化學性質
還原性
隔絕空氣加熱會歧化為鐵單質和四氧化三鐵,在空氣中加熱會被氧化為氧化鐵或四氧化三鐵。
氧化性
(高溫下)被CO、H、Al、C、Si等還原。
鐵的其它氧化物
氧化亞鐵(FeO)、氧化鐵(Fe2O3)、四氧化三鐵(Fe3O4)。
結構
氧化亞鐵屬于立方晶系(類似于氯化鈉晶體結構),每個鐵原子周圍連接着6個氧原子形成八面體型配位,每個氧原子周圍也以同樣的情況連接着6個鐵原子。
出現非整比化合物的原因在于,由于二價鐵很容易被氧化為三價鐵,導緻FeO中少量二價鐵被替換為三價鐵,占據晶格中的四面體空隙。
在低于200K時,氧化亞鐵的晶體結構會發生微小變化,變為菱方,并且具有反鐵磁性。
FeO中,鐵顯+2價。
合成方法
1、制備FeO可以在隔絕空氣條件下加熱草酸亞鐵制得:
(1)FeC2O4→FeO+CO↑+CO2↑加熱後的樣品需要被冷卻以防止歧化反應的發生。
(2)整比的FeO可以通過加熱Fe0.95O與金屬鐵,在770℃和36kbar壓力條件下生成。
(3)FeO也可以在900℃條件下通過氧化鐵與一氧化碳反應(在還原焰中加熱氧化鐵)得到:Fe2O3+CO→2FeO+CO2。
2、稱取16g三氧化二鐵和28g鐵粉(使用前用氫氣在450℃還原1h以除去表面氧化膜)用粉碎機充分混合後,裝入鐵坩埚中,将鐵坩埚放入反應管。
為了排除體系内空氣,以50mL/min流速長時間通入氩氣之後,在900℃加熱20h,然後将坩埚降到反應管的冷卻部位冷卻,反應以兩步固相反應表達是适當的,因為(1)式中得到的磁鐵礦呈穩定狀态,所以式(2)的反應難以進行,因此鐵粉用量要比化學計算量多得多。
生成物的純度低,雜質中含四氧化三鐵和金屬鐵等。
3、稱取50g草酸亞鐵FeC2O4·2H2O于真空中在200℃加熱20h使其充分脫水,将脫水後的試樣(FeC2O4)裝入鐵坩埚中,将鐵坩埚放到反應管中。
為了除去體系中的空氣,以50mL/min流速長時間通入氩氣之後,在同一氩氣流中在反應溫度900℃加熱15h,這個熱分解反應産生的氣體是CO∶CO2=1∶1的混合氣體;因此根據熱分解條件,可以是還原反應或者也可能是氧化反應,所以必須盡快地将分解産生的氣體排出,同時必須使氧氣分壓處于低真空或在惰性氣體流通的情況下進行反應。
生成物的純度高,經X射線測試,證明得到的是非常近似于FeO的方鐵礦。
相關反應
FeO在低于575℃的條件下具有熱不穩定性,可以分解生成鐵和FeO(注明前面發這個反應生成隻有→沒有═,而且如果有催化劑,催化劑寫在→上面,反應條件寫在→下面,反應條件都沒有)。
4FeO═加熱═Fe+Fe3O4
FeO可與一些元素單質反應,而被還原為鐵單質:
Si+2FeO═SiO2+2Fe
Mn+FeO═MnO+Fe
2P+5FeO═P2O5+5Fe
FeO可溶于鹽酸或稀硫酸,并分别生成氯化亞鐵和硫酸亞鐵:
FeO+2HCl═FeCl2+HO
FeO+H2SO4═FeSO4+HO
草酸亞鐵加熱制取,草酸亞鐵受熱分解,生成氧化亞鐵、一氧化碳和二氧化碳:
FeC2O4═加熱═FeO+CO↑+CO2↑
這裡制得的氧化亞鐵是能自燃的黑色粉末,它在低于848K時不穩定:
FeO+CO=高溫=Fe+CO2
驗證方法
方法1
1、先用過量稀硫酸酸溶解固體,使其轉化成溶液;
2、再向上述溶液中滴加KSCN溶液無血紅色,說明無三價鐵;
3、再向2步所得溶液中滴加高錳酸鉀溶液,如出現血紅色,說明出現了三價鐵,說明第1步中所得溶液中有二價鐵,從而證明有FeO存在。
方法2
試劑:用稀硫酸和KMnO4溶液,
過程:稀硫酸浸取待測物,如溶液使得KMnO褪色,說明有FeO。
主要用途
氧化亞鐵可以被用作色素,在化妝品和刺青墨水中都有應用,也應用于瓷器制作中使釉呈淺綠色,可用作催化劑以及用于制玻璃、搪瓷、煉鋼等。