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1、铁铁王梦莲 朱颖洁铁的起源铁的起源铁是当今的第一大金属，铁制品已渗透到生活的方方面铁是当今的第一大金属，铁制品已渗透到生活的方方面面。面。铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成分之一，铁在自然界中分布极为广泛，但人类发现和利用分之一，铁在自然界中分布极为广泛，但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点（1812K）又比铜（）又比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难）高
2、得多，就使得它比铜难于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石，陨石于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石，陨石中含铁的百分比很高，是铁和镍、钴等金属的混合物，在中含铁的百分比很高，是铁和镍、钴等金属的混合物，在融化铁矿石的方法尚未问世，人类不可能大量获得生铁的融化铁矿石的方法尚未问世，人类不可能大量获得生铁的时候，铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金属。时候，铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金属。CompanyLogo铁的起源铁的起源v在约公元前在约公元前1500年左右，埃及和美索不达米亚年左右，埃及和美索不达米亚开始有炼铁业。开始有炼铁业。v我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之
3、交时期出我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交时期出现的。这从江苏六合县春秋墓出土的铁条、铁丸，现的。这从江苏六合县春秋墓出土的铁条、铁丸，和河南洛阳战国早期灰坑出土的铁锛均能确定是和河南洛阳战国早期灰坑出土的铁锛均能确定是迄今为止的我国最早的生铁工具。迄今为止的我国最早的生铁工具。CompanyLogo铁元素铁元素左面是铁元素的基本性质示左面是铁元素的基本性质示意图，除此图介绍之外，铁意图，除此图介绍之外，铁天然存在四种同位素：天然存在四种同位素：54Fe、56Fe、57Fe、58Fe，其中丰度，其中丰度最大的是最大的是56Fe，为，为91.66%。铁现在还有一些人工合成的铁现在还有一些人工合
4、成的同位素，其中最常用于示踪同位素，其中最常用于示踪研究工作的是研究工作的是55Fe和和59Fe，55Fe是通过是通过54Fe（n，r）合）合成的，半衰期成的，半衰期2.7d，衰变方，衰变方式为轨道电子俘获，以其能式为轨道电子俘获，以其能释放出最高能量为释放出最高能量为5.6keV的的软软X射线和较长半衰期而成为射线和较长半衰期而成为生物学研究中的理想示踪原生物学研究中的理想示踪原子。子。CompanyLogo铁原子的结构铁原子的结构铁原子结构示意图铁原子结构示意图铁原子电子排布式铁原子电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2铁原子电子排布图铁原子电子排布图（轨道表示式）（轨道表示
