鐵絲在氧氣中燃燒為什麼只生成四氧化三鐵?它是混合物嗎?

2020-12-04 初中化學大師

初中的化學課堂上，我們學過，鐵絲在純氧中燃燒時只生成是Fe3O4。

而我們知道，鐵有三種氧化物：氧化亞鐵FeO、氧化鐵Fe2O3、四氧化三鐵Fe3O4，為什麼鐵絲在氧氣中燃燒只生成四氧化三鐵呢？另外，鐵的化合價只有兩種：+2和+3。怎麼會有三種氧化物呢？

在初中課堂上，聰明的老師們會這樣告訴你：Fe3O4可寫作FeO·Fe2O3，換句話說，相當於生成了兩種氧化物。這樣還合理的解釋了四氧化三鐵中鐵的化合價不是正整數（+8/3）的問題，我們可以說，四氧化三鐵中一部分鐵（FeO）是+2價，一部分鐵（Fe2O3）是+3價。

那麼Fe3O4到底是純淨物還是混合物？我們一起看下反應的過程。

實驗證明：低於150℃時，塊狀地鐵在乾燥空氣中並不發生反應；加熱至500℃時，則反應形成Fe3O4；若溫度再高，還可以形成Fe2O3；但在更高的溫度(約1400℃以上)加熱時，Fe2O3又能轉變為Fe3O4。

科學分析也證明：Fe3O4不是FeO與Fe2O3的混合氧化物，現經x射線研究證明Fe3O4是一種鐵(Ⅲ)酸鹽，即FeⅡFeⅢ[FeⅢO4]。也就是說，Fe3O4的確是純淨物!!!

（磁性四氧化三鐵）

什麼情況下，才能生成氧化亞鐵呢？

在高於575℃和氧氣壓強很低的情況下，鐵才與氧氣生成FeO。

另外在煉鋼爐裡，熔融的鐵水中通入氧氣，則鐵與氧氣反應生成的也是FeO而不是Fe3O4。因為鐵水表面O2始終處於過量狀態，所以能把鐵氧化成較高價態的Fe3O4， 而反應生成的Fe3O4立即被內部過量的鐵水還原成為FeO。

不知道你聽沒白了沒有，知識是發展的，目前階段，你清楚「Fe3O4是純淨物，鐵的化合價有+2和+3」就好了。

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