氧化铁自身具有氧化性,我们可以用一氧化碳还原氧化铁。
灼热的氧化铁可以和氢气(H2)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铁+X(氧化物)。
实验室一氧化碳还原氧化铁:
①
反应原理:3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 ②
装置: ③
现象:红色粉末逐渐变为黑色;澄清石灰石变浑浊,尾气燃烧时产生蓝色火焰。
④
实验步骤:a.检验装置的气密性
b.装入药品并固定装置
c.通入一氧化碳气体并点燃酒精灯
d.待装置内的空气全部排尽后点燃酒精喷灯给氧化铁加热
e.当试管内的红色粉末变为黑色时,停止加热
f.待玻璃管内的固体冷却后,停止通一氧化碳,并熄灭酒精灯
⑤
实验结论:红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁,一氧化碳在高温条件下得到了氧,生成了二氧化碳。
⑥
化学反应方程式:3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 CO
2+Ca(OH)
2==CaCO
3↓+H
2O
2CO+O
22CO
2
⑦
注意事项: a.反应条件:高温;若无洒粉喷灯可在酒精灯火焰上加一个金属网罩。
b.CO有剧毒,实验应在通风橱中进行,未反应完的气体要进行尾气处理;尾气处理方法有收集法、燃烧法(将CO转变为无毒的CO
2)以防止污染空气。
c.操作顺序:CO要“早出晚归”,洒精喷灯要“迟到早退”。
实验开始先通入CO,排尽装置内的空气,防止CO 与空气混合,加热时发生爆炸;实验完毕后要继续通入 CO气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化。
金属锈蚀: 金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
铁生锈条件的探究
实验装置 |
|
实验现象 |
几天后观察A试管中铁钉生锈,在水面附近锈蚀 严重,B,C试管中的铁钉没有生锈 |
实验分析 |
A试管中的铁钉同时跟水、空气(或氧气)接触而生锈; B试管中的铁钉只与水接触不生锈; C 试管中的铁钉只与干燥的空气(或氧气)接触不生锈 |
实验结论 |
铁生锈的条件是与水、空气(或氧气)同时接触 |
易错点:①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水,目的是赶走水中溶解的氧气;再加上植物油用来隔绝空气。
②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀,如与酸、食盐溶液等接触的铁制品比钢铁生锈更快。
③铁生锈的过程。实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程(缓慢氧化)。反应过程相当复杂,最终生成物铁锈是一种混合物。铁锈(主要成分是Fe
2O
3·H
2O)为红色,疏松多孔,不能阻碍内层的铁继续与氧气、水等反应,因此铁制品可以全部锈蚀。
④许多金属都易生“锈”,但“锈”的结构不同,成分不同。铜在潮湿的空气中也能生“锈”,铜锈即铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu
2(OH)
2CO
3],是铜与水、氧气、二氧化碳共同作用的产物。
金属制品的防锈原理及方法: (1)防锈原理根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。
(2)防锈方法:
①保持铁制品表面洁净和干燥,如菜刀不用时擦干放置。
②在钢铁表面覆盖保护膜、如车、船表而涂油漆。
③在钢铁表而镀一层其他金属,如水龙头表面镀铬、镀锌。
④用化学方法使钢铁表面形成致密的保护膜,如烤蓝。
⑤改善金属的结构,如将钢铁制成不锈钢
(3)除锈方法
物理方法:用砂纸打磨,用刀刮。
化学方法:用酸清洗(酸不能过量),发生的反应为:Fe
2O
3+6HCl==2FeCl
3+3H
2O或Fe
2O
3+3H
2SO
4==Fe
2(SO
4)
3+3H
2O。
酸的用途很广泛:
1. 盐酸:用于金属表面除锈,制造药物等,人体胃液中含有盐酸帮助消化。
2. 硫酸:用于生产化肥、农药、火药、染料以及冶炼金属、精炼石油等;实验室常用作干燥剂。
3. 硝酸:主要应用于制造化肥,以及硝酸盐工业。
4. 醋酸:生活中既可作食品调味,也可用于清洗热水瓶内水垢。
常见的碱的用途:
1. 氢氧化钠:是重要的化工原料,广泛用于肥皂、石油、造纸、纺织和印染等工业。实验室中可作干燥剂。
2. 氢氧化钙:用于建筑业,制漂白粉,改良土壤。常用于实验室二氧化碳的检验。
常见盐的用途:
1. 氯化钠(NaCl):作调味品和防腐剂,医疗上配置生理盐水。重要的化工原料碳酸钠(Na2CO3):制烧碱,广泛用于玻璃、纺织、造纸等
2. 碳酸氧钠(NaHCO3):工业焙制糕点的发酵粉的主要成分,医疗上治疗胃酸过多
3. 碳酸钙(CaCO3):实验室制取CO2,重要的建筑材料,制补钙剂
4. 硫酸铜(CuSO4): 农业上配制波尔多液,实验室中用作水的检验试剂,精炼铜
5. 高锰酸钾(KMnO4):常作消毒剂