5、式）1S1S3S3S2S2S4S4S3P3P2P2P3d3dCompanyLogo铁在地壳中的含量铁在地壳中的含量铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列第四位，仅次于氧、硅和铝在自，居元素分布序列第四位，仅次于氧、硅和铝在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的铁都以化合物的状态存在。铁都以化合物的状态存在。CompanyLogo铁铁的主要存在形式的主要存在形式铁的主要矿石有：赤铁矿铁的主要矿石有：赤铁矿Fe2O3,含铁量在含铁量在50%至至60%之间；磁铁矿之间
6、；磁铁矿Fe3O4,含铁量含铁量60%以上，以上，有磁性，此外还有褐铁有磁性，此外还有褐铁2Fe2O3.3H2O、菱铁矿、菱铁矿FeCO3和黄铁矿和黄铁矿FeS2，它们的含铁量低一些，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。我国的铁矿资源非常丰富，著但比较容易冶炼。我国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。生物体中也名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。生物体中也含铁，每人平均含铁量为含铁，每人平均含铁量为4.5g左右，地下水中也左右，地下水中也含铁。含铁。CompanyLogo铁单质铁单质铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为1535
7、C沸点沸点3000 C，有很强的铁磁性，并有良好的，有很强的铁磁性，并有良好的可塑性和导热性。铁分为生铁、熟铁和钢三类。生铁含碳可塑性和导热性。铁分为生铁、熟铁和钢三类。生铁含碳量在量在1.7%至至4.5%之间，生铁坚硬耐磨，可以浇铸成型，之间，生铁坚硬耐磨，可以浇铸成型，如铁锅、火炉等。所以又称为铸铁。生铁没有延展性，不如铁锅、火炉等。所以又称为铸铁。生铁没有延展性，不能锻打。熟铁含碳量在能锻打。熟铁含碳量在0.1%以下，近似于纯铁，韧性很以下，近似于纯铁，韧性很强，可以锻打成型，如铁勺、锅炉等，所以又叫锻铁。钢强，可以锻打成型，如铁勺、锅炉等，所以又叫锻铁。钢的基本成分也是铁，但钢的含碳量
8、比熟铁高，比生铁低，的基本成分也是铁，但钢的含碳量比熟铁高，比生铁低，在在0.1%至至1.7%之间。钢兼具有生铁和熟铁的优点，即之间。钢兼具有生铁和熟铁的优点，即刚硬又强韧。刚硬又强韧。CompanyLogo铁单质铁单质铁能在高温下吸收氢生成固溶体。在温度高于铁能在高温下吸收氢生成固溶体。在温度高于800时铁能时铁能与少量氮反应，但反应速度很慢，在温度超过与少量氮反应，但反应速度很慢，在温度超过400时很容时很容易与氨气反应，生成易与氨气反应，生成Fe2N，这是钢铁表面氮化生成硬保护，这是钢铁表面氮化生成硬保护膜层的反应原理。铁容易和大多数非金属在适当高温下反应膜层的反应原理。铁容易和大多数非
9、金属在适当高温下反应生成二元化合物。铁与氧的反应取决于反应条件。新还原出生成二元化合物。铁与氧的反应取决于反应条件。新还原出来的微细铁粉在空气中就会自燃，块状铁在温度超过来的微细铁粉在空气中就会自燃，块状铁在温度超过150时在干燥空气中就开始氧化，在过量氧气中生成的主要产物时在干燥空气中就开始氧化，在过量氧气中生成的主要产物是是Fe2O3和和Fe3O4，高于，高于575和低氧空气中则主要氧化产物和低氧空气中则主要氧化产物为为FeO。铁与硫或磷反应时放出大量的热，分别生成。铁与硫或磷反应时放出大量的热，分别生成FeS和和Fe3P。卤素则可在较低温度（约。卤素则可在较低温度（约200）与铁反应，氟
10、、氯）与铁反应，氟、氯和溴与铁反应生成和溴与铁反应生成Fe（）化合物）化合物FeX3，而碘只生成，而碘只生成Fe（）化合物）化合物FeI2。CompanyLogo铁单质铁单质从铁的标准电极电势看，铁是个中等活泼的金属，单质铁在酸性溶液从铁的标准电极电势看，铁是个中等活泼的金属，单质铁在酸性溶液中是一种还原剂，而在碱性溶液中则是一种更强的还原剂。依照铁的中是一种还原剂，而在碱性溶液中则是一种更强的还原剂。依照铁的电极电势在电位序中的位置，它可以从稀酸中置换出氢气，能从铜电极电势在电位序中的位置，它可以从稀酸中置换出氢气，能从铜（）盐溶液中置换铜，本身转化成铁（）盐溶液中置换铜，本身转化成铁（）盐
