硫酸能除铁锈吗

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  人民教育出版社初中化学课本中“酸的化学性质”实验:在盛有稀盐酸和稀硫酸的试管中分别放入一根锈铁钉,发现盐酸除锈的效果好,锈铁钉放入稀盐酸中几秒后酸液就变成黄色,2分钟后锈铁钉表面变成银白色,而放在稀硫酸中的锈铁钉几乎没有变化。
  为何出现这个奇怪的现象?硫酸可不可以除锈?如果可以,又有什么条件?
  一、研究过程
  1.准备
  配置5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%不同浓度的硫酸溶液500ml备用。
  2.硫酸溶液浓度与酸洗时间的关系
  把锈铁片切成相同的九段,20℃时硫酸溶液除锈情况如表1。
  3.酸洗所需时间与温度的关系
  把锈铁片切成相同的九段,用浓度为20%的硫酸溶液除锈情况如表2。
  二、实验结论
  1.锈铁片表面氧化物与硫酸作用的同时,硫酸也透过氧化层与裸露铁发生置换反应,在硫酸溶液中放入锈铁片将发生下列化学反应:
  Fe3O4 4H2SO4=FeSO4 Fe2(SO4)3 4H2O
  Fe2O3 3H2SO4=Fe2(SO4)3 3H2O
  FeO H2SO4=FeSO4 H2O
  Fe H2SO4=FeSO4 H2↑
  Fe3O4、Fe2O3、FeO与硫酸反应生成易溶于水的铁盐,铁与硫酸反应生成氢气,氢气从金属表面析出时使氧化物、锈蚀层从基体上剥离。Fe3O4、Fe2O3与硫酸反应迟缓,新生成的氢气可以把Fe3O4、Fe2O3还原成FeO,加快除锈速度。
  2.硫酸溶液浓度在15%至25%时,反应时间最短。浓度较高的硫酸溶液有强氧化性,對铁锈的溶解能力极弱,可使铁表面形成不溶性氧化层而钝化。当浓度超过40%时,除锈时间显著延长。
  3.提高硫酸溶液温度可缩短除锈时间。但温度不宜过高,一般加热到50℃至70℃为宜。
  4.随着除锈时间延长,酸液中铁离子的浓度不断增加,铁盐含量的增加会减弱酸液的除锈能力。当铁离子的浓度达到极限值时,酸液丧失除锈能力,应更换溶液。
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