鐵在潮濕空氣中會(huì)生銹。緊密塊狀的鐵在150°與干燥空氣中的氧不發(fā)生作用;如灼燒至500°則形成Fe?O?;溫度再高，可形成Fe?O?。鐵在570°左右與水蒸氣作用:
3Fe+4H?O⇔Fe?O?+4H?↑
鐵溶于稀鹽酸和稀硫酸中。稀硝酸與鐵作用生成NH:
4Fe+10HNO?=4Fe(NO?)?+NH?NO?+3H?O
和鋁，鉻一樣，鐵浸入發(fā)煙硝酸中后，活性大減，變?yōu)?ldquo;鮑態(tài)”，失去置換氧離子和銅離子的性質(zhì)。
當(dāng)加熱時(shí)，鐵與氯的作用很劇烈，也與硫和磷直接化合。它雖然與氮不直接化合，但與氨作用而形成Fe?N。在1200°時(shí)，鐵與碳形成Fe?C。很細(xì)的鐵粉慢慢與CO作用形成Fe(CO)?。
二、鐵的化合物
二價(jià)鐵的化合物與鉻????和錳????的化合物相似。由于Fe??的離子半徑比Cr??和Mn??的小一些，故堿性較弱，水解傾向較強(qiáng)。與Fe??離子相比F³?離子的水解傾向和共價(jià)性都增加而堿性則減弱。Fe³?離子與Al³?離子、Cr³?離子很近似，所以它們的氟化物、 礬以及九水合硝酸鹽都是同晶。M????(FeO?)?與相應(yīng)的鉻和鋁的化合物同晶。高鐵酸鹽M????FeO?與鉻酸鹽和錳酸鹽比較，溶解度相近。
1.氧化物和氬氧化物
鐵可以形成三種氧化物，氧化亞鐵????FeO、四氧化三鐵Fe?O?和三氧化二鐵Fe?O?。在隔絕空氣的情況下，將草酸亞鐵加熱，可以制得黑色的FeO。
FeC?O?=FeO+CO+CO?
實(shí)際上，F(xiàn)eO 內(nèi)鐵的含量要比化學(xué)式所表示的少-些。因?yàn)樗m然具有NaCI型的晶格，但是其中鐵原子應(yīng)占的位置并沒有完全充滿，所以氧化鐵????的化學(xué)式應(yīng)寫為Fe?????O(雖然式中的x數(shù)值并不大)。氧化鐵但呈現(xiàn)堿性，溶于酸而形成二價(jià)鐵的鹽。
將堿加在不含有空氣的亞鐵鹽的溶液中，有白色膠狀的氬氧化鐵????Fe(OH)?產(chǎn)生。后者與空氣接觸,顏色逐漸加深,最后變?yōu)榧t棕色，這是因?yàn)殍F????的氬氧化物變?yōu)殍F????的氧化物Fe?O?·nH?O。氬氧化鐵????不溶于水，酸性很弱;略溶于強(qiáng)堿內(nèi)形成Na?[Fe(OH)?]。
天然的四氧化三鐵Fe?O?具有磁性，不溶于酸或堿，是電的良導(dǎo)體。Fe?O?可由氧化鐵在空氣或氧中灼燒到1400°以上而制得。 無水的氧化鐵?????Fe?O?具有α和γ兩種不同構(gòu)型，α型是順磁性的，而γ型是鐵磁性的。在自然界存在的赤鐵礦是α型。將硝酸或草酸鐵加熱，可制得α型Fe?O?,氧化Fe?O?所得產(chǎn)物是γ型 Fe?O?。γ型Fe?O?在400°以上轉(zhuǎn)變?yōu)?alpha;型。三氧化二鐵可以用做顏料、磨光粉、某些反應(yīng)的催化劑。
氧化鐵????的水合物是Fe?O?·H?O或FeO·OH,它也有α和γ兩種變體，α型是紅棕色的，而γ型是黃色的。用氨水處理鐵?????鹽的溶液，可以得到紅棕色無定形的沉淀。后者具有很高的表面活性，能吸附三氧化二砷，故可用做砷的解毒劑。把無定形沉淀加熱脫水，可形成含有不同水量的凝膠。新沉淀出來的水合氧化鐵是兩性的，堿性比酸性強(qiáng)，易溶于稀酸中，用熱的氫氧化鉀可使它溶解形成鐵?????酸鉀KFeO?。
