铁离子 - DGSO百科
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铁离子 百科内容来自于: 百度百科

介绍

铁是一变价元素,常见价态为+2和+3.

化学性质

铁与硫、硫酸铜溶液盐酸稀硫酸等反应时失去两个电子,成为+2价。与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应,则被氧化成Fe3+(三价铁)。铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4,往往被看成FeO·Fe2O3或Fe(FeO2)2,但实际上是一种具有反式尖晶石结构的晶体,既不是混合物,也不是盐。其中有1/3的Fe为+2价,另2/3为+3价。铁的+3价化合物较为稳定。通常无特别说明“铁离子”指的是3价铁离子。
离子的氧化性是大于铜离子的,而铁单质可以还原铜离子,自然更能还原铁离子了。还原性从大到小:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。
氧化性从小到大:K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Sn4+、Pb2+、H+、Cu2+、Fe3+、Hg+、Ag+、Pt、Au,其实这是按照金属活动性顺序排列的。
氯、氮等与其形成配合物时,溶液显黄色。而真正的六水合铁离子为浅紫色。
另外,铁在置换反应中为+2价。
铁离子与硫氰酸钾

铁离子与硫氰酸钾

物理性质

含Fe2+的溶液------ 浅绿色(很不明显,且很容易被氧化,久置会被氧化为三价)
含Fe3+的溶液-----不一定,形成不同的配合物 [Fe(H 2O) 6] 3+淡紫色,而 [FeCl n] 3-n(n=1~4)为 黄色
**注:中学一般认为三价铁离子是黄色的,实际是错误的,严格来说最正确的解释应该是六水合物的淡紫色
氢氧化铁是红褐色沉淀。

鉴别

二价铁离子

亦称亚铁离子(Fe2+)
检验方法
(1)加K3[Fe(CN)6](六氰合铁(Ⅲ)酸钾,俗称赤血盐)溶液,生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀(滕氏蓝):
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- =Fe3[Fe(CN)6]2↓
或K4[Fe(CN)6](六氰合铁(Ⅱ)酸钾,俗称黄血盐)溶液,也会生成蓝色沉淀(普鲁士蓝):
4Fe2+ + 3[Fe(CN)6]4- =Fe4[Fe(CN)6]2↓
(X衍射图谱证明两种蓝色沉淀是同一种物质)
(2)加SCN-(离子),不显血红色,通入氯气后,显血红色。
(3)加入NaOH(aq),产生白色絮状沉淀Fe(OH)2,其在空气中迅速变为灰绿色,最终成为红褐色沉淀Fe(OH)3:
方程式 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
(4)邻二氮菲试法
Fe2+与邻二氮菲(phen)在弱酸性溶液中生成稳定的橙红色可溶性络合物,一些阳离子因与试剂生成的络合物都不是红色,顾不妨碍鉴定。

三价铁离子

(Fe3+)的检验方法:
(1)加苯酚显紫红色(络合物)(1、2方程式见下)
(2)加SCN-(离子) 显血红色 (络合物)
(3)加氢氧化钠有红褐色沉淀,从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH(常温下):2.7~3.7
(4)NH4SCN试法:
Fe3+与SCN-生成血红色具有不同组成的络离子。碱能分解络合物,生成Fe(OH)3沉淀,故反应需要在酸性溶液中进行。HNO3有氧化性,可使SCN-受到破坏,故应用稀HCL溶液酸化试液。其他离子在一般含量时无严重干扰。
(5)K4Fe(CN)6试法:
Fe3+在酸性溶液中与K4Fe(CN)6生成蓝色沉淀(以前为普鲁土蓝),但实际上它与前述滕氏蓝系同一物质。其他阳离子在一般含量时不干扰鉴定。Co2+、Ni2+等与试剂生成淡蓝色至绿色沉淀,不要误认为是Fe3+。