11、。氧化性酸，如硝酸、）盐。氧化性酸，如硝酸、冷稀酸仍可与铁生成铁而铁（冷稀酸仍可与铁生成铁而铁（）盐，但热浓酸只能生成铁（）盐，但热浓酸只能生成铁（）盐，）盐，在冷的浓硫酸或浓硝酸中会发生在冷的浓硫酸或浓硝酸中会发生“钝化钝化”而不与之继续反应。铁与许而不与之继续反应。铁与许多金属有一重要差别，即不容易形成汞齐。多金属有一重要差别，即不容易形成汞齐。CompanyLogo铁单质铁单质 铁的锈蚀是铁与空气和水发生作用生成水和氧化物的过程，铁的锈蚀是铁与空气和水发生作用生成水和氧化物的过程，锈蚀是一种电化学过程。反应如下：锈蚀是一种电化学过程。反应如下：O2+2H2O+4-4OH-2Fe2Fe2+
12、4-此时溶液中的此时溶液中的Fe2+和和OH-在氧气的作用下便生成了黄棕色的水和氧在氧气的作用下便生成了黄棕色的水和氧化铁（化铁（）沉淀物铁锈。防止铁器生锈的方法之一是在表面涂刷阻）沉淀物铁锈。防止铁器生锈的方法之一是在表面涂刷阻锈剂，如氢氧化钠、磷酸钠或铬酸钾溶液，还有一种锈剂，如氢氧化钠、磷酸钠或铬酸钾溶液，还有一种“磷酸盐化处磷酸盐化处理理”，是将铁器浸置在磷酸锰或磷酸锌溶液中，使铁表面生成一层，是将铁器浸置在磷酸锰或磷酸锌溶液中，使铁表面生成一层磷酸铁保护层。还有一种防锈的方法是在铁表面遮镀上一层其它金磷酸铁保护层。还有一种防锈的方法是在铁表面遮镀上一层其它金属，如镀锌铁、镀锡铁等。涂
13、刷红铅漆或油漆也是常用的方法。属，如镀锌铁、镀锡铁等。涂刷红铅漆或油漆也是常用的方法。CompanyLogo铁的化合物铁的化合物在一般条件下，铁的常见氧化态是在一般条件下，铁的常见氧化态是+2和和+3，在很，在很强的氧化条件下，铁可以呈现不稳定的强的氧化条件下，铁可以呈现不稳定的+6氧化态。还原氧化态。还原性是氧化数为性是氧化数为+2的铁的化合物的特征化学性质。的铁的化合物的特征化学性质。1.1.二价铁的化合物二价铁的化合物二价铁的化合物二价铁的化合物2.2.三价铁的化合物三价铁的化合物三价铁的化合物三价铁的化合物3.3.六价铁的化合物六价铁的化合物六价铁的化合物六价铁的化合物CompanyL
14、ogo二价铁的化合物二价铁的化合物在亚铁溶液中加入碱，开始能生成白色胶状沉淀氢氧在亚铁溶液中加入碱，开始能生成白色胶状沉淀氢氧化亚铁，但很容易被空气中的氧气氧化成红色的氢氧化亚铁，但很容易被空气中的氧气氧化成红色的氢氧化铁沉淀。氢氧化亚铁一般不显酸性，但在浓碱中可化铁沉淀。氢氧化亚铁一般不显酸性，但在浓碱中可生成生成Fe(OH)66- Fe(OH)2CompanyLogo二价铁的化合物二价铁的化合物 硫酸亚铁是比较重要的亚铁盐，它是一种含有硫酸亚铁是比较重要的亚铁盐，它是一种含有七个结晶水的浅绿色晶体七个结晶水的浅绿色晶体FeSO4.7H2O，俗称绿矾。，俗称绿矾。它在农业上用作农药，主治小麦
15、黑穗病，在工业上它在农业上用作农药，主治小麦黑穗病，在工业上用作染色，制造蓝黑墨水和木材防腐、除草剂和饲用作染色，制造蓝黑墨水和木材防腐、除草剂和饲料添加剂等。料添加剂等。 FeSO4.7H2OCompanyLogo二价铁的化合物二价铁的化合物1）制备）制备硫酸亚铁的制备方法有以下几种：硫酸亚铁的制备方法有以下几种：工业上用氧化黄铁矿工业上用氧化黄铁矿FeS2的方法制取硫酸亚铁：的方法制取硫酸亚铁：2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4或由或由Fe2O3制取制取Fe2(SO4)3，由，由Fe2(SO4)3和和Fe的氧化还原反应制的氧化还原反应制取硫酸亚铁：取硫酸亚铁：Fe2O
