總鐵的定義
總鐵是鐵離子(二價(jià)鐵和三價(jià)鐵)及化合鐵的總和,測(cè)定總鐵的儀器叫總鐵測(cè)定儀,測(cè)定鐵離子的儀器叫鐵離子檢測(cè)儀、鐵離子測(cè)定儀、鐵離子分析儀等。鐵離子(ferri ion),金屬陽(yáng)離子,離子符號(hào)Fe3+。是鐵失去3個(gè)電子后形成的離子,是鐵的最穩(wěn)定離子,有中等強(qiáng)度的氧化性。同時(shí)也是一種重要的工業(yè)用劑。
鐵離子的化學(xué)性質(zhì)
鐵與硫、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸等反應(yīng)時(shí)失去兩個(gè)電子,成為+2價(jià)。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應(yīng),則被氧化成Fe3+。鐵與氧氣或水蒸氣反應(yīng)生成的Fe3O4,往往被看成FeO·Fe2O3,但實(shí)際上是一種具有反式尖晶石結(jié)構(gòu)的晶體,既不是混合物,也不是鹽。其中有1/3的Fe為+2價(jià),另2/3為+3價(jià)。鐵的+3價(jià)化合物較為穩(wěn)定。
鐵離子的氧化性是大于銅離子的,而鐵單質(zhì)可以還原銅離子,自然更能還原鐵離子了。還原性從大到?。篕、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。
氧化性從小到大:K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Sn4+、Pb2+、H+、Cu2+、Fe3+、Hg+、Ag+,其實(shí)這是按照金屬活動(dòng)性順序排列的。(注:Pt、Au 很穩(wěn)定,一般很難形成對(duì)應(yīng)的離子)
氯、氮等與其形成配合物時(shí),溶液顯黃色。而真正的六水合鐵離子為淺紫色。
另外,鐵在置換反應(yīng)中為+2價(jià)。
鐵離子與硫氰酸鉀
鐵離子與硫氰酸鉀
鐵離子的物理性質(zhì)
含F(xiàn)e3+的溶液-----不一定,形成不同的配合物 [Fe(H2O)6]3+為淡紫色,而 [FeCln]3-n(n=1~4)為黃色
注:中學(xué)一般認(rèn)為鐵離子是黃色的,實(shí)際是錯(cuò)誤的,嚴(yán)格來(lái)說(shuō)最正確的解釋應(yīng)該是六水合物的淡紫色,而其黃色來(lái)自于[Fe(H2O)6]3+水解后生成的[Fe(H2O)n(OH)6-n]3-n,溶液酸性較強(qiáng)時(shí)(pH<0),F(xiàn)e3+主要以淡紫色的[Fe(H2O)6]3+存在。如果使pH提高到2~3,水解趨勢(shì)就很明顯.
氫氧化鐵是紅褐色沉淀。
鐵離子的鑒別
鐵離子(Fe3+)的檢驗(yàn)方法:
(1)加苯酚顯紫紅色(絡(luò)合物)(1、2方程式見下)
(2)加SCN-(離子) 顯血紅色 (絡(luò)合物)
(3)加氫氧化鈉有紅褐色沉淀,從開始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH(常溫下):2.7~3.7
(4)NH4SCN試法:
Fe3+與SCN-生成血紅色具有不同組成的絡(luò)離子。堿能分解絡(luò)合物,生成Fe(OH)3沉淀,故反應(yīng)需要在酸性溶液中進(jìn)行。HNO3有氧化性,可使SCN-受到破壞,故應(yīng)用稀HCL溶液酸化試液。其他離子在一般含量時(shí)無(wú)嚴(yán)重干擾。
(5)K4Fe(CN)6試法:
Fe3+在酸性溶液中與K4Fe(CN)6生成藍(lán)色沉淀(以前為普魯土藍(lán)),但實(shí)際上它與前述滕氏藍(lán)系同一物質(zhì)。其他陽(yáng)離子在一般含量時(shí)不干擾鑒定。Co2+、Ni2+等與試劑生成淡藍(lán)色至綠色沉淀,不要誤認(rèn)為是Fe3+。
鐵離子與亞鐵離子
Fe2+ 亞鐵離子一般呈淺綠色,有較強(qiáng)的還原性,能與許多氧化劑反應(yīng),如氯氣,氧氣等。因此亞鐵離子溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用,儲(chǔ)存時(shí)向其中加入一些鐵粉(鐵離子有強(qiáng)氧化性,可以與鐵單質(zhì)反應(yīng)生成亞鐵離子) 亞鐵離子也有氧化性,但是氧化性比較弱,能與鎂、鋁、鋅等金屬發(fā)生置換反應(yīng)。
檢驗(yàn)方法
方法1:觀察。亞鐵離子,是綠色的,看的出來(lái)。
方法2:加入硫氰化鉀(不是硫氫化鉀),不顯血紅色.然后加入氯水,顯血紅色,則為亞鐵離子
離子方程式
2Fe2+ + Cl2 ==2Fe3+ +2Cl-
Fe3+ + 3SCN- ==Fe(SCN)3(絡(luò)合反應(yīng),是可逆的,兩種離子結(jié)合的比例不唯一,是檢驗(yàn)鐵離子的特征反應(yīng),亞鐵離子無(wú)此特性)
若想掩蔽鐵離子可使用氟化鈉(NaF),血紅色立即退去,生成更穩(wěn)定的絡(luò)合離子:
[Fe(SCN)6]3-(此物質(zhì)不唯一) + 6F- == [FeF6]-(無(wú)色)+ 6SCN-
方法3:加入氫氧化鈉溶液,生成白色沉淀,白色沉淀迅速變成灰綠色,最后,變成紅褐色。這證明有鐵離子。
方法4:向溶液中加入酸性高錳酸鉀,若褪色,亞鐵離子,不褪色,則為鐵離子。
方法5:向溶液中加入醋酸鈉,由于亞鐵離子遇醋酸鈉無(wú)現(xiàn)象,而鐵離子則發(fā)生雙水解,產(chǎn)生沉淀,再結(jié)合。
方法6:向兩種溶液中分別加入用硫酸酸化的溴水,振蕩,能使溴水褪色的是二價(jià)鐵的溶液,不能使溴水褪色的是鐵離子溶液。
離子方程式:2Fe2+ +Br2 = 2Fe3+ + 2Br-
方法7:向兩種溶液中加入苯酚,變紫色的是鐵離子的溶液(苯酚與三價(jià)鐵生成紫色的絡(luò)離子),不變紫色的是亞鐵離子的溶液。
離子反應(yīng)方程式:
Fe3+ + 6C6H5OH =[Fe(C6H5O)6]3- + 6H+。
方法8:在淀粉碘化鉀試紙上分別滴兩種溶液,變藍(lán)的是鐵離子的溶液(碘化鉀與鐵離子生成碘單質(zhì)使淀粉變藍(lán)),不變藍(lán)的是亞鐵離子溶液。
相關(guān)反應(yīng)
鐵與非氧化性酸反應(yīng)生成亞鐵離子 Fe +2HCl == FeCl2 + H2↑
亞鐵離子轉(zhuǎn)化成鐵單質(zhì) Fe2+ + Zn == Fe + Zn2+
鐵在氯氣中燃燒生成鐵離子 2Fe +3Cl2 === 2FeCl3
鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵單質(zhì) Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
鐵離子轉(zhuǎn)化成亞鐵離子 2Fe3+ + Fe ===3 Fe2+
亞鐵離子轉(zhuǎn)化成鐵離子 2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ +2Cl-
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