铁在浓硫酸发生钝化,什么是钝化?
浓硫酸具有强氧化性,常温下能使铁、铝等金属钝化,
浓硫酸与铁的“钝化”,并不等于“不反应”,实际上是先反应后停止,根据氧化还原反应的规律,铁的氧化产物(一层致密的氧化膜)是附在铁钉表面,阻止反应的继续进行,因此反应停止。此现象就称为钝化现象。
钝化生成的氧化膜本身是金属氧化物,一旦遇热还是能与酸应
△
2fe
+
6h2so4(浓)
====
fe2(so4)3
+
3so2↑
+
6h2o
在加热反应中,浓硫酸实际表现出了强氧化性和酸性两个性质。
所以钝化只能在常温下用。
(我上高中时问过老师,他也只说生成复杂的氧化物膜)目前主要有两种学说,即成相膜理论和吸附理论。 成相膜理论认为,当金属溶解时,处在钝化条件下,在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质,这种物质形成独立的相,称为钝化膜或称成相膜,此膜将金属表面和溶液机械地隔离开,使金属的溶解速度大大降低,而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上,可看到成相膜的存在,并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂,小心地溶解除去膜下的金属,就可分离出能看见的钝化膜,钝化膜是怎样形成的?当金属阳极溶解时,其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面,溶解下来的金属离子因扩散速度不够快(溶解速度快)而有所积累。另一方面,界面层中的氢离子也要向阴极迁移,溶液中的负离子(包括OH-)向阳极迁移。结果,阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。随着电解反应的延续,处于紧邻阳极界面的溶液层中,电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。于是,溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在金属表面并形成一层不溶性膜,这膜往往很疏松,它还不足以直接导致金属的钝化,而只能阻碍金属的溶解,但电极表面被它覆盖了,溶液和金属的接触面积大为缩小。于是,就要增大电极的电流密度,电极的电位会变得更正。这就有可能引起OH-离子在电极上放电,其产物(如OH)又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成(如铁之Fe3O4),但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。 吸附理论认为,金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化,而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子(如O2-或OH-)的吸附层也就足以引起钝化了。这吸附层虽只有单分子层厚薄,但由于氧在金属表面上的吸附,改变了金属与溶液的界面结构,使电极反应的活化能升高,金属表面反应能力下降而钝化。此理论主要实验依据是测量界面电容和使某些金属钝化所需电量。实验结果表明,不需形成成相膜也可使一些金属钝化。 两种钝化理论都能较好地解释部分实验事实,但又都有成功和不足之处。金属钝化膜确具有成相膜结构,但同时也存在着单分子层的吸附性膜。目前尚不清楚在什么条件下形成成相膜,在什么条件下形成吸附膜。两种理论相互结合还缺乏直接的实验证据,因而钝化理论还有待深入地研究。没有方程式。。
3Fe+4H2SO4(浓)=Fe3O4+4SO2(向上的箭头)+4H2O
2Al+3H2SO4(浓)=Al2O3+3SO2(向上的箭头)+3H2O
铁、铝分别在浓硝酸、浓硫酸中钝化,可以认为不反应,没有化学方程式
硝酸是强氧化性酸,与金属反应特别复杂,产物变化很大。
一般,铁铝分别与稀硝酸的化学方程式可以简单如下写
fe+4hno3=fe(no3)3+no+2h2o
8al+30hno3=8al(no3)3+3n2o+15h2o
浓硫酸能使铁钝化,使一层致密的氧化膜附在铁上,故不继续反应。反应方程式: 3Fe 4H2SO4(浓)=Fe3O4 4SO2(向上的箭头) 4H2O
铁钝化后中学一般默认生成Fe3O4,但实际上是生成了FexOy,该物质组成一般很复杂(不光是x与y的配比,还有晶体的结构,都可能很复杂),并且根据酸的不同、浓度的不同、温度的不同等等,而发生变化(即x和y会不同)。
2Fe+6H2SO4(浓)═Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