16、3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe2(SO4)3+Fe=3FeSO4将铁屑溶于稀硫酸或用硫酸清洗钢铁表面所得的废液中都可以得到副将铁屑溶于稀硫酸或用硫酸清洗钢铁表面所得的废液中都可以得到副产品硫酸亚铁：产品硫酸亚铁：Fe+H2SO4=FeSO4+H2工业上用硫酸法分解钛铁矿制取工业上用硫酸法分解钛铁矿制取TiO2生产中的副产品即是硫酸亚铁：生产中的副产品即是硫酸亚铁：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2OCompanyLogo二价铁的化合物二价铁的化合物2）性质）性质含含7个结晶水的硫酸亚铁个结晶水的硫酸亚铁FeSO4.7H2O是浅绿色的，加热失水可得无
17、是浅绿色的，加热失水可得无水硫酸亚铁水硫酸亚铁FeSO4，无水，无水FeSO4是白色的。加强热，无水是白色的。加强热，无水FeSO4分分解为解为Fe2O3：FeSO4=Fe2O3+SO3+SO2硫酸亚铁易溶于水，在水中有微弱的水解，使溶液显酸性硫酸亚铁易溶于水，在水中有微弱的水解，使溶液显酸性(pH=3)：Fe2+H2O=Fe(OH)2+H2硫酸亚铁在空气中不稳定，可逐渐风化失水，并且表面容易被空气中的硫酸亚铁在空气中不稳定，可逐渐风化失水，并且表面容易被空气中的氧氧化，生成黄色或铁锈色的碱式硫酸铁（氧氧化，生成黄色或铁锈色的碱式硫酸铁（）盐：）盐：4FeSO4+2H2O+O2=4Fe(OH)
18、SO4所以，在绿矾晶体表面常有铁锈色斑点，其溶液久置后常有棕红色沉所以，在绿矾晶体表面常有铁锈色斑点，其溶液久置后常有棕红色沉淀。因此，保存淀。因此，保存FeSO4溶液时，应加入足够浓度的硫酸，必要时加溶液时，应加入足够浓度的硫酸，必要时加入几颗铁钉来防止氧化。入几颗铁钉来防止氧化。虽然虽然Fe盐在酸性介质中比较稳定，但在强氧化剂盐在酸性介质中比较稳定，但在强氧化剂KMnO4、K2CrO7等存在时，也会被氧化成等存在时，也会被氧化成Fe3+，因此，亚铁盐在分析化学中是常用，因此，亚铁盐在分析化学中是常用的还原剂，用来标定重铬酸钾或高锰酸钾溶液的浓度。的还原剂，用来标定重铬酸钾或高锰酸钾溶液的浓
19、度。CompanyLogo二价铁的化合物二价铁的化合物FeSO4(NH4)2SO4.6H2O 硫酸亚铁对于在空气的氧化不稳定，但硫酸亚铁与碱金属或铵的硫酸亚铁对于在空气的氧化不稳定，但硫酸亚铁与碱金属或铵的硫酸盐形成的复盐硫酸盐形成的复盐M12SO4.FeSO4.6H2O对空气的氧化，要比硫酸对空气的氧化，要比硫酸亚铁稳定得多。最重要的复盐是亚铁稳定得多。最重要的复盐是FeSO4(NH4)2SO4.6H2O，俗称摩，俗称摩尔氏盐，是常用的还原剂。在定量分析中用来标定重铬酸钾或高尔氏盐，是常用的还原剂。在定量分析中用来标定重铬酸钾或高锰酸钾溶液的浓度：锰酸钾溶液的浓度：10FeSO4+2KMnO
20、4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+K2SO4+2MnSO4+8H2O6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2OCompanyLogo三价三价铁铁的化合物的化合物三氧化二铁三氧化二铁Fe2O3是砖红色固体，可以用作红色颜料、涂是砖红色固体，可以用作红色颜料、涂料、媒染剂、磨光粉以及某些反应的催化剂。料、媒染剂、磨光粉以及某些反应的催化剂。Fe2O3具有具有a和和v两种不同的构型。两种不同的构型。a型是顺磁性的，而型是顺磁性的，而v型是铁磁性的。型是铁磁性的。v型型Fe2O3在在673K以上可以转变为以上可以转变为a型。自型。自
