1樓：匿名使用者
鐵和氧氣反應的產物和反應溫度、氧濃度，鐵的形態和氧的通入量等因素有關，在鐵在o2中燃燒、和鐵件在高溫下煅打時，生成的是四氧化三鐵，如中學的鐵絲在氧氣中燃燒，鐵絲的鐵完全氧化成四氧化三鐵，鐵件在高溫時和水作用，其表面生成的也是四氧化三鐵，軋鋼時，紅熱的鋼鐵材料從機器**來用水冷卻時，表面也是黑色的，這黑色的氧化皮就是四氧化三鐵。 鐵在電化腐蝕中，其被氧化是階段性的，它由游離態在陽極被氧化成+2價，在和oh-接觸，轉化為fe（oh）2，而fe（oh）2在和空氣接觸就逐漸轉化成fe（oh）3，它們的部分分解脫水形成所謂的鐵鏽，鐵鏽的成分主要是fe2o3，但在卻氧條件時，鐵並未完全轉化成+3價態，往往可在鐵鏽的內部可觀察到黑色的成分，也就是在鐵鏽的裡層是缺氧的，其成分包含有fe3o4，，和鐵緊裹著的氧化層是feo，若斷開一生鏽的鐵棒，其橫截面可清晰地看到不同氧化帶的顏色圈，有的試樣的顏色圈的介面是很明顯的。 而在煉鋼中，在鐵水中通氧氣或富氧空氣時，鐵水被氧化成feo，這feo再和鐵水中的si，p、s、c等雜質反應，這是教科書上說得十分明白的，fe在這條件被氧化成fe的原因除通氧量的多少和通氧速率外，還有鐵是過量的因素既鐵水的溫度等都是相關的，所以，在學習鐵的有關性質時，不要被看似雜亂的知識所迷惑，要理清反應的條件，和具體反應的狀況，才能對反應產物為什麼是這而那有深刻的理解而不至迷惑不解。
如在鐵水中通入o2，有沒有可能生成fe3o4或fe2o3？，是有可能的，但如此高溫，和鐵水過量的條件下，他們也會有如下反應 fe2o3 +fe = 3feo。最終，產物還是feo。
2樓：教授王
這個是實驗結果。得到混合價態的氧化物。
為什麼鐵與氧氣生成的是四氧化三鐵不是三氧化二鐵
3樓：匿名使用者
初中化學一開始有一實驗—鐵絲在充滿氧氣的廣口瓶裡燃燒,火花四濺,激動人心。
教科書告訴我們,這個反應的產物是fe3o4。為什麼反應產物不是fe2o3或feo呢?若是
fe2o3或者feo該多好,初中生剛學化學,就遇到fe3o4這種混合價態的物質,有點難。可
是,該反應得到fe3o4卻是不爭的事實。乍一想,這個事實很容易解釋。大概是10年前吧
我讀到乙個中學教研員寫的文章,他是這樣解釋這個事實的:
從熱力學資料表可以查到②:出親分學燕從人,下金
鐵的氧化物
fe3o4(s)
fe2o3(s)
feo(s)
△g(298.2k)/ kj. mol1-1012.634
742.435
-245.933
他說:由以上資料可見,△g(fe3o4)<△g(fe2o3或feo),這說明鐵和氧氣化合生成
fe3o4是熱力學趨勢最大的,因此,鐵和氧的化合的產物是fe3o4,不是fe2o3或feo
我相信,這位教研員一定用這個解釋回答了許多中學老師的提問,因為這個疑問很容易
產生。而且,我也相信,也許,若提問的人學過化學熱力學,懂得化學反應的熱力學趨勢可以
用δg來度量,會不假思索地接受這個解釋。
然而,如果稍加思索,就會發現這個解釋有問題了。誰都知道,在常溫下,鐵生鏽,通常是
生成fe2o3呀!這說明,以上解釋肯定有問題。
8為什麼從以上資料不能直接說明哪乙個氧化物最穩定呢?fe3o4的生成自由能的負值(-△gm)最小,能否表明它是三種鐵氧化物中最穩定的呢?
