满是铁锈的铁钉泡在稀醋酸中，为何在铁锈未除去到能看见铁的情况下与铁反应生成气泡?
这确实是个有趣的现象，也说明了化学反应的复杂性。你观察到的“满是铁锈的铁钉泡在稀醋酸中，在铁锈未除去到能看见铁的情况下与铁反应生成气泡”并非异常，而是两种化学过程同时进行的体现。咱们掰开了揉碎了说。
首先，得先明白什么是“铁锈”。咱们生活中常见的铁锈，化学成分主要是氧化铁，最主要的成分是三氧化二铁（Fe₂O₃），但它不是纯粹的Fe₂O₃，往往还混杂着四氧化三铁（Fe₃O₄），以及氢氧化铁等一些含水氧化物。这些氧化物和氢氧化物，性质和纯铁是完全不同的。
再来看我们使用的“稀醋酸”。醋酸（CH₃COOH）是一种弱酸，在水中会部分电离，产生氢离子（H⁺）和醋酸根离子（CH₃COO⁻）。就是这些氢离子，是引发化学反应的关键。
现在，咱们把这两样东西放在一起：满是铁锈的铁钉和稀醋酸。
第一步：醋酸与铁锈的反应（可能并不显著，或者说不直接产生大量气泡）
理论上，醋酸作为一种酸，是可以与氧化铁发生反应的。例如，与三氧化二铁的反应是：
Fe₂O₃ (s) + 6CH₃COOH (aq) → 2Fe(CH₃COO)₃ (aq) + 3H₂O (l)
这个反应会生成醋酸铁和水。但是，咱们平时看到的铁锈，尤其是那种比较疏松、附着在表面的，它并不是一块整齐的Fe₂O₃晶体。它更像是一个多孔的、不均匀的结构，里面可能还夹杂着一些未完全氧化的铁或者其他杂质。
即使醋酸能与铁锈反应，这个过程通常不会产生大量气体。氧化物与酸反应生成盐和水，不像某些反应会生成气体。
第二步：更关键的——醋酸与隐藏在铁锈下的纯铁反应（产生气泡！）
这才是你观察到的“气泡”的主要来源。即使铁锈层看起来很厚，但它通常是多孔的，允许稀醋酸渗透进去。当稀醋酸穿过铁锈层，接触到铁锈下面的金属铁（Fe）时，关键的反应就发生了。
金属铁与酸反应，会产生氢气（H₂），这就是你看到的气泡。具体的反应是：
Fe (s) + 2CH₃COOH (aq) → Fe(CH₃COO)₂ (aq) + H₂ (g)↑
这里，金属铁（Fe）作为还原剂，失去了电子，变成了二价的铁离子（Fe²⁺），并与醋酸根离子（CH₃COO⁻）结合形成醋酸亚铁。而醋酸中的氢离子（H⁺）得到了电子，变成了氢气（H₂）逸出。
为什么在铁锈未除去到能看见铁的情况下就会发生？
这就涉及到铁锈的结构和反应的“选择性”。
1. 多孔性: 铁锈层虽然看似连续，但往往是疏松且多孔的。这就像一个筛子，液体（稀醋酸）可以轻易地渗透进去，到达内部的金属铁。
2. 反应活性: 金属铁的活性比氧化铁（Fe₂O₃）要高得多。在标准条件下，金属铁更容易被氧化，也更容易与酸反应。所以，一旦稀醋酸能够接触到金属铁，它们之间的反应会比与氧化铁的反应来得更剧烈，也更容易产生肉眼可见的气泡。
3. 局部接触: 即使铁锈层还没被完全“冲洗”干净，只要稀醋酸能穿过某一个薄弱环节，或者绕过某一个未被完全氧化的区域，接触到下面的金属铁，反应就会发生。这些反应点可能只是铁锈层下的一小部分，但足以产生你观察到的气泡。
更深入地说，可能还有一些“协同”或“催化”效应：
电化学腐蚀的残留: 铁生锈本身就是一个电化学过程，铁在潮湿空气中会发生氧化还原反应。铁锈的形成过程中，可能存在一些微小的电流或者电位差。当稀醋酸加入时，它可能会“激活”这些未完全反应的区域，或者在铁锈层内部形成微小的电化学电池，加速金属铁的溶解。
