铁生锈是什么变化（铁生锈原理与防护方法讲解）

目前，钢铁（铁与碳的合金）是人类使用最广泛的金属材料，给人类生活带来很多便利，然而在使用过程中，金属锈蚀（尤其是铁的锈蚀）给人类带来了巨大的损失，所以需要研究金属锈蚀的原理及防护方法，来减少金属锈蚀产生的损失。

1、金属锈蚀原理（铁锈蚀原理）

铁暴露在空气中，表面会生成红色物质，说明铁发生了锈蚀，红色物质为铁锈氧化铁(化学式：Fe2O3）。

1.1、铁生锈的原理

铁生锈的原理：铁与空气中的氧气、水等物质作用，发生复杂的化学反应，生成铁的化合物（氧化铁）的过程。

铁生锈知识点

①铁生锈是铁单质（Fe）变成氧化铁（Fe2O3）的过程，有新的物质产生，是化学变化（氧化反应）。

②铁生锈的条件：水和氧气，缺一个铁很难生锈；

③铁生锈过程中放热；

铁生锈是氧气反应，属于氧化反应，属于放热反应，反应放出热量。铁生锈放热的应用：“暖足贴”。（利用铁生锈放热）

问题：金属活性越强，一般越容易与空气中的氧气反应生成化合物，铝的金属活性比铁的金属活性强，为什么铁容易生锈而铝不容易生锈呢？

答：铝与氧气反应生成氧化铝（Al2O3）,氧化铝较致密，附着在铝的表面形成一层致密的保护膜，阻止了氧气进入内部，从而有效阻止了内部铝氧化。

铁与氧气反应生成氧化铁（Fe2O3）,氧化铁一种疏松多孔的物质，附着在铁的表面，空气中的氧气和水可以穿过氧化铁之间的空隙，不断的向内层渗透，持续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。

所以，铝为什么不易被锈蚀，是因为生成的氧化铝较致密，保护了内部铝不被继续锈蚀的缘故。

1.2、铁生锈的实验

①取A、B、C、D四个试管，四枚完全一样的崭新的铁钉，具体操作如下：

A试管：试管内放置煮沸冷却的蒸馏水，将铁钉全部浸没水中，在水上滴一层植物油密封；

B试管：试管内放入铁钉，并放入无水氯化钙和棉花，塞紧橡皮塞；

C试管：试管内加入少量的蒸馏水，放入铁钉，让铁钉的一半浸没在水中；

D试管：试管内加入少量食盐水（氯化钠溶液）；放入铁钉，让铁钉的一半浸没在食盐水中；

②过一段时间后观察到的实验现象如下：

A试管：铁钉没有生锈；

B试管：铁钉没有生锈；

C试管：铁钉有生锈；

D试管：铁钉严重生锈；

③实验结果分析

A试管：铁钉没有生锈（有水无氧气环境不生锈）；

原因：A试管中放入加热煮沸冷却的蒸馏水，蒸馏水加热煮沸后，消除了水中的氧气，并在上层用油层封住，阻止了空气中氧气进入水中，所以放在水中的铁钉与氧气隔绝，所以铁钉没有生锈。

B试管：铁钉没有生锈（有氧气无水环境不生锈）；

原因：B试管中放入无水氯化钙和棉花，塞紧橡皮塞，无水氯化钙和棉花有吸水性，吸收空气中的水蒸汽，使试管内空气干燥，没有水蒸汽，所以铁钉没有生锈。

C试管：铁钉有生锈（有氧气有水环境发生锈）；

原因：C试管中有蒸馏水且铁钉一半暴露在空气中与空气中氧气接触，铁在氧气和水同时存在的环境中生锈。

D试管：铁钉严重生锈（有氧气有食盐水（氯化钠溶液）环境加速生锈）；

原因：D试管中有食盐水且铁钉一半暴露在空气中与空气中氧气接触，铁在氧气和食盐水同时存在的环境中加速生锈。

试验总结：

①铁生锈条件：氧气和水，氧气和水同时存在铁才可生锈，缺一铁不生锈；

②食盐水（氯化钠溶液）会加速铁的生锈；

2、金属锈蚀的防护方法

2.1、金属表面覆盖保护层（隔绝氧气和水）

在金属表面覆盖保护层防止生锈的方法较常见，如下：

2.1.1、铁制的栏杆、货柜、箱子等物品上喷涂油漆；

2.1.2、脸盆、杯子表面烧涂搪瓷；

2.1.3、链条和齿轮表面涂防锈油；

2.1.4、锅具、刀具上涂食用油；

2.2、金属表面镀上起保护作用的金属

如在钢铁表面可以镀锡、镀铬和镀锌等金属来保护钢铁，因锡、锌等金属容易被空气中的氧气氧化生成致密的氧化物薄膜，从而阻止空气中水与氧气与钢铁的接触，保护钢铁不被锈蚀。

2.3、金属制成不锈钢

如向铁中掺入铬、镍等金属，可以制成不锈钢。