孫旭

人民教育出版社初中化學(xué)課本中“酸的化學(xué)性質(zhì)”實驗：在盛有稀鹽酸和稀硫酸的試管中分別放入一根銹鐵釘，發(fā)現(xiàn)鹽酸除銹的效果好，銹鐵釘放入稀鹽酸中幾秒后酸液就變成黃色，2分鐘后銹鐵釘表面變成銀白色，而放在稀硫酸中的銹鐵釘幾乎沒有變化。

為何出現(xiàn)這個奇怪的現(xiàn)象？硫酸可不可以除銹？如果可以，又有什么條件？

一、研究過程

1.準(zhǔn)備

配置5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%不同濃度的硫酸溶液500ml備用。

2.硫酸溶液濃度與酸洗時間的關(guān)系

把銹鐵片切成相同的九段，20℃時硫酸溶液除銹情況如表1。

3.酸洗所需時間與溫度的關(guān)系

把銹鐵片切成相同的九段，用濃度為20%的硫酸溶液除銹情況如表2。

二、實驗結(jié)論

1.銹鐵片表面氧化物與硫酸作用的同時，硫酸也透過氧化層與裸露鐵發(fā)生置換反應(yīng)，在硫酸溶液中放入銹鐵片將發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：

Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+ Fe2（SO4）3+4H2O

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O

FeO+H2SO4=FeSO4+H2O

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

Fe3O4、Fe2O3、FeO與硫酸反應(yīng)生成易溶于水的鐵鹽，鐵與硫酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣從金屬表面析出時使氧化物、銹蝕層從基體上剝離。Fe3O4、Fe2O3與硫酸反應(yīng)遲緩，新生成的氫氣可以把Fe3O4、Fe2O3還原成FeO，加快除銹速度。

2.硫酸溶液濃度在15%至25%時，反應(yīng)時間最短。濃度較高的硫酸溶液有強氧化性，對鐵銹的溶解能力極弱，可使鐵表面形成不溶性氧化層而鈍化。當(dāng)濃度超過40%時，除銹時間顯著延長。

3.提高硫酸溶液溫度可縮短除銹時間。但溫度不宜過高，一般加熱到50℃至70℃為宜。

4.隨著除銹時間延長，酸液中鐵離子的濃度不斷增加，鐵鹽含量的增加會減弱酸液的除銹能力。當(dāng)鐵離子的濃度達到極限值時，酸液喪失除銹能力，應(yīng)更換溶液。