21、然界中存在的赤铁矿是然界中存在的赤铁矿是a型型Fe2O3，将硝酸铁或草酸铁加热，将硝酸铁或草酸铁加热，可得可得a型型Fe2O3。将。将Fe2O3氧化所得产物是氧化所得产物是v型型Fe2O3。Fe2O3是碱性为主的两性氧化物。是碱性为主的两性氧化物。Fe2O3CompanyLogo三价三价铁铁的化合物的化合物铁除了生成铁除了生成FeO和和Fe2O3之外，还生成一种之外，还生成一种FeO和和Fe2O3的的混合氧化物混合氧化物Fe3O4，亦称为磁性氧化铁，它具有磁性，亦称为磁性氧化铁，它具有磁性，是电的良导体，是磁铁矿的主要成分。是电的良导体，是磁铁矿的主要成分。将铁或氧化亚铁在空气中加热，或令水蒸
22、气通过烧热的将铁或氧化亚铁在空气中加热，或令水蒸气通过烧热的铁，都可以得到铁，都可以得到Fe3O4：3Fe+2O2=Fe3O46FeO+O2=2Fe3O43Fe+4H2O=Fe3O4+4H2Fe3O4CompanyLogo三价三价铁铁的化合物的化合物三氯化铁是比较重要的铁（三氯化铁是比较重要的铁（）盐，主要用于有机染）盐，主要用于有机染色反应中的催化剂。因为它能引起蛋白质的迅速凝色反应中的催化剂。因为它能引起蛋白质的迅速凝聚，在医疗上用作外伤止血剂。另外它还用于照相、聚，在医疗上用作外伤止血剂。另外它还用于照相、印染、印刷电路的腐蚀剂和氧化剂。印染、印刷电路的腐蚀剂和氧化剂。FeCl3三氯化铁
23、有无水三氯化铁三氯化铁有无水三氯化铁FeCl3和六水合三氯化铁和六水合三氯化铁FeCl36H2O。 CompanyLogo三价三价铁铁的化合物的化合物无水无水FeCl3的制备的制备将铁盾与氯气在高温下直接合成就可以得到棕黑色的无水将铁盾与氯气在高温下直接合成就可以得到棕黑色的无水FeCl3：2Fe+3Cl2=2FeCl3无水无水FeCl3的熔点（的熔点（555K）、沸点）、沸点(588K)都比较低，能都比较低，能借升华法提纯，并易溶于有机溶剂（如丙酮）中，这些都说借升华法提纯，并易溶于有机溶剂（如丙酮）中，这些都说明无水明无水FeCl3具有明显的共价性。具有明显的共价性。在在673K时，气态的
24、时，气态的FeCl3以双聚分子以双聚分子Fe2Cl6形式存在，其结形式存在，其结构和构和Al2Cl6相似，相似，1023K以上时，双聚分子分解为单分子以上时，双聚分子分解为单分子FeCl3。CompanyLogo三价三价铁铁的化合物的化合物六水合三氯化铁六水合三氯化铁FeCl36H2O的制备的制备将铁屑溶于盐酸中，再往溶液中通入氯气，经浓缩、冷却，将铁屑溶于盐酸中，再往溶液中通入氯气，经浓缩、冷却，就有黄棕色的六水合三氯化铁就有黄棕色的六水合三氯化铁FeCl3.6H2O（或写成（或写成Fe(H2O)6Cl3）晶体析出。）晶体析出。Fe+2HCl=FeCl2+H22FeCl2+Cl2+12H2O
25、=2FeCl3.6H2O加热六水合三氯化铁晶体，则水解失去加热六水合三氯化铁晶体，则水解失去HCl而生成碱式而生成碱式盐：盐：FeCl3.6H2O=Fe(OH)Cl2+HClCompanyLogo1.Fe(III)的水解的水解Fe(III)的水解的水解FeCl3及其它铁（及其它铁（）盐溶于水后都容易水）盐溶于水后都容易水解，因为解，因为Fe3+有较高的正电场，离子半径为有较高的正电场，离子半径为60pm，有，有较大的电荷半径比，因此在水溶液中明显地水解，使溶液较大的电荷半径比，因此在水溶液中明显地水解，使溶液显酸性。显酸性。水解过程复杂，首先发生逐级水解：水解过程复杂，首先发生逐级水解：三氯化
