铁钉锈蚀条件的探究

耿昌福

[要点提炼]

要点1：铁的锈蚀

（1）铁锈蚀的条件

铁与空气中的氧气、水等物质作用，发生一系列复杂的化学反应，生成铁锈。在酸性或盐溶液等物质存在时，会加速铁的锈蚀。

（2）铁锈的成分

铁锈的主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3，颜色为红棕色。铁锈是一种疏松多孔的物质，若不加处理与防护，铁将全部锈蚀。

（3）能量的变化

铁锈蚀的过程中，放出热量。

要点2：铁钉锈蚀条件的探究实验

对比实验是探究性学习的一种重要方法。在验证铁锈蚀的条件时，可以通过对比实验法、控制变量法来确定是否与氧气、水等因素有关系。

如图1是探究铁钉锈蚀的条件时所做的4个实验，试管内的铁钉在不同的环境中。一段时间后，出现的现象是：①中铁钉生锈；②与③中铁钉没有明显变化；④中铁钉生锈，且比①中铁钉锈蚀严重。

（1）结果分析：将①与②实验现象对比，可知铁生锈需要氧气参与；将①与③实验现象对比，可知铁生锈需要水参与；将①与④实验现象对比，可知食盐能加快铁的锈蚀。

（2）实验结论：铁生锈是铁与氧气、水共同反应的结果，食盐加快了铁生锈的速率。

要点3：控制变量法

该实验方法的关键是从控制变量的角度，找出实验中的对照组和实验组，分析出各组实验所隐含的变量，最后综合得出相应结论。

[拓展提升]

1.铜的锈蚀

大多数金属材料在空气中都会生锈。铜锈蚀的原因是：铜与空气中的氧气、二氧化碳、水共同反应，铜锈的主要成分是铜绿［Cu2（OH）2CO3］。

铝的化学性质比铜、铁都要活泼，却不容易被锈蚀。主要原因是：铝与空气中的氧气发生化学反应，生成的氧化物（Al2O3）是一层致密的膜，其覆盖在铝的表面，阻止了反应的进行，所以铝不易生锈。

[应用探究]

例2 （2022·陕西）如图4所示，将两枚光亮的铁钉分别用硬质的细线吊置于甲、乙装置中，并使部分铁钉露出液面。放置一段时间，出现了锈蚀。下列说法不正确的是（）。

A. 甲、乙装置中，气体含氧气的体积分数不相等

B. 甲装置中，铁钉在植物油内的部分没有锈蚀

C. 乙装置中，铁钉在水面下的部分锈蚀最严重

D. 丙装置中，导管内上升一段水柱

答案：C

（作者单位：江苏省镇江市丹徒区世业實验学校）