氧化亞鐵

氧化亚铁

铁的氧化物之一
氧化亚铁,是铁的氧化物之一,其外观呈黑色粉末,化学式为FeO,由氧化态为II价的铁与氧共价结合,矿物形式为方铁矿(wüstite)。氧化亚铁经常容易与铁锈混淆,但铁锈的主要成分为水合氧化铁,氧化亚铁属于非整比化合物,其中铁和氧元素的比例会发生变化,范围从Fe0.84O到Fe0.95O。
    中文名:氧化亚铁 外文名:ferrous oxide 别名:方铁矿 化学式:FeO 分子量:71.8444 熔点:1367 水溶性:不溶于水 密度:5.7 外观:黑色粉末 应用:色素、化妆品、刺青墨水等

化学性质

还原性

隔绝空气加热会歧化为铁单质和四氧化三铁,在空气中加热会被氧化为氧化铁或四氧化三铁。

氧化性

(高温下)被CO、H、Al、C、Si等还原。

铁的其它氧化物

氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)、四氧化三铁(Fe3O4)。

结构

氧化亚铁属于立方晶系(类似于氯化钠晶体结构),每个铁原子周围连接着6个氧原子形成八面体型配位,每个氧原子周围也以同样的情况连接着6个铁原子。

出现非整比化合物的原因在于,由于二价铁很容易被氧化为三价铁,导致FeO中少量二价铁被替换为三价铁,占据晶格中的四面体空隙。

在低于200K时,氧化亚铁的晶体结构会发生微小变化,变为方,并且具有反铁磁性。

FeO中,铁显+2价。

合成方法

1、制备FeO可以在隔绝空气条件下加热草酸亚铁制得:

(1)FeC2O4→FeO+CO↑+CO2↑加热后的样品需要被冷却以防止歧化反应的发生。

(2)整比的FeO可以通过加热Fe0.95O与金属铁,在770℃和36kbar压力条件下生成。

(3)FeO也可以在900℃条件下通过氧化铁与一氧化碳反应(在还原焰中加热氧化铁)得到:Fe2O3+CO→2FeO+CO2

2、称取16g三氧化二铁和28g铁粉(使用前用氢气在450℃还原1h以除去表面氧化膜)用粉碎机充分混合后,装入铁坩埚中,将铁坩埚放入反应管。

为了排除体系内空气,以50mL/min流速长时间通入氩气之后,在900℃加热20h,然后将坩埚降到反应管的冷却部位冷却,反应以两步固相反应表达是适当的,因为(1)式中得到的磁铁矿呈稳定状态,所以式(2)的反应难以进行,因此铁粉用量要比化学计算量多得多。

生成物的纯度低,杂质中含四氧化三铁和金属铁等。

3、称取50g草酸亚铁FeC2O4·2H2O于真空中在200℃加热20h使其充分脱水,将脱水后的试样(FeC2O4)装入铁坩埚中,将铁坩埚放到反应管中。

为了除去体系中的空气,以50mL/min流速长时间通入氩气之后,在同一氩气流中在反应温度900℃加热15h,这个热分解反应产生的气体是CO∶CO2=1∶1的混合气体;因此根据热分解条件,可以是还原反应或者也可能是氧化反应,所以必须尽快地将分解产生的气体排出,同时必须使氧气分压处于低真空或在惰性气体流通的情况下进行反应。

生成物的纯度高,经X射线测试,证明得到的是非常近似于FeO的方铁矿。

相关反应

FeO在低于575℃的条件下具有热不稳定性,可以分解生成铁和FeO(注明前面发这个反应生成只有→没有═,而且如果有催化剂,催化剂写在→上面,反应条件写在→下面,反应条件都没有)。

4FeO═加热═Fe+Fe3O4

FeO可与一些元素单质反应,而被还原为铁单质:

Si+2FeO═SiO2+2Fe

Mn+FeO═MnO+Fe

2P+5FeO═P2O5+5Fe

FeO可溶于盐酸或稀硫酸,并分别生成氯化亚铁和硫酸亚铁:

FeO+2HCl═FeCl2+HO

FeO+H2SO4═FeSO4+HO

草酸亚铁加热制取,草酸亚铁受热分解,生成氧化亚铁、一氧化碳和二氧化碳:

FeC2O4═加热═FeO+CO↑+CO2

这里制得的氧化亚铁是能自燃的黑色粉末,它在低于848K时不稳定:

FeO+CO=高温=Fe+CO2

验证方法

方法1

1、先用过量稀硫酸酸溶解固体,使其转化成溶液;

2、再向上述溶液中滴加KSCN溶液无血红色,说明无三价铁;

3、再向2步所得溶液中滴加高锰酸钾溶液,如出现血红色,说明出现了三价铁,说明第1步中所得溶液中有二价铁,从而证明有FeO存在。

方法2

试剂:用稀硫酸和KMnO4溶液,

过程:稀硫酸浸取待测物,如溶液使得KMnO褪色,说明有FeO。

主要用途

氧化亚铁可以被用作色素,在化妆品和刺青墨水中都有应用,也应用于瓷器制作中使釉呈浅绿色,可用作催化剂以及用于制玻璃、搪瓷、炼钢等。

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