26、铁的性质三氯化铁的性质CompanyLogo三氯化铁的性质三氯化铁的性质水解的最终产物是析出红棕色的氢氧化铁的胶状水解的最终产物是析出红棕色的氢氧化铁的胶状沉淀。沉淀。氢氧化铁絮状沉淀，可以通过扫集、网补等作用使得水中的氢氧化铁絮状沉淀，可以通过扫集、网补等作用使得水中的悬浮物共同沉淀悬浮物共同沉淀另外，由于加入电解质，通过压缩双电子层、吸附电中和等另外，由于加入电解质，通过压缩双电子层、吸附电中和等原理破坏水中胶体的稳定程度，使可溶性胶体不稳并产生沉原理破坏水中胶体的稳定程度，使可溶性胶体不稳并产生沉淀一共去除。淀一共去除。CompanyLogo三氯化铁的性质三氯化铁的性质2）Fe(III)
27、的氧化性的氧化性 三氯化铁及其它铁（三氯化铁及其它铁（）盐在酸性溶液中是较强的氧化剂，可以将）盐在酸性溶液中是较强的氧化剂，可以将I-氧化成氧化成I2，将，将H2S氧化成单质氧化成单质S，还可以被，还可以被SnCl2还原，标准电极电还原，标准电极电势势为为+0.771v： 在印刷制版中，就是利用在印刷制版中，就是利用FeCl3这一性质，作铜板的腐蚀剂，把铜这一性质，作铜板的腐蚀剂，把铜版上需要去掉的部分溶解变成版上需要去掉的部分溶解变成CuCl2。CompanyLogo六价铁的化合物六价铁的化合物CompanyLogo六价铁的化合物六价铁的化合物1在酸性介质中高铁酸根在酸性介质中高铁酸根FeO
28、42-离子是个很强的氧化剂，一般的氧化剂离子是个很强的氧化剂，一般的氧化剂很难把很难把Fe3+离子氧化成离子氧化成FeO42-。因此，。因此，FeO42-在酸性介质中不稳定，会迅在酸性介质中不稳定，会迅速分解转化成速分解转化成Fe3+：CompanyLogo六价铁的化合物六价铁的化合物CompanyLogo六价六价铁铁的化合物的化合物高高铁酸酸盐作作为一种新型材料，在一种新型材料，在环境保境保护，有机合成，化，有机合成，化学学电源等源等领域具有广泛的域具有广泛的应用前景。用前景。1.在水在水处理方面：理方面：高铁酸钾在水的消毒、脱色、除臭等方面具有重要的作用。杀高铁酸钾在水的消毒、脱色、除臭等
29、方面具有重要的作用。杀菌机理是通过其强烈的氧化作用菌机理是通过其强烈的氧化作用,破坏了细菌的某些结构破坏了细菌的某些结构(如细胞壁、如细胞壁、细胞膜细胞膜),以及细胞结构中的一些物质以及细胞结构中的一些物质(如酶等如酶等),抑制和阻碍了蛋白质及抑制和阻碍了蛋白质及核酸的合成核酸的合成,使菌体的生长和繁殖受阻使菌体的生长和繁殖受阻,起到杀死菌体的作用。与传统起到杀死菌体的作用。与传统的消毒剂相比的消毒剂相比,高铁酸钾具有杀菌效果好、用量少、作用快、安全性好、高铁酸钾具有杀菌效果好、用量少、作用快、安全性好、使用方便等优点。使用方便等优点。CompanyLogo六价六价铁铁的化合物的化合物2.在有
30、机物氧化合成方面的在有机物氧化合成方面的应用用高铁酸盐是绿色、无污染、高选择性和高活性的强氧化剂高铁酸盐是绿色、无污染、高选择性和高活性的强氧化剂,其氧化性能比其氧化性能比KMnO4,O3和和Cl2还强还强,在有机物氧化合成中在有机物氧化合成中的应用具有很好的发展前景。的应用具有很好的发展前景。CompanyLogo六价六价铁铁的化合物的化合物3.在在电池材料方面的池材料方面的应用用锌锰电池是使用最广的一种电池锌锰电池是使用最广的一种电池,因此因此MnO2是消耗量最大的阴极材料。是消耗量最大的阴极材料。到到20世纪世纪70年代后期年代后期,优质天然放电锰粉资源日趋枯竭优质天然放电锰粉资源日趋枯
31、竭,质量逐步下降。质量逐步下降。1999年发明了一种新型高铁电池年发明了一种新型高铁电池,其结构类似传统的碱性锌锰电池。其结构类似传统的碱性锌锰电池。该电池在碱性溶液中为该电池在碱性溶液中为3电子放电电子放电,放电时放电时+6价的铁价的铁(FeO42-)在正极在正极还原生成还原生成+3价的价的Fe2O3与二氧化锰与二氧化锰(MnO2)、羟基氧化镍、羟基氧化镍(NiOOH)碱碱性电池性电池(均为单电子放电均为单电子放电)相比相比,高铁电池具有较高理论比容量。其主要高铁电池具有较高理论比容量。其主要电极还原反应式如下电极还原反应式如下:FeO42-+2.5H2O+3e-0.5Fe2O3+5OH-M
