純鐵中沒(méi)有雜質(zhì),不易形成電化學(xué)腐蝕.
不過(guò)純鐵不耐酸腐蝕.
但是如果是酸式電化學(xué)腐蝕強(qiáng)度又特別大,將發(fā)生表面鈍化,意思就是鐵表面不再是鐵了,這樣里邊的鐵其實(shí)就接觸不到外界了,自然就不會(huì)繼續(xù)腐蝕了.
氧氣熱條件腐蝕,不是很容易.
對(duì)于金屬，初中就定好了我們整個(gè)中學(xué)階段要接觸哪些，比如我們都會(huì)背誦金屬活動(dòng)順序表：k鉀 Ca鈣 Na鈉 Mg鎂 Al鋁 Zn鋅 Fe鐵 Sn錫 pb鉛 （H氫） Cu銅 Hg汞 Ag銀 pt鉑 Au金。
今天我們來(lái)研究研究這個(gè)Fe鐵。
@Dr. B: 先來(lái)看一個(gè)問(wèn)題：純鐵的抗腐蝕能力非常強(qiáng)，鐵在干燥的空氣里不易被氧化。這個(gè)說(shuō)法是正確的還是錯(cuò)誤的。
@王二狗：錯(cuò)誤，身邊的鐵基本是生銹的，就是說(shuō)鐵是容易被氧化的。
@邱酷：只說(shuō)對(duì)了后半句，鐵在干燥的環(huán)境下是不易被氧化的，但是抗腐蝕能力不可能很強(qiáng)吧。不是有個(gè)什么疏松多孔嗎？保護(hù)不了里面的金屬，因此抗腐蝕能力肯定不強(qiáng)。
@Dr. B: 我們待會(huì)兒再揭示。
我們知道一塊鈉放置在空氣中會(huì)發(fā)生一系列的變化:
鈉在空氣中的變化
首先是和空氣中含量較高的氧氣反應(yīng)，生成氧化鈉（鈉和氧氣加熱生成過(guò)氧化鈉），之后和空氣里的水反應(yīng)生成氫氧化鈉，再和空氣里的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉易和空氣的水結(jié)合生成帶結(jié)晶水的碳酸鈉晶體，最后經(jīng)過(guò)風(fēng)化變成碳酸鈉固體。
@Dr. B:那么一塊純鐵在空氣中是怎么變化的呢？
純鐵是不會(huì)直接和氧氣反應(yīng)的，就是說(shuō)你把鐵放置在集滿氧氣的集氣瓶中，鐵是沒(méi)有任何變化的，不像是鈉會(huì)由銀白色變成白色（氧化鈉），畢竟鐵沒(méi)有鈉活潑。
然而鐵要和氧氣反應(yīng)，是必須加熱到一定溫度的，比如說(shuō)下面兩個(gè)反應(yīng)，不同的溫度生成的產(chǎn)物也是不一樣的：
3Fe+2O2==點(diǎn)燃（溫度低于570℃）==Fe3O4
4Fe+3O2==點(diǎn)燃（溫度高于570℃）==2Fe2O3
鐵絲在純氧中劇烈燃燒
現(xiàn)象大家都知道：鐵絲在純氧中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色物質(zhì)，放出大量的熱。
@Dr. B: 我們一看金屬活動(dòng)順序表，鐵排在H氫的前面，我們猜測(cè)：鐵該會(huì)和水反應(yīng)。
就像鈉一樣
鈉與水反應(yīng)
和水反應(yīng)其實(shí)原理和酸反應(yīng)是一樣的，都是金屬失去電子氫離子得到電子變成氫氣，只不過(guò)水當(dāng)中的氫離子含量極少。
如果說(shuō)鐵會(huì)和水反應(yīng)那么排在鐵前面的鋁和鎂定也會(huì)和水反應(yīng)。
有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：
鎂與水反應(yīng)
一開(kāi)始滴入酚酞是看不到紅色的，但是給試管加熱之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了紅色，因?yàn)殒V和冷水不反應(yīng)和沸水反應(yīng)生成了氫氧化鎂，這是個(gè)中強(qiáng)堿。
對(duì)于鋁和水反應(yīng)，其實(shí)這個(gè)反應(yīng)我們認(rèn)為是很微弱的，但是我們從一個(gè)反應(yīng)可以看出，鋁是會(huì)和水反應(yīng)的，那就是鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)：
