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四氧化三铁、铁、三氧化二铁、氧化亚铁、氯化亚铁、氯化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铁之间相互转化的全部化学方程式
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铁的密度为7.8克/立方厘米。 铁活泼,为强还原剂,化合价有0、+2、+3、+6,最常见的价态是+2和+3。在室温下,铁可缓慢地从水中置换出氢,在500℃以上反应速度增大:含有铁元素的饰品(13张) 铁在干燥空气中很难跟氧气反应,但在潮湿空气中很容易发生电化学腐蚀,若在酸性气体或卤素蒸气氛围中腐蚀更快。铁可以从溶液中还原金、铂、银、汞、铜或锡等离子。 氧化铁稳定,溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐。难溶于水,不与水反应。溶于酸,与酸反应。高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原。氧化铁呈深红色,常被人们称作铁锈。 氧化亚铁 性状:黑色粉末 密度:5.7克/立方厘米。 稳定性:不稳定,在空气中加热时迅速被氧化成四氧化三铁,溶于盐酸、稀硫酸生成亚铁盐。 溶解性:不溶于水,不与水反应。 还原性:(高温下)被CO、H2、Al、C、Si等还原。 氧化性:在空气中加热氧化为Fe3O4 四氧化三铁 化学式:Fe3O4(FeO·Fe2O3) 分子量:231.54 别名:磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石、偏铁酸亚铁 矿物:磁铁矿 一般性状:具有磁性的黑色晶体 密度:5.18g/cm^3 熔点:1867.5K(1594.5℃) 摩尔质量:231.533 g·mol?1 四氧化三铁(纳米) 铁在四氧化三铁中有两种化合价,经研究证明了Fe3O4是一种铁(Ⅲ)酸盐,即FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]。黑色晶体,密度5.18克/立方厘米。有磁性,故又称磁性氧化铁。潮湿状态的四氧化三铁在空气中容易氧化成三氧化二铁。不溶于水,溶于酸。用作颜料和抛光剂。磁性氧化铁用于制录音磁带和电讯器材。用红热铁跟水蒸气反应制得。 因它具磁性又名磁性氧化铁。难溶于水,溶于酸(Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O),不溶于碱,也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。但是天然的Fe3O4不溶于酸。 四氧化三铁可视为FeO·Fe2O3,经X射线研究认为它是铁(III)酸的盐 其名称为“偏铁酸亚铁”,化学式:Fe(FeO2)2 另外,它还是导体,因为在磁铁矿中由于Fe2+与Fe3+在八面体位置上基本上是无序排列的,电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移,所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。 铁丝在纯氧里燃烧生成四氧化三铁;铁在空气里加热到500℃,铁跟空气里的氧气起反应也生成四氧化三铁(现象:火星四射,放热,生成黑色固体--四氧化三铁。实验室里做实验注意实验时要在瓶底铺一层细沙或水 原因是:防止溅落的熔化物炸裂瓶底!);锻工砧子周围散落的蓝灰色碎屑主要是四氧化三铁;铁跟高温的水蒸汽发生置换反应生成四氧化三铁和氢气;天然磁铁矿的主要成分是四氧化三铁的晶体。四氧化三铁是一种重要的常见铁的化合物。 四氧化三铁是一种铁酸盐,即Fe2+(Fe3+O2)2(即Fe(FeO2)2前面2+和3+代表铁的价态)。在Fe3O4里,铁显两种价态,一个铁原子显+2价,两个铁原子显+3价,所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物,可表示为FeO·Fe2O3,而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物,它属于纯净物。 