福澤人類的“表面文章”

劉濤，湖北省石首市文峰中學高級教師，荊州市教育科研學術帶頭人，荊州市第四屆明星教師，發表教育教學文章80余篇。

2007年度諾貝爾化學獎授予德國科學家格哈德#8226;埃特爾，以表彰他在固體表面的化學過程研究中取得的成果。埃特爾這位科學大師用他的睿智與勤勉，做出了一篇福澤人類的“表面文章”。請你運用所學知識合理解釋生活中有關表面化學的有趣現象。

1． 金屬資源是非常寶貴而十分有限的，大量金屬的銹蝕會造成有限資源的極大浪費和環境污染。

（1） 從表面化學的角度探究鐵生銹的原因。

（2） 結合你的生活經驗，列舉至少兩種防止鐵制品銹蝕的方法。

2． 埃特爾的一個重要貢獻是對一氧化碳在鉑催化劑上發生氧化反應的研究。汽車排放的尾氣中含有CO、NO等有害氣體，治理汽車尾氣的方法之一是安裝催化轉化（用鉑鈀合金作催化劑）的凈化裝置，促使CO與NO發生反應，生成大氣中最多的氣體和參與光合作用的氣體。

（1） 寫出上述轉化反應的化學方程式。

（2） 該反應中NO發生了_______（填“氧化”或“還原”）反應。

3． 埃特爾的表面化學研究成果使傳統合成氨的化學工藝得以改進，大大提高了合成氨的反應速率。農業增產需要的氮肥往往以氨的合成為基礎。在高溫、高壓下和鐵催化劑表面，氫氣和氮氣可以直接反應，此化學反應的基本類型是_______，其化學方程式為_______。

4． 科學研究發現，用作制冷劑和滅火劑的氟氯烷產品對大氣中臭氧層有很大的破壞作用，會使臭氧層形成空洞。氟氯烷在紫外線照射下會分解生成一種氯自由基（用“Cl#8226;”表示），其反應能力超強，可以導致臭氧迅速分解：Cl#8226;+O3→ClO#8226;+O2 O（空氣中的自由氧原子）+ClO#8226;→Cl#8226;+O2

其中的氯自由基將發生鏈式反應，從而破壞成千上萬的臭氧分子。

（1） 在氟氯烷破壞臭氧的過程中，氯自由基起_______作用，根據上述兩個過程寫出發生反應的總化學方程式_______。

（2） 請你提出一些可以縮小臭氧層空洞的科學設想和有效措施。

1． （1） 鐵制品在潮濕的空氣中易生繡，即鐵與其表面空氣中的氧氣和水蒸氣等發生氧化反應。 （2） ① 保持鐵制品表面的潔凈和干燥；② 表面鍍上保護膜（涂油或漆，鍍其他金屬等）；③ 遠離酸性和鹽類環境等；④ 通過化學反應使表面生成致密的氧化膜等。

2． （1） 2CO+2NO N2+2CO2 （2） 還原

3． 化合反應 N2+3H2 2NH3

4． （1） 催化 O3+O=2O2 （2） 可以利用大型臭氧發生器制取臭氧，并將臭氧送入臭氧層中；減少向空氣中排放或少使用氟氯烷制冷劑，開發研制氟氯烷替代產品。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”