2Al + 2H2O + 2NaOH == 2NaAlO2 + 3H2↑
上面是人教版的版本，還有其他教材的版本：
2Al+2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4] +3H2↑
當(dāng)然了，兩個(gè)版本其實(shí)本質(zhì)上是一樣的：鋁先和水反應(yīng)生成了氫氧化鋁然后再和堿反應(yīng)，氫氧化鋁都是作為一種兩性氫氧化物會(huì)和堿反應(yīng)。（只不過(guò)鐵在這一步就沒(méi)那么復(fù)雜了，因?yàn)樯傻臍溲趸瘉嗚F不和堿反應(yīng)）我們以人教版教材為主。
@Dr. B: 那么老師要問(wèn)了，既然鋁在氫氧化鈉溶液中是這樣一個(gè)反應(yīng)過(guò)程，那么在這個(gè)反應(yīng)當(dāng)中：2Al + 2H2O + 2NaOH == 2NaAlO2 + 3H2↑充當(dāng)氧化劑的是哪一個(gè)？
@王二狗：水和氫氧化鈉里邊都有+1價(jià)的氫，應(yīng)該都有可能吧？
@邱酷：學(xué)理科的學(xué)生，怎么能說(shuō)出這么不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論呢？虧你還是物理課代表。
@王二狗：那你知道是哪個(gè)？
@邱酷：我...我...我拒絕回答這個(gè)問(wèn)題。
此時(shí)，坐在第一排的眼鏡小個(gè)字男生說(shuō)到：氧化劑是水。
圖片來(lái)自：soogif
老師：化學(xué)課代表說(shuō)得不錯(cuò)，那么由你來(lái)告訴大家為什么是水？
化學(xué)課代表：這個(gè)反應(yīng)是分步進(jìn)行的，先是鋁和水反應(yīng)，生成氫氧化鋁和氫氣，這個(gè)反應(yīng)類似于鈉和水的反應(yīng)，這一步才發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，后面那一步是個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，沒(méi)有化合價(jià)的升降，因此氫氧化鈉里邊的氫是沒(méi)有得電子的。
老師：此處該有掌聲。
我們把注意力轉(zhuǎn)回到鐵的身上，鐵也是會(huì)和水反應(yīng)的。
因此純鐵放置在空氣中，先是和空氣里的水發(fā)生反應(yīng)：由于氫離子的氧化性不是很強(qiáng)，鐵和水反應(yīng)被氧化成氫氧化亞鐵Fe(OH)2，氫氧化亞鐵在空氣當(dāng)中很容易被氧化成氫氧化鐵，我們知道，氫氧化鐵又可以寫(xiě)成氧化鐵的水合物，即2Fe(OH)3==Fe2O3·3H2O。最后經(jīng)風(fēng)化就形成了氧化鐵。
這個(gè)氧化鐵的水合物便是鐵銹的主要成分。
我們說(shuō)鐵銹疏松多孔，因此空氣中的水和氧氣不斷的從孔“鉆入”繼續(xù)氧化里面的鐵，直到鐵被完全銹蝕。
圖片來(lái)自：圖蟲(chóng)創(chuàng)意
回到一開(kāi)始提的問(wèn)題：純鐵的抗腐蝕能力非常強(qiáng)，鐵在干燥的空氣里不易被氧化。這個(gè)說(shuō)法是正確的。因?yàn)?，純鐵的還原性并不強(qiáng)，并且純鐵是沒(méi)有什么雜質(zhì)的。我們平?？匆?jiàn)的很容易被銹蝕的鐵，都是含有很多雜質(zhì)的，不純的鐵本身也會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，就是說(shuō)構(gòu)成了原電池。
注：文中提到鋁會(huì)和水反應(yīng)，鐵會(huì)和水反應(yīng)，這個(gè)不能應(yīng)用在大伙做高中試卷上，也就是說(shuō)試卷出先鎂溶于水和鋁溶于水鐵溶于水，你不能給打個(gè)勾認(rèn)為這是正確的。只是幫助理解，它們的反應(yīng)是很微弱的。