2Al+6H2SO4(浓)=Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O Al+6HNO3(浓)=Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O
浓硫酸能使铁铝钝化,使一层致密的氧化膜附在铁上,故不继续反应。反应方程式:
3Fe+4H2SO4(浓)=Fe3O4+4SO2(向上的箭头)+4H2O2Al+3H2SO4(浓)=Al2O3+3SO2(向上的箭头)+3H2O
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铝和铁具有还原性,硫酸和硝酸具有强氧化性,在冷酸的情况下会发生化学反应,但是热酸不会 其实就是这两种强酸与金属反应生成了氧化物防止继续腐蚀
3Fe+4H₂SO₄(浓)=Fe₃O₄+4SO₂+4H₂O
2Al+3H₂SO₄(浓)=3H₂O+3SO₂+Al₂O₃
铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面,化学性质比较活泼,是一种良好的还原剂。铁在空气中不能燃烧,在氧气中却可以剧烈燃烧。
铁是变价元素,0价只有还原性,+6价只有氧化性,+2,+3价既有还原性又有氧化性。在置换反应中一般显+2价,但有少数显+3价,如溴化亚铁和过量氯气反应:
扩展资料:
铝是活泼金属,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃(1埃=0.1纳米)的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;但铝的粉末与空气混合则极易燃烧;熔融的铝能与水猛烈相应的金属;铝是两性的,极易溶于强碱,也能溶于稀酸。
与酸反应
2Al +6HCl ==== 2AlCl₃+ 3H₂↑
2Al + 3H₂SO₄(稀)==== Al₂(SO₄)₃+ 3H₂↑
Al + 6HNO₃(浓)==Δ==Al(NO₃)₃+ 3NO₂↑+ 3H₂O
Al + 4HNO₃(稀)==== Al(NO₃)₃+ NO↑+ 2H₂O
8Al + 30HNO₃(较稀)====8Al(NO₃)₃+ 3N₂O↑+ 15H₂O
8Al + 30HNO₃(极稀)====8Al(NO₃)₃+ 3NH₄NO₃+ 9H₂O
6CH₃COOH+2Al=2Al(CH₃COO)₃+3H₂↑
一般情况下,铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,有气泡产生。实际情况下则较复杂。但铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸会钝化,生成致密的氧化膜(主要成分Fe3O4)故可用铁器装运浓硫酸和浓硝酸。
铁与非氧化性酸(盐酸)、硫酸、硫、硫酸铜溶液等反应时失去两个电子,成为+2价;与硝酸反应时要看物质的量之比和硝酸的浓度。
参考资料:百度百科——铁
参考资料:百度百科——铝
在金属表面形成一层薄的氧化物层,使金属腐蚀速率大大降低的过程。
在一定溶液中使金属阳极氧化超过一定数值后,金属溶解速率不但不增大,反而剧烈减小,这种使金属表面由活化态转变为钝态的过程。
钝化虽然是化学反应,但是由于反应是瞬间开始瞬间结束的,反应前后原料的量基本不变,对于这类特殊的化学反应是不能写方程的,但是它的反应原理是浓硝酸和浓硫酸将金属表面部分氧化成最高价金属氧化物,因为反应物初始接触良好,所以形成的物质致密,而少量的硫酸和硝酸被还原成二氧化硫和二氧化氮溶于酸液。
这是由于这些金属与氧化性酸液接触时生成的氧化物不但致密而且具有“惰性”(碱性很弱),可以进一步阻止酸对金属的腐蚀。
而Mg属于很活泼的金属,虽说氧化性酸作用于金属Mg也是先生成MgO的致密薄层,但是MgO具有较强的碱性,会很快被酸溶解,所以金属Mg被裸露在外部,从而被进一步腐蚀。
事实上,金属Mg和浓硫酸,浓硝酸的反应不但可以进行,而且还很剧烈!
镁和浓硫酸发生的反应方程式如下:
Mg+2H2SO4(浓)=MgSO4+SO2↑+2H2O
钝化,金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构,形成了一层薄膜紧密覆盖在金属的表面,则改变了金属的表面状态,使金属的电极电位大大向正方向跃变,而成为耐蚀的钝态。
如Fe→Fe2+时标准电位为-0.44V,钝化后跃变到+0.5~1V,而显示出耐腐蚀的贵金属性能,这层薄膜就叫钝化膜。
钝化是由于金属与氧化性物质作用,作用时在金属表面生成 一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在,通常是氧化金属的化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用,防止金属与腐蚀介质接触,从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。