四氧化三鐵能溶解在酸中嗎

2022-11-20 09:51:05 字數 2318 閱讀 4836

紹興一中分校吳文中

【基本資訊】

1.化學式:fe3o4

2.化學鍵:fe3o4是由3個鐵原子與4個氧原子,通過離子鍵而組成的複雜離子晶體。

3.名稱:四氧化三鐵,磁性氧化鐵

4.結構特點:在fe3o4中的fe具有不同的氧化態,過去曾認為它是feo和fe2o3的混合物,但經x射線研究證明,fe3o4 是一種反式尖晶石結構,可寫成feiii[(feiife iii)o4] 。晶體結構為六方晶系的永久磁石(硬磁體)和具有化學組成為miife2o3 的尖晶石結構

5.高中階段涉及到四氧化三鐵的一些反應

①四氧化三鐵和鹽酸:fe3o4+8hcl=fecl2+2fecl3+4h2o

②四氧化三鐵和硝酸:3fe3o4+28hno3=9fe(no3)3+no↑+14h2o③四氧化三鐵和氫碘酸:fe3o4+8hi=3fei2+4h2o+i2

④鋁熱反應:8al+3fe3o4=9fe+4al2o3

⑤鐵和水蒸氣:3fe+4h2o(g)=fe3o4+4h2

⑥鐵和氧氣:3fe+2o2=fe3o4

⑦氧化亞鐵和氧氣:3feo +o2 =2fe3o4

⑧鐵鈍化:鈍化成氧化產物fexoy,主要可能是fe3o4

⑨「發藍」處理:

3fe+nano2+5naoh=3na2feo2+nh3↑+h2o8fe+3nano3+5naoh+2h2o=4na2fe2o4+3nh3↑(不一定用硝酸鈉作氧化劑)na2feo2+na2fe2o4=2h2o+fe3o4+4naoh

⑩其他【問題的提出】

1. 溶解磁性氧化鐵為什麼要用以下方法:

在實驗室中常用磁鐵礦(fe3o4 )作為製取鐵鹽的原料。為處理這樣的不溶性氧化物,往往採用酸性熔融法,即以k2s2o7(或khso4)作為溶劑,熔融時分解放出so3。

2khso4 ==k2s2o7 + h2o k2s2o7 ==k2so4 + so3

生成的so3能與不溶性氧化物化合,生成可溶性的硫酸鹽。

4fe3o4 + 18so3 + o2 == 6fe2(so4)3

冷卻後的溶塊,溶於熱水中,必要時加些鹽酸或硫酸,以抑制鐵鹽水解。

2.許多資料表明,天然的四氧化三鐵不能溶解在酸中。

3.「四氧化三鐵:鐵絲在氧氣裡燃燒生成四氧化三鐵;鐵在空氣裡加熱到500℃,鐵跟空氣裡的氧氣起反應也生成四氧化三鐵;鍛工砧子周圍散落的藍灰色碎屑主要是四氧化三鐵;鐵跟高溫的水蒸汽發生置換反應生成四氧化三鐵和氫氣;天然磁鐵礦的主要成分是四氧化三鐵的晶體。

四氧化三鐵是一種重要的常見鐵的化合物。四氧化三鐵呈黑色或灰藍色,密度5.18g/cm3,熔點1594℃,硬度很大,具有磁性,又叫磁性氧化鐵。

四氧化三鐵不溶於水和鹼溶液,也不溶於乙醇、乙醚等有機溶劑,但能溶於鹽酸。天然的fe3o4不溶於鹽酸。四氧化三鐵是一種鐵酸鹽,即feiifeiii[feiiio4]。

在fe3o4裡,鐵顯兩種價態,乙個鐵原子顯+2價,兩個鐵原顯+3價,所以說四氧化三鐵可看成是由feo與fe2o3組成的化合物,可表示為feofe2o3,而不能說是feo與fe2o3組成的混合物。

4.為什麼鐵被鈍化以後不能被濃鹽酸或者濃硝酸溶解?除因為濃硫酸酸性弱以外的解釋,其他的解釋都不"給力"。因為濃硝酸的酸性還是比較強的!

結論就是:四氧化三鐵實際上可能很難和鹽酸或者硝酸反應,氫碘酸也很難和四氧化三鐵反應。

【實驗】

設計如下實驗

用鐵絲在純氧中燃燒的實驗來製備fe3o4 ,然後用不同濃度的鹽酸來設計反應,先在鹽酸中滴入無色的kscn溶液兩滴,放入fe3o4 樣品,放置3天,每天觀察8次,做好記錄。濃鹽酸(35%-37%)中有極少量的fe3o4 發生反應,用scn﹣來檢測到溶液變為紅色可驗證fe3+確實存在,但反應緩慢,與「易溶」有著很大的差距。在6mol/l及更稀的鹽酸中fe3o4 不反應,無任何現象,用scn-來檢測溶液不變紅色。

用磁石做同樣的對比實驗,用不同濃度的鹽酸來設計反應,濃鹽酸(35%~37%)中有極少量的磁石發生反應,用scn﹣來檢測到溶液變為紅色可驗證fe3+確實存在,但反應緩慢,與實驗①現象差不多。

由於實驗會受各種因素的影響,可以不斷的進行實驗,以望得到真正原理。綜上所述,說明了對fe3o4性質,尤其是與酸的反應原理目前大家對該問題還有爭議,所以把乙個有爭議的、觀點不統一的知識點來命題,覺得值得商榷。

初步結論:四氧化三鐵很難和酸反應。

【結束語】

費爾**曾大聲喊: 磁鐵有靈魂嗎!是的,不論是恆星或雙星的運動, 還是分子化學鍵、光量子、基本粒子的運動, 或是二氧化矽和四氧化三鐵的結晶過程, 量子化的旋渦運動是物質世界的普遍規律, 在小小的四氧化三鐵的單晶面上甚至包括了整個宇宙中我們還不完全清楚的許多問題, 也許還有物理學、天文學、化學、數學、哲學、宗教和倫理道德等等。

高中化學老師,不要太「給力」,請不要把一些沒有做過的實驗強加給學生,甚至作為命題的前提。

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