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铁锈的主要组成成分是什么?钢铁生锈有什么危害?

钢铁生锈是我们日常生活中最为常见的金属腐蚀现象,我们初中化学阶段在金属腐蚀中主要学习的是金属铁的腐蚀,即铁锈的相关知识。那么同学知道铁锈的主要组成成分是什么吗?钢铁生锈到底有什么危害?

化学知识点

【金属腐蚀的定义】

金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。

【金属腐蚀的条件】

金属锈蚀的条件是金属要与水、空气中氧气或二氧化碳等接触.初中阶段主要是指金属铁的锈蚀条件,即铁与氧气、水同时接触就会生锈。

【铁锈的主要成分】

氧化铁

别名三氧化二铁、烧褐铁矿、烧赭土、铁丹、铁红、红粉、威尼斯红(主要成分为氧化铁)等。

化学式Fe2O3

性质:溶于盐酸,为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红

用途:用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料

铁锈是普通钢铁制品在潮湿的空气中,先从其表面慢慢生成的一种红褐色的物质,是就是铁和空气中所氧气、水蒸气等起作用,生成的铁的多种氧化物的水合物.铁锈的成分比较复杂,其主要成分是Fe2O3?xH2O,所以铁锈可以说是混合物.铁锈的结构很疏松,不但不能阻碍里层的铁继续与氧气、水等反应,而且因它具有吸附性,还会使铁生锈的速度加快。

【铁锈的性质】

1.稳定性:稳定,溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐。铁单质在置换反应中生成亚铁离子。

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H₂O Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O

储运条件:存放于干燥处,勿使受潮,避免高温,并与酸碱物隔离。按上述保管条件,未拆包装的产品有效贮存期为三年。

2.溶解性:难溶于水,不与水反应。溶于酸,与酸反应。不与NaOH反应。

3.氧化性:高温下被CO、H₂、Al、C、Si等还原。

Fe2O3+2Al=点燃=2Fe+Al2O3

Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2

2Fe2O3+3C=高温=4Fe+3CO2↑

2Fe2O3+3Si=高温=4Fe+3SiO2

【铁锈的化学性质】

(1)氧化铁与酸反应生成铁盐和水。

例:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

⑵铝热反应

铝与氧化铁混合后组成铝热剂,加热后生成氧化铝和铁。

化学式:2Al+Fe2O3=△=Al2O3+2Fe

⑶碳、一氧化碳还原性

氧化铁可以与碳混合后加热,铁和二氧化碳提取出来。

化学式:3C+2Fe2O3=高温=4Fe+3CO2↑

高温下会分解成四氧化三铁和氧气

氧化铁可以和一氧化碳混合后加热,生成铁和二氧化碳。

化学式:3CO+Fe2O3=△=2Fe+3CO2

【铁锈的物理性质】

性状:红棕色粉末

密度:5.24 g/cm³

熔点:1565℃(分解)

来源于维基百科

来源于维基百科

存在形式:矿物:赤铁矿、赭石

α型晶胞结构:

磁性:在自然状态下,氧化铁属于α型晶胞结构,并不具有磁性。但如果用四氧化三铁经过特殊处理后会形成γ型晶胞结构,具有磁性,但并不稳定,易变为α型。

【铁锈的清洗方式】

用盐酸来清除铁锈(复分解反应)

Fe2O3 + 6HCl =2FeCl3 + 3H2O

【铁锈的用途】

1.用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色,是无机颜料,在涂料工业中用作防锈颜料。用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂,塑料、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂,精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。

2.用于电子工业、通讯整机、电视机、计算机等磁性原料及行输出变压器、开关电源及其高U及高UQ等的铁氧体磁芯

3.用作分析试剂、催化剂和抛光剂,也用于颜料的配料;

4.用于各类药片、药丸的外衣糖衣着色用

5.用作磁性材料、颜料及制取还原剂、抛光剂、催化剂等;用于药片糖衣和胶囊等的着色

6.用作防锈漆的颜料。因该品制成的云母氧化铁防锈漆抗水渗性好,防锈性能优异,可以取代红丹

7.食用红色素。日本用于赤豆饭、魔芋粉食品。对曾用防腐剂处理果柄切口的香蕉加以识别时用。美国多用于猫食、狗食和包装材料

8.无机红色颜料主要用于硬币的透明着色,也用于油漆、油墨和塑料的着色

9.广泛用于油漆、橡胶、塑料化妆品、建筑精磨材料、精密五金仪器、光学玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高级合金钢的着色;主要用作磁性材料、颜料、擦光剂、催化剂等,还用于电讯、仪表工业;主要用作磁性材料、颜料、擦光剂、催化剂等,还用于电讯、仪表工业无机红色颜料。

10.用于和CO反应炼制生铁(H2,C,Al)

Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高温)

Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O(高温)

2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑(高温)

Fe2O3+ 2Al==2Fe+Al2O3(高温)

【钢铁生锈的危害】

1. 首先是破坏光泽,破坏器物表面结构,如果是机械配合件,铁生锈了还会导致配合松动或者锈死,比如螺丝和螺母,另外铁器表面生锈,由于铁锈是一种很蓬松多孔的块状物,里面很容易存在一些水、空气、电解质之类的东西,从而加速铁器的氧化

2. 钢铁生锈就不再具有钢铁的属性,失去了价值,成为废铁。

3. 钢铁生锈就不再坚固耐用,许多用钢铁制造的大桥、机器因为生锈,就会发生断折,引发事故。

铁锈是铁氧化后的产物,具有一定的危害,但是铁锈并不是一种废品而已,它也具有很大的作用。

                       

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