32、nO2+H2O+e-MnOOH+OH-NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-CompanyLogo铁铁的配位化合物的配位化合物硫硫氰根配位化合物根配位化合物氨配位化合物氨配位化合物氰氰根配位化合物根配位化合物卤离子配位化合物离子配位化合物羰羰基配位化合物基配位化合物铁能形成多种配合物，例如能形成多种配合物，例如铁能与能与CN-、F-、C2O42-、Cl-、SCN-等离子形成配合物。大多数等离子形成配合物。大多数铁的配合物呈八面体性，配位的配合物呈八面体性，配位数数为6。CompanyLogov1、氨配位化合物、氨配位化合物：铁铁的配位化合物的配位化合物CompanyLogo铁铁的配位化
33、合物的配位化合物v2、氰氰根配位化合物根配位化合物六六氰氰合合铁铁（）酸）酸钾钾使使亚铁盐亚铁盐与与KCN溶液反溶液反应应，得到，得到Fe(CN)2沉淀，沉淀，该该沉淀溶解在沉淀溶解在过过量的量的KCN溶液中：溶液中：FeS+2KCN=Fe(CN)2+K2SFe(CN)2+4KCN=K4Fe(CN)6从溶液中析出来的黄色晶体从溶液中析出来的黄色晶体K4Fe(CN)6.3H2O就叫六就叫六氰氰合合铁铁（）酸）酸钾钾，或称，或称为为亚铁氰亚铁氰化化钾钾，俗称黄血，俗称黄血盐盐。黄血。黄血盐盐在在373K时时失去所有的失去所有的结结晶水，形成白色的粉末晶水，形成白色的粉末K4Fe(CN)6，进进一步
34、加一步加热热即分解：即分解：K4Fe(CN)6=4KCN+Fe+N2+2C；黄血黄血盐盐在水溶液中很在水溶液中很稳稳定，只含有定，只含有K离子和离子和Fe(CN)64-离子，几乎离子，几乎检验检验不出不出Fe2+离子的存在。黄血离子的存在。黄血盐盐溶液遇到溶液遇到Fe3+离子，立即生成名离子，立即生成名为为普普鲁鲁士士蓝蓝（Prussianblue）的深）的深蓝蓝色沉淀，其化学式色沉淀，其化学式为为KFeFe(CN)6，六，六氰氰合合亚铁亚铁铁铁钾钾：K+Fe3+Fe(CN)64-=KFeFe(CN)6利用利用这这一反一反应应，可用黄血，可用黄血盐盐来来检验检验Fe离子的存在。普离子的存在。普
35、鲁鲁士士蓝蓝的的结结构构图图：CompanyLogov普普鲁鲁士士蓝蓝的的结结构构图图：图中表示了铁原子位于立方体的每图中表示了铁原子位于立方体的每个角顶，氰根位于每一条边上。一个角顶，氰根位于每一条边上。一半铁原子是铁（半铁原子是铁（），另一半铁原），另一半铁原子是铁（子是铁（）。每个）。每个CNCN- -配体，配体，N N原原子一方对着铁（子一方对着铁（）原子，）原子，C C原子一原子一方对着铁（方对着铁（）原子。每隔一个立）原子。每隔一个立方体在立方体中心含有一个方体在立方体中心含有一个K+K+离子。离子。普鲁士蓝俗称铁蓝，在工业上用作普鲁士蓝俗称铁蓝，在工业上用作燃料和颜料。燃料和颜料
36、。铁铁的配位化合物的配位化合物CompanyLogo铁铁的配位化合物的配位化合物v六六氰氰合合铁铁（）酸）酸钾钾用用氯氯气来氧化黄血气来氧化黄血盐盐溶液，把溶液，把Fe2+氧化成氧化成Fe3+，就可以得到深，就可以得到深红红色的色的K3Fe(CN)6六六氰氰合合铁铁（）酸）酸钾钾的晶体，或称的晶体，或称为铁氰为铁氰酸酸钾钾，俗称赤血，俗称赤血盐盐。2K4Fe(CN)6+Cl2=2KCl+2K3Fe(CN)6赤血赤血盐盐在碱性溶液中有氧化作用：在碱性溶液中有氧化作用：4K3Fe(CN)6+4KOH=4K4Fe(CN)6+O2+2H2O在中性溶液中赤血在中性溶液中赤血盐盐有微弱的水解作用。因此，使