物理性质 黑色固体,不溶于水,有磁性,导电(四氧化三铁固体具有优良的导电性。 因为在磁铁矿中由于Fe2+与Fe3+在八面体位置上基本上是无序排列的,电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移,所以四氧化三铁固体具有优良的导电性)。 常见化学反应 (1) 在高温下,易氧化成三氧化二铁。 4Fe3O4+O2=6Fe2O3(条件是高温) (2) 在高温下可与还原剂H2、CO、Al,C等反应。 3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe Fe3O4+4CO=高温=3Fe+4CO2 Fe3O4+4H2=高温=3Fe+4H2O (3)二氧化氮和灼热的铁粉反应生成四氧化三铁和氮气 2NO2+3Fe=Fe3O4+N2(条件是高温) (4)铁在空气中燃烧生成四氧化三铁 2O2+3Fe=Fe3O4(条件是点燃) (5)水蒸汽和炽热的铁反应生成四氧化三铁 4H2O(g)+3Fe=加热=Fe3O4+4H2 (6)和酸反应 Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O 制取方法 铁丝在氧气中燃烧 1)铁丝在氧气中燃烧 2)细铁丝在空气中加热到500℃也会燃烧生成四氧化三铁: 3)铁在高温下与水蒸气反应:3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 4)通过FeCl2与FeCl3加氨水共沉淀制的 用途 四氧化三铁是一种常用的磁性材料。 特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。 天然的磁铁矿是炼铁的原料。 用于制底漆和面漆。 它的硬度很大,可以作磨料。 四氧化三铁还可做颜料和抛光剂。 我们还可以通过某些化学反应,比如使用亚硝酸钠等等,使钢铁表面生成一层致密的四氧化三铁,用来防止或减慢钢铁的锈蚀,例如枪械、锯条等表面的发蓝、发黑。俗称“烤蓝” 氢氧化铁 性质 化学式 Fe(OH)3 物理性质 棕色或红褐色粉末或深棕色絮状沉淀。密度3.4~3.9g/cm3。 化学性质 具有两性但其碱性强于酸性, 新制得的氢氧化铁易溶于无机酸和有机酸,亦可溶于热浓碱。极强氧化剂,如次氯酸钠,在碱性介质中,能将新制的氢氧化铁氧化成+Ⅵ氧化态的高铁酸钠Na2FeO4。加热时逐渐分解而成氧化铁和水。不溶于水、乙醚和乙醇,溶于酸,在酸中的溶解度随制成时间的长短而定,新制的易溶于酸,若放置时间长,则难溶解。氢氧化铁可用来制颜料、药物,也可用来做砷的解毒药等等。 由可溶性Fe(Ⅲ)盐溶液加氨水沉淀来制取氢氧化铁或由氯化铁、硝酸铁溶液加入氨水沉淀而制得。 其粒子大小在1nm到100nm之间时会形成胶体。 氢氧化铁的两性电离: 酸性: Fe(OH)3 ==(可逆)== H+ + FeO2- + H2O FeO2- +H2O ==(可逆)== [FeO2(OH)]2- + H+ [FeO2(OH)]2- ==(可逆)== H+ + FeO3 3- 碱性: Fe(OH)3 + 6H2O==(可逆)== [Fe(H2O)6]3+ + 3OH- 所以:氢氧化铁既是一种三元弱碱,又是一种三元弱酸。其中H2O + FeO2-又常写作[Fe(H2O)2(OH)4]-,[FeO2(OH)]2-又常写作[Fe(H2O)(OH)5]2-,FeO3 3- 又常写作[Fe(OH)6]3-. 制备氢氧化铁胶体的方法 (1)取1个小烧杯,加入25mL蒸馏水,将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾。 (2)向沸水中逐滴加入5~6滴饱和氯化铁溶液。 (3)继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热。 此时即可制得氢氧化铁胶体,用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到一条光亮的“通路”,即丁达尔效应。 