铁锈的催化作用（可能性较小，但不能完全排除）： 某些物质在化学反应中可以加快反应速率，但不参与反应本身。虽然铁锈（氧化铁）本身是反应物，但在某些特定条件下，它也可能对金属铁与酸的反应起到一些微小的催化作用，虽然这并不是主要原因。
总结一下：
你观察到的气泡，最根本的原因是稀醋酸通过铁锈层渗透进去，与隐藏在下面的金属铁发生了反应，生成了氢气。铁锈本身也可能与醋酸反应，但那个过程通常不产生大量气泡。铁锈的疏松多孔结构，以及金属铁比氧化铁更高的反应活性，使得这种“隔着一层皮”的反应成为可能。
所以，这并不是什么奇怪的事情，而是化学反应在不规则、多孔物质表面进行的典型表现。就像我们把生锈的刀丢进醋里，你会看到刀的表面冒泡，但要等多久才能把锈全泡掉，让刀身光亮如新，那就是另一回事了。
首先，得先明白什么是“铁锈”。咱们生活中常见的铁锈，化学成分主要是氧化铁，最主要的成分是三氧化二铁（Fe₂O₃），但它不是纯粹的Fe₂O₃，往往还混杂着四氧化三铁（Fe₃O₄），以及氢氧化铁等一些含水氧化物。这些氧化物和氢氧化物，性质和纯铁是完全不同的。
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现在，咱们把这两样东西放在一起：满是铁锈的铁钉和稀醋酸。
第一步：醋酸与铁锈的反应（可能并不显著，或者说不直接产生大量气泡）
理论上，醋酸作为一种酸，是可以与氧化铁发生反应的。例如，与三氧化二铁的反应是：
Fe₂O₃ (s) + 6CH₃COOH (aq) → 2Fe(CH₃COO)₃ (aq) + 3H₂O (l)
这个反应会生成醋酸铁和水。但是，咱们平时看到的铁锈，尤其是那种比较疏松、附着在表面的，它并不是一块整齐的Fe₂O₃晶体。它更像是一个多孔的、不均匀的结构，里面可能还夹杂着一些未完全氧化的铁或者其他杂质。
即使醋酸能与铁锈反应，这个过程通常不会产生大量气体。氧化物与酸反应生成盐和水，不像某些反应会生成气体。
第二步：更关键的——醋酸与隐藏在铁锈下的纯铁反应（产生气泡！）
这才是你观察到的“气泡”的主要来源。即使铁锈层看起来很厚，但它通常是多孔的，允许稀醋酸渗透进去。当稀醋酸穿过铁锈层，接触到铁锈下面的金属铁（Fe）时，关键的反应就发生了。
金属铁与酸反应，会产生氢气（H₂），这就是你看到的气泡。具体的反应是：
Fe (s) + 2CH₃COOH (aq) → Fe(CH₃COO)₂ (aq) + H₂ (g)↑
这里，金属铁（Fe）作为还原剂，失去了电子，变成了二价的铁离子（Fe²⁺），并与醋酸根离子（CH₃COO⁻）结合形成醋酸亚铁。而醋酸中的氢离子（H⁺）得到了电子，变成了氢气（H₂）逸出。
为什么在铁锈未除去到能看见铁的情况下就会发生？
这就涉及到铁锈的结构和反应的“选择性”。
1. 多孔性: 铁锈层虽然看似连续，但往往是疏松且多孔的。这就像一个筛子，液体（稀醋酸）可以轻易地渗透进去，到达内部的金属铁。
2. 反应活性: 金属铁的活性比氧化铁（Fe₂O₃）要高得多。在标准条件下，金属铁更容易被氧化，也更容易与酸反应。所以，一旦稀醋酸能够接触到金属铁，它们之间的反应会比与氧化铁的反应来得更剧烈，也更容易产生肉眼可见的气泡。
3. 局部接触: 即使铁锈层还没被完全“冲洗”干净，只要稀醋酸能穿过某一个薄弱环节，或者绕过某一个未被完全氧化的区域，接触到下面的金属铁，反应就会发生。这些反应点可能只是铁锈层下的一小部分，但足以产生你观察到的气泡。