37、用赤血有微弱的水解作用。因此，使用赤血盐盐溶液溶液时时，最好，最好现现用用现现配。配。K3Fe(CN)6+3H2O=Fe(OH)3+3KCN+3HCN赤血赤血盐盐溶液遇到溶液遇到Fe2+离子，立即生成名离子，立即生成名为腾为腾氏氏蓝蓝（Turnbullblue）的沉）的沉淀，其化学式淀，其化学式为为KFeFe(CN)6六六氰氰合合亚铁亚铁酸酸铁钾铁钾：K+Fe2+Fe(CN)63-=KFeFe(CN)6利用利用这这一反一反应应，可用赤血，可用赤血盐盐溶液来溶液来检验检验Fe2离子的存在。离子的存在。经结经结构研究构研究证证明，明，腾腾氏氏蓝蓝的的组组成与成与结结构和普构和普鲁鲁士士蓝蓝一一样样
38、。CompanyLogo铁铁的配位化合物的配位化合物v3、硫硫氰氰根配位化合物根配位化合物向向Fe3溶液中加入硫溶液中加入硫氰氰化化钾钾KSCN或硫或硫氰氰化化铵铵NH4SCN,溶液立即呈溶液立即呈现现出血出血红红色：色：Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-n(血红色血红色)n=16，随，随SCN-的的浓浓度而异。度而异。这这是是鉴鉴定定Fe3离子的离子的灵敏反灵敏反应应之一，之一，这这一反一反应应也常用于也常用于Fe3的比色分析。的比色分析。该该反反应应必必须须在酸性在酸性环环境下境下进进行，因行，因为为溶液的酸度小溶液的酸度小时时，Fe3会会发发生水解生成生水解生成Fe(OH)3而破坏
39、了硫而破坏了硫氰氰合合铁铁（）的配合物。）的配合物。CompanyLogo铁铁的配位化合物的配位化合物v4、卤卤离子配位化合物离子配位化合物 Fe3+离子能与卤素离子形成配位化合物，它和离子能与卤素离子形成配位化合物，它和F-离子有离子有较强的亲合力，当向血红色的较强的亲合力，当向血红色的Fe(SCN)n3-n配合物溶液配合物溶液中加入氟化钠中加入氟化钠NaF(NaF溶液的溶液的pH8)时，血红色的时，血红色的Fe(SCN)n3-n配离子被破坏，生成了无色的配离子被破坏，生成了无色的FeF63-配离配离子：子：Fe(SCN)63-+6F-=FeF63-(无色无色)+6SCN-原因：原因：较较强
40、强的的亲亲合力合力；降低了溶液的酸度降低了溶液的酸度使使血血红红色的配合色的配合物物Fe(SCN)n3-n解体了。解体了。在很在很浓浓的的盐盐酸中，酸中，Fe3+能形成四面体的能形成四面体的FeCl4-配离子：配离子：Fe3+4HCl=FeCl4-+4H+CompanyLogo铁铁的配位化合物的配位化合物v5、羰羰基配位化合物基配位化合物Fe(CO)5：铁铁在在373473K和和2.0310Pa下与一氧化碳下与一氧化碳CO作用，生成黄作用，生成黄色的液体五色的液体五羰羰基配位化合物：基配位化合物：Fe+5CO=Fe(CO)5在在Fe(CO)5配合物中，配合物中，Fe的氧化的氧化态为态为零，零，
41、Fe原子的价原子的价电电子数子数（3d64s2）是）是8个，它周个，它周围围的的5个配体个配体CO提供的提供的电电子数（每个子数（每个CO提供两个提供两个电电子）子）10个，加在一起个，加在一起满满足足18电电子子结结构构规则规则，是反，是反磁性磁性。CompanyLogo铁铁的配位化合物的配位化合物v金属金属羰羰基配合物的熔、沸点一般比常基配合物的熔、沸点一般比常见见的相的相应应金属化合物低，容易金属化合物低，容易挥发挥发，受，受热热易分解易分解为为金属和金属和CO，利用金属，利用金属羰羰基配合物的基配合物的这这些特性，可以制些特性，可以制备备纯纯度很高的金属。例如使度很高的金属。例如使Fe(CO)5的蒸气在的蒸气在473523K分解，可以得到含碳很低的分解，可以得到含碳很低的纯铁纯铁粉：粉：Fe(CO)5=Fe+5CO这这种种铁铁粉可用于制造磁粉可用于制造磁铁铁心和催化心和催化剂剂。CompanyLogo