Fe3+与Fe2+

Fe2+ 亚铁离子一般呈浅绿色,有较强的还原性,能与许多氧化剂反应,如氯气,氧气等。因此亚铁离子溶液最好现配现用,储存时向其中加入一些铁粉(三价铁离子有强氧化性,可以与铁单质反应生成亚铁离子) 亚铁离子也有氧化性,但是氧化性比较弱,能与镁、铝、锌等金属发生置换反应。
检验方法:
方法1:观察。亚铁离子,是绿色的,看的出来。
方法2:加入硫氰化钾(不是硫氢化钾),不显血红色.然后加入氯水,显血红色,则为亚铁离子
反应离子方程式:
2Fe2+ + Cl2 ==2Fe3+ +2Cl-
Fe3+ + 3SCN- ==Fe(SCN)3(络合反应,是可逆的,两种离子结合的比例不唯一,是检验三价铁的特征反应,二价铁无此特性)
若想掩蔽三价铁离子可使用氟化钠(NaF),血红色立即退去,生成更稳定的络合离子:
[Fe(SCN)6]3-(此物质不唯一) + 6F- == [FeF6]-(无色)+ 6SCN-
方法3:加入氢氧化钠溶液,生成白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后,变成红褐色。这证明有铁离子。
方法4:向溶液中加入酸性高锰酸钾,若褪色,则有二价铁,不褪色,则为三价铁。
方法5:向溶液中加入醋酸钠,由于二价铁遇醋酸钠无现象,而三价铁则发生双水解,产生沉淀,再结合。
方法6:向两种溶液中分别加入用硫酸酸化的溴水,振荡,能使溴水褪色的是二价铁的溶液,不能使溴水褪色的是三价铁溶液。
离子方程式:2Fe2+ +Br2 = 2Fe3+ + 2Br-
方法7:向两种溶液中加入苯酚,变紫色的是三价铁的溶液(苯酚与三价铁生成紫色的络离子),不变紫色的是二价铁的溶液。
离子反应方程式:
Fe3+ + 6C6H5OH =[Fe(C6H5O)6]3- + 6H+。
方法8:在淀粉碘化钾试纸上分别滴两种溶液,变蓝的是三价铁的溶液(碘化钾与三价铁生成碘单质使淀粉变蓝),不变蓝的是二价铁溶液。

相关反应

铁与非氧化性酸反应生成亚铁离子 Fe +2HCl == FeCl2 + H2↑
亚铁离子转化成铁单质 Fe2+ + Zn == Fe + Zn2+
铁在氯气中燃烧生成三价铁离子 2Fe +3Cl2 === 2FeCl3
三价铁转化为铁单质 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
铁离子转化成亚铁离子 2Fe3+ + Fe ===3 Fe2+
亚铁离子转化成铁离子 2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ +2Cl-

其他

一、显色法
1.可溶性硫氰化物法(这是高中化学最常用的方法)
用2支试管分取两种溶液各少量,分别滴入可溶性硫氰化物(如KSCN、NaSCN、NH4SCN)等溶液,变血红色的是三价铁溶液:
不变血红色的是二价铁溶液,因为Fe与SCN生成的络合物Fe(SCN)2为无色
2.加碱法
取三价铁与二价铁溶液分别加入碱液(如氨水、氢氧化钠、氢氧化钾溶液),生成红褐色沉淀的是三价铁溶液。
(加氨水)Fe 3++3NH3·H2O<===>Fe(OH) 3↓+3NH 4 +,现象红褐
(加强碱)Fe 2++2OH - === Fe(OH) 2↓,
现象:[span]生成白色沉淀并立即转变为绿色,最后变为红褐色的是二价铁溶液,
(加氨水)Fe 2+ +2NH3·H2O=Fe(OH) 2↓+2NH4 +,现象白至绿
(加强碱)Fe 2+ +2OH -=Fe(OH) 2↓,现象白至绿
4Fe(OH) 2+2H2O+O 2=4Fe(OH) 3↓,现象红褐
3.苯酚法
在盛苯酚溶液的2支试管中分别滴入几滴三价铁与二价铁溶液,变紫色的是三价铁的溶液(苯酚与Fe3+生成紫色的络离子),不变紫色的是二价铁的溶液。
Fe 3++6C6H5OH=[Fe(C6H5O) 6] -+6H +
4.赤血盐法
取三价铁和二价铁溶液分别滴入赤血盐溶液,出现滕氏蓝沉淀的是二价铁溶液,无滕氏蓝沉淀生成的是三价铁溶液,
3Fe+2[Fe(CN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2↓, 滕氏蓝
5.黄血盐法
取三价铁和二价铁溶液,分别滴入黄血盐溶液,出现普鲁士蓝沉淀的是三价铁的溶液,无普鲁士蓝沉淀生成的是二价铁的溶液。
4Fe+3Fe(CN)6=Fe4[Fe(CN)6]3↓, 普鲁士蓝