2.二價(jià)鐵的鹽
要制備鐵????鹽，首先須隔絕空氣以避免氧化作用。由下面的電動(dòng)勢(shì):
Fe+2Fe³?⇔3Fe?? E.M.F=1.18伏
可知，溶液中如有金屬鐵存在，可以保證三價(jià)鐵離子不致顯現(xiàn)，對(duì) 于二價(jià)鐵離子的生成是有利的。在酸性介質(zhì)中，F(xiàn)e3?/Fe??電偶的電極電位是:
Fe³?+e=Fe?? E????=0.771 伏
故Fe??離子在酸性溶液中較穩(wěn)定。相反地在堿性介質(zhì)中，F(xiàn)e(OH)?很快地為空氣所氧化。
氯化亞鐵和硫酸亞鐵是淡綠色可溶的鹽，在溶液中水解，顯酸性。不溶的鐵鹽有碳酸亞鐵和硫化亞鐵。
將金屬鐵溶于氬鹵酸中，或使金屬鐵與定量的鹵素直接作用，均可得到二價(jià)鐵的鹵化物，其中以氯化亞鐵最為重要。它的吸水性較強(qiáng)，極易溶于水和酒精中。它與堿金屬氯化物形成M????[FeCl?]型絡(luò)合物。
在隔絕空氣的情況下，把純鐵溶于硫酸中，即生成硫酸亞鐵FeSO?。在工業(yè)上硫酸亞鐵是用氧化黃鐵礦的方法來制得的:
2FeS?+7O?+2H?O=2FeSO?+2H?SO?
在普通條件下，自溶液中析出的是錄色的七水合硫酸鐵????FeSO?·7H?O。它在空氣中逐漸風(fēng)化而失去一部分水，并易氧化為黃褐色的堿式鐵?????鹽。在加熱時(shí)，很容易脫去六個(gè)分子水，最后一個(gè)分子水則較難失去。無水鹽是白色粉末。它與堿金屬硫酸鹽形成復(fù)鹽M????SO?·FeSO?·6H?O,最重要的是(NH?)2SO?·FeSO?·6H?O,稱為摩爾氏鹽，比FeSO?·7H?O穩(wěn)定得多，在定量分析中用來標(biāo)定重鉻酸鉀或高錳酸鉀溶液:
10FeSO?+2KMnO?+8H?SO?=5Fe?(SO?)?+ K?SO?+ 2MnSO?+8H?O
6FeSO?+7H?SO?+K?Cr?O?=Cr?(SO?)?+7?O+ 3Fe?(SO?)?+K?SO?
七水合硫酸亞鐵在高溫下按下式分解:
2(FeSO?·7H?O)=Fe?O?+SO?+SO?+14H?O
它可用于制造藍(lán)黑墨水、染毛和保存木材。在農(nóng)業(yè)中用來防止蟲害。
在二價(jià)鐵鹽的溶液中，加入碳酸鈉，有白色的碳酸鐵????FeCO?沉淀出來。它不溶于水，但溶于含有CO?的水中，形成碳酸氫鐵????Fe(HCO?)?。天然水含有少量的Fe(HO?)?,慢慢放出二氧化碳而形成FeCO?。它在水中分解為Fe(OH)?后，被空氣氧化而成 Fe?O?H?O。如在二價(jià)鐵的鹽的堿性溶液中通入H?S,則生成黑 色的硫化鐵????FeS沉淀。FeS與稀酸作用，發(fā)生H?S氣體:
FeS+2HCl=FeCl?+H?S
由反應(yīng)式可見，在強(qiáng)酸的鐵????鹽的酸性溶液中，通入H?S,不會(huì)發(fā)生FeS沉淀。
閩ICP備15011996號(hào)-4
|
閩公網(wǎng)安備35040002000218號(hào)
|