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Fe、Al與濃硫酸反應(yīng)會“鈍化”的原因?

 匯聚0005 2016-07-15
濃硫酸具有強氧化性,常溫下能使鐵、鋁等金屬鈍化, 濃硫酸與鐵的“鈍化”,并不等于“不反應(yīng)”,實際上是先反應(yīng)后停止,根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,鐵的氧化產(chǎn)物(一層致密的氧化膜)是附在鐵釘表面,阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行,因此反應(yīng)停止。此現(xiàn)象就稱為鈍化現(xiàn)象。

所謂鈍化,就是鐵由于生成氧化膜,內(nèi)部的鐵不能夠繼續(xù)與濃硫酸反應(yīng)。鈍化是鐵片、鐵絲、鐵板才有的, 氧化膜是有厚度的, 要想生成氧化膜,就必須犧牲表面一部分鐵。

    Fe致密氧化膜的成分很復(fù)雜 其組成總式為Fe8O11(也有人說是四氧化三鐵或是氧化鐵),Al的是Al2O3
4Al+12HNO3(濃)=2Al2O3+12NO2↑+6H2O 
4Fe+12HNO3(濃)=2Fe2O3+12NO2↑+6H2O 
2Al+3H2SO4(濃)=Al2O3+3SO2↑+3H2O 
2Fe+3H2SO4(濃)=Fe2O3+3SO2↑+3H2O
或者:
3Fe+4H2SO4(濃)=Fe3O4+4SO2↑+4H2O
    濃硫酸和濃硝酸在常溫下可以使鋁、鐵、鉻鈍化,原理都是生成致密的氧化膜,阻隔了進一步的反應(yīng) (這種氧化膜不溶于濃硫酸、濃硝酸,因為濃硫酸、濃硝酸電離出的氫離子比較少),當稀釋(用稀強酸除去)或加熱時,這層氧化膜會被破壞。
   鐵、鋁屬于活潑性適中的元素,遇到濃硫酸就容易鈍化,停止反應(yīng)。能不能鈍化,一個是看金屬的活潑程度,一個是看酸的濃度和溫度。
    不僅鐵和鋁,其它多種金屬也可以發(fā)生鈍化。例如,Cr,Ni,Co,Mo,Ta,Nb和W等,其中最容易鈍化的金屬是Cr,Mo,Al,Ni;不僅濃硝酸和濃硫酸。其它強氧化劑如氯酸、碘酸、重鉻酸鉀高錳酸鉀等,都可以引起某些金屬的鈍化。甚至空氣中的氧氣也能使有的金屬(如鋁、鉻、鈦等)鈍化。金屬被鈍化后表面會變暗。 鐵鈍化后浸入CuSO4溶液也不會置換出銅,在加熱的情況下鋁、鐵與濃硫酸、濃硝酸要反應(yīng)。 2Fe + 6H2SO4=加熱=Fe2(SO4)3 + 3SO2↑+6H2O
金屬鈍化機理不同,生成的鈍化膜的成份也不同??赡転檠趸锘蛘啕}類。這里應(yīng)該明確的一點就是,中學(xué)所學(xué)習(xí)的鐵鋁遇冷濃硫酸,冷濃硝酸的鈍化,是生成了一層致密的氧化鐵,氧化鋁薄膜。這層氧化膜具有特殊的晶體結(jié)構(gòu),不同于通常所說的鐵鋁的氧化物。舉例來說,寶石(剛玉)的化學(xué)成份是氧化鋁,氫氧化鋁分解得到的也是氧化鋁,但二者的晶體結(jié)構(gòu)是不同的,性質(zhì)上也表現(xiàn)出明顯差異。

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