化学方程式举例 可溶性碱 和 铁盐溶液 反应 例 ****和硫酸铁反应生成氢氧化铁和硫酸钠 6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4 氢氧化亚铁 与氧气 反应 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 受热分解产物及方程式 2Fe(OH)3==加热==Fe2O3+3H2O 与非氧化性酸反应: Fe(OH)3 + 3H+(氢离子) = Fe3+(铁离子) +3H2O 另外,氢氧化铁是两性氧化物,以碱性为主,新制得的氢氧化铁能溶于强碱: Fe(OH)3 + KOH = KFeO2 + 2H2O 氢氧化亚铁 氢氧化亚铁是白色物质,亚铁离子所形成的溶液显浅绿色,铁离子所形成的溶液显黄褐色,氢氧化铁是红褐色。 因为溶液中溶解有氧气且反应体系(开放性的体系)与外界存在着物质交换与能量交换,不断有空气中的氧气溶解到溶液中,新生成的氢氧化亚铁很快就被氧化成氢氧化铁,所以在实验过程中很难观察到有白色的氢氧化亚铁沉淀生成,只能看到氢氧化亚铁转化为氢氧化铁的中间产物:一些灰绿色的絮状沉淀。然后转化为红色的氢氧化铁沉淀。 化学描述 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2===加热===2Fe2O3+4H2O 氢氧化亚铁:iron(Ⅱ)hydroxide 氢氧化亚铁化学式Fe(OH)2,分子量89.866。白色固体,难溶于水。密度3.4g/cm3。受热易分解。溶于酸,不溶于碱。易被氧化。用碱溶液跟亚铁盐溶液反应可制得。但不易制得纯物,因Fe(OH)2在空气中迅速被氧化,变成灰绿色最后变成棕红色的Fe(OH)3。如将氢氧化亚铁在非氧化性气体气氛中(如N2,H2等气体保护)过滤出来,再迅速喷射到空气中,会剧烈燃烧甚至爆炸。 硫酸铁 化学式 Fe2(SO4)3 分子量 无水400 性状 呈土白或浅黄色粉末(黄色斜方结晶)、易潮解,即变为棕色液体。溶于水和醇。无水硫酸铁密度为3.097g/cm^3。微溶于水,热水中强烈水解。水溶液呈酸性、加热至480℃时分解,放出三氧化硫成为三氧化二铁,避光、防潮、密封保存。 化学式Fe2(SO4)3。三价铁的硫酸盐。水合物很多,常见的有九水合物Fe2(SO4)3·9H2O,式量562.01。呈黄色。密度2.1克/立方厘米。于175℃失7H2O。溶于水,不溶于浓硫酸、氨。 用途 分析试剂、糖定量测定、铁催化剂、媒染剂、净水剂制颜料、药物。 制法 1、将硫酸加入氢氧化铁:3H2SO4+2Fe(OH)3=Fe2(SO4)3+6H2O。 2、铁锈(氧化铁)与稀硫酸反应生成硫酸铁和水:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O。 也能与稀盐酸反应:Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O 反应 置换反应 大都是生成亚铁盐,例如铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,硫酸铜和铁反应生成铜和硫酸亚铁。 复分解反应 取决于原反应物中铁元素的化合价,例如氯化亚铁和****溶液反应生成氢氧化亚铁和氯化钠,硫酸铁和****反应生成硫酸钠和氢氧化铁,复分解反映中各元素化合价不发生改变,不会都生成硫酸铁 硫酸亚铁 化学品中文名称: 硫酸亚铁 化学品英文名称: ferrous sulfate 硫酸亚铁 中文名称2: 绿矾 英文名称2: green vitriol 中文名称3:硫矾 技术说明书编码: 2536 CAS No.: 7782-63-0 分子式: FeSO4 硫酸亚铁晶体分子式: FeSO4·7H 2O (又称绿矾) 分子量: 278.05 产品标准:GB10531-89 第二部分:成分/组成信息 有害物成分 CAS No. 硫酸亚铁 7782-63-0 【制 备】 (1)硫酸法:硫酸与废铁屑反应,经沉淀结晶,脱水即得到硫酸亚铁,其反应式如下: Fe+H2S04一FeS04十H2↑ (2)钛白生产副产物:由钛铁矿制取钛白粉生产中副产物得到。

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