为什么钢铁制品容易锈蚀，而且损失严重呢？ 首先因为铁在潮湿的空气中跟二氧化碳接触时，表面就会被一层酸性电解质溶液所包围。 由于钢铁中都含有少量碳，当表面覆盖着弱酸性电解质溶液时，表面就形成了若干原电池，铁是负极，碳是正极。铁作为负极就会失去电子被氧化： Fe－2e-→Fe2+ Fe2+再继续与氧气发生反应 4Fe2++O2+2H2O==4Fe3++4OH- Fe3+与OH-生成氢氧化铁沉淀。空气中的二氧化碳跟氢氧化铁反应，就生成红褐色的碱式碳酸铁。此外，铁与空气中的氧气反应还生成氧化铁，这些铁的化合物就是铁锈的主要成分。 钢铁锈蚀与铝生锈不一样，铝表面氧化后生成一层致密的保护膜，可以阻止氧气继续向内侵蚀。而钢铁生锈时，铁锈的结构很疏松。因此，氧气、二氧化碳和水蒸气可以继续向里“进攻”，所以铁锈越来越厚，直到把钢铁全部锈蚀完。

金属生锈的原因主要是电化学腐蚀和空气氧化的作用，纯净的金属或是活泼的金属主要是由于金属表面与空气中的氧气发生了氧化反应的结果，在金属表面生成了金属氧化物，也就是锈。如果金属中含有较多的杂质，这些杂质就会和金属形成化学原电池，发生电化学腐蚀，从而将金属氧化生成金属氧化物。

有些金属生锈之后会产生致密的氧化膜从而阻止金属进一步氧化，如：氧化铝。而有些金属生锈之后产生的氧化膜稀松更加速了金属氧化，如：铁锈。

初中有这个试验探究：

大概意思是将铁钉放入三个试管中，一个里面是干燥的空气（封口）一个试管里装半试管的水，但要使铁钉有一部分留在空气中，第三个试管里装水且淹没铁钉，上面再用一层油密封，过几天后会发现只有第二个试管里的铁钉生锈了，这个实验证明铁生锈必须满足同时有空气和水，也就是说铁钉在潮湿的空气中最易生锈

注：空气中起作用的主要成分是氧气

铁锈的主要成分是三氧化二铁（红褐色）

铁生锈是个复杂的化学反应，且反应放热是一种缓慢氧化现象

第一个问题你给的条件好像不够……如果铁钉被水淹没的话，铁钉生锈的速度也很慢，但至少比空气重的速度要快，因为正常的空气中只有003%的水蒸气，而氧气在水中的溶解度是0031（少一个百分号呢）所以……

在真空之中没有空气所以不会生锈

根据铁生锈的条件采取适当的措施，如给铁制品涂上油漆，镀上锡或锌（它们会形成一层致密的氧化薄膜，从而隔开铁与氧气、水蒸气之间的接触），或加入镍和铬制成不锈钢从而防止铁制品生锈

火星大气的主要成分（约95％）是二氧化碳，有约 3％的氮，1～2％的氩，合起来约为01％的一氧化碳和氧,还有极少量的臭氧和氢，水汽的数量很少

这也就是说火星上没有充足的水和氧气，所以在火星上，铁钉会缓慢氧化，也就是会慢慢的生锈

但若不严格的说（至少在初中）认为火星上没有水（因为实在是太少了，若是水多人类就能移民火星了，氧气可以靠电解水获得）所以也就近似的认为铁钉在火星上不生锈。

当铁和氧气在空气中遇到水或湿气就会生锈。

锈是一种非常常见的化合物，学名是氧化铁（Fe2O3），当铁和氧气在空气中存在水或湿气的情况下发生反应时，就会生锈，当铁在水下环境中与氯化物反应时，会出现绿锈。

生锈的过程是一种类似于火的燃烧反应，与氧气接触时，铁会与氧气反应形成锈，然而与火不同的是，反应速度要慢得多，并且不会产生火焰。有某些因素可以加速生锈过程，例如水会加速反应，盐也可以增加生锈过程的速度。

当铁和氧气在空气中遇到水或湿气就会生锈。

锈是一种非常常见的化合物，学名是氧化铁（Fe2O3），当铁和氧气在空气中存在水或湿气的情况下发生反应时，就会生锈，当铁在水下环境中与氯化物反应时，会出现绿锈。

生锈的过程是一种类似于火的燃烧反应，与氧气接触时，铁会与氧气反应形成锈，然而与火不同的是，反应速度要慢得多，并且不会产生火焰。有某些因素可以加速生锈过程，例如水会加速反应，盐也可以增加生锈过程的速度。

明白实验原理吗？

这个实验里面要探求的结果是：水分是使铁容易生锈的条件之一。化学家们证明：在绝对无水的空气中，铁放上几年也不生锈。然而光有水也不会使铁生锈。人们曾试验过，把一块铁放在煮沸过的、密闭的蒸馏水瓶里，铁也不生锈。只有当空气中的氧气溶解在水里，才会使铁生锈。

你不用煮沸且迅速冷却的蒸馏水，无法判断到底是水的作用还是水中氧气的作用，因此必须除杂质，除去溶解于水中的氧气。

[铁生锈的对比实验]

将4根洁净的铁钉分别放入4支试管中。向第一支试管中加入少量自来水，使铁钉的一部分浸人水中，另一部分暴露在空气中；向第二支试管中加入自来水，使铁钉全部浸入水中；向第三支试管中加满冷却的沸水，塞紧橡皮塞；向第四支试管中加入少量生石灰或无水氯化钙固体，塞紧橡皮塞。观察并记录实验现象。我们会观察到：第一支试管内铁钉生锈速度最快，锈蚀情况也最严重，几天后铁钉露在空气中的部分，表面形成一层红褐色的锈。第二支试管中，铁钉生锈速度慢，程度小。第三支试管和第四支试管中的铁钉没有生锈。为什么第一支试管内铁钉生锈最严重因为钢铁是由铁元素组成的，含有少量的碳，在潮湿的空气中由于受水分、氧气、二氧化碳等物质的作用，表面很容易生成铁锈，铁锈疏松多孔，因而使内层的铁继续被腐蚀，出现层层脱落现象。第二支试管内铁与水中氧气作用，由于溶在水中的氧气少，所以生锈速度慢。而第三支试管中几乎没有氧气，煮沸水的过程中将溶在水中的少量氧气几乎全部除掉了，所以铁钉不会生锈。第四支试管中有氧气，但几乎无水，生石灰或无水氯化钙固体将空气中的水分除去了，在室温下铁与氧气是不会发生化学反应的。

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