更深入地说，可能还有一些“协同”或“催化”效应：
电化学腐蚀的残留: 铁生锈本身就是一个电化学过程，铁在潮湿空气中会发生氧化还原反应。铁锈的形成过程中，可能存在一些微小的电流或者电位差。当稀醋酸加入时，它可能会“激活”这些未完全反应的区域，或者在铁锈层内部形成微小的电化学电池，加速金属铁的溶解。
铁锈的催化作用（可能性较小，但不能完全排除）： 某些物质在化学反应中可以加快反应速率，但不参与反应本身。虽然铁锈（氧化铁）本身是反应物，但在某些特定条件下，它也可能对金属铁与酸的反应起到一些微小的催化作用，虽然这并不是主要原因。
总结一下：
你观察到的气泡，最根本的原因是稀醋酸通过铁锈层渗透进去，与隐藏在下面的金属铁发生了反应，生成了氢气。铁锈本身也可能与醋酸反应，但那个过程通常不产生大量气泡。铁锈的疏松多孔结构，以及金属铁比氧化铁更高的反应活性，使得这种“隔着一层皮”的反应成为可能。
所以，这并不是什么奇怪的事情，而是化学反应在不规则、多孔物质表面进行的典型表现。就像我们把生锈的刀丢进醋里，你会看到刀的表面冒泡，但要等多久才能把锈全泡掉，让刀身光亮如新，那就是另一回事了。
网友意见
（20210720补充修改）
稀醋酸与铁反应放出氢气的反应速率很慢，常温下10%左右的稀醋酸与铁反应，几乎看不到氢气逸出，与锌或者镁反应，才能明显看到氢气逸出的现象。
视频中气泡明显，如果不是醋酸浓度较高（30%左右），很可能逸出的气体并非氢气，而是以CO2为主要成分，铁锈的成分并非完全是三氧化二铁（Fe2O3），或者水合三氧化二铁（Fe2O3·xH2O），很多铁锈中都含有二价铁的碳酸盐甚至碱式碳酸盐，天然的菱铁矿就是碳酸亚铁（FeCO3），这些碳酸盐或者碱式碳酸盐遇到稀醋酸，会明显有CO2逸出，可用澄清石灰水检验一下放出的气体。
可从中学化学的角度简要分析铁锈的形成，钢铁的电化学腐蚀虽然以吸氧腐蚀为主，但析氢腐蚀也是存在的，特别是在空气中CO2含量较高的情况下，吸氧腐蚀产生的铁锈主要是一水合三氧化二铁Fe2O3·H2O，或者写作FeO(OH)，而在CO2参与下的析氢腐蚀，产生的铁锈经常含有FeCO3等，先看吸氧腐蚀铁锈形成的基本原理：
负极：
正极：
生成的二价铁离子与氢氧根离子进一步反应，即生成铁锈：
但实际最后一步反应接近：
生成的FeO(OH)或者写作Fe2O3·H2O就是铁锈的主要成分。
而在析氢腐蚀的情况下，铁锈的形成过程则可能有所不同：
空气中的CO2溶于水导致水溶液中H+含量增加：
负极：
正极：
二价铁离子与碳酸氢根离子在水溶液中达到一定浓度时，就会生成FeCO3沉淀析出（不是双水解反应，三价铁离子与碳酸氢根离子才发生双水解反应）：
此反应类似碳酸氢钙的分解反应： ，只是低浓度的H2CO3不一定转化为CO2逸出。因此析氢腐蚀会导致铁锈中含有FeCO3。
实际上，铁锈的形成反应比上述简单解释要复杂得多，但铁锈中经常含有二价铁的碳酸盐甚至碱式碳酸盐是肯定的实验事实。
另外顺便说一下，在没有氯离子存在的情况下，稀醋酸常温下几乎不与铝反应，即使事先除去铝表面的氧化膜，也几乎不见反应，甚至在没有氯离子存在的情况下，铝与冷的稀硫酸都几乎不发生反应。
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