我們通常確實說,乙個過程的-△g很大,表明該過程的自發性很大。但這是一種很籠
統的說法,並不能用來對比不同反應自發性。須知:對比,必須有可比性!這是乙個很簡單的
原理。譬如,誰也不會去對比體積和質量孰大孰小,因為他知道,體積和質量是兩個不同的物
理量,對比它們的數值大小毫無意義。其實,不同反應的△g,也可能跟體積與質量一樣不可
比,卻常常被人們忽略了。
要對比鐵和氧化合成各種氧化鐵的自發性大小,最簡單的理論模型是考察它們相互轉化
的自發性,即:單
3fe0(s)+202(g)fe2o2(s)01(1)
2feq()+2o2(g)+3fe2o2(s)
引用上列資料,
,身面出自
對於反應(1)△g(1)=△c(fe3o2)-3△g(feo)=一274.8 kj. mol
對於反應(2)△g(2)=3△gm(feo3)2ace(fe2o4)=-202.0 kjmol
m這表明,反應(1)和(2)的△g都小於零,都是自發的。因而,若將feo、fe3o4和fe2o3跟標
feo!這正與我們的經驗一致:氧氣充分時常溫下鐵生鏽得到的鐵鏽是feo的多
態的氧氣(p=100kpa)放進一體系,feo將自發地轉化為fe3o4,fe3o4又將自發地轉化為
從求取上面兩個轉化反應的標準摩爾自由能變化的關係式裡你一定已經發現,三種氧化
物的生成自由能並不是可以直接相減的,而是要乘以乙個係數,可見直接比較三種生成自由
能的差別(相當於相減)是沒有意義的,即:它們沒有可比性!
為考察在鐵絲裡發生燃燒反應得到的是哪一種氧化物,不能用常溫下的△g°,而要用燃
燒反應溫度下的△g°,因為△g°不像△h°和△s°,溫度對它有很大的影響。為得到鐵絲燃
燒的溫度,精確的方法當然是測量,但也可以用如下唾手可得的事實來估計:鐵絲在充滿氧氣
的廣口瓶裡燃燒時,鐵絲熔化了,而且產物feo4也是熔珠。可見,燃燒溫度已經達到鐵和
feo4的熔融溫度。查閱資料,鐵和fe3o4的熔融溫度分別為1800k和1870k,因此,若用
1800k下三種氧化物的生成自由能資料來估算,並假設熵變與焓變不隨溫度而變,可近似地
用吉布斯-亥姆霍茲方程由三種氧化物在常溫下的生成焓和標準熵來計算1800k下三種氧
化物的生成自由能:
物質△h(298k)/ ki. mol
sa(298k)/jmol-·k
fero(s)
1115.726
146.140
fe,o(s)
824.640
87.400
feo(s
-266.563
59.162
fe(s)
27.280
o2(g)
005.035
△1gm(1800k,fe2o1)=△hb(298k,fe2o2)-1800k×[evs(298k,b)]
=-493.34kj·mol1
△g品(1800k,fe2o2)=△h(298k,fe2o3)-1800
[σybsm(298k,b)]
沿=-330,158 kj. mol
△gr(18000)=h(298k,feo)-1800k×s=(298k.b)
的量=-139.419k,mol
從本文資料**的參考書上也可以直接查到1800k下三種氧化物的生成自由能, 它們
分別為:4g(1800k,fe2o4)=-550.863kj·mol-1,△1ga(1800k,fe2o3)=-354.207
kj·mol-1和△gm(1800k,feo)=-144.508 kjmol-1。這些資料與上述近似計算的結果
稍有差別,這是由於近似計算忽略了生成焓與標準熵隨溫度的變化等因素,但相差並不太大
(相對偏差分別為-10%、-7%和-4%),可見一般而言這種近似計算還是合理的。不過,既
然我們可以查到1800k下的生成自由能,不妨用它們來計算。
用1800k下的生成自由能資料重複計算反應(1)和反應(2)在1800k下的標準摩爾反
應自由能變化,得到
反應(1):△g(1800k,1)=△ga(fe2o4)-3gm(feo)=207.3 kk.mol1
反應(2):△g(1800k,2)=3△ag(fe2o3)-2△g(fe3o)=+39.10k1,mol-1
計算結果表明:在1800k(鐵燃燒溫度左右),p(o2)=p下,feo氧化為fe3o4的反應是自
發的,而fe3o4繼續氧化為fe2o3是不自發的,即其逆反應,fe2o3脫氧轉化為fe3o4是自發
的。結論:鐵絲在充滿氧氣的廣口瓶裡燃燒的產物是fe3o4△還可以證明,在1800k左右相
當大的溫度範圍內,例如1600~2200k,這兩個反應的自發性不會改變,而溫度過低,將得到
fe2o3,溫度過高,將得到feo,其基本原因是t△s°隨溫度的改變,溫度越高,越容易發生脫
氧反應,計算方法相似,從略。
,,你可能會擔心,隨著燃燒反應不斷進行,氧氣分壓漸次降低,從標態轉為非標態,會不會
改變轉化反應的自發性而得到另兩種氧化物呢?通過如下計算可說明不必擔心:
反應(1):△g(1800k)=- tink°=一rtlm[p(o2)平衡/p]-12部,的
[p(o2)平衡/°]12=exp-△g/rt
=exp[207340pam3mo21/(8.314pam3mol-1.k+1×298.15k)
2.120×1036
p(o2)平衡=p°×(2.12×1036)-2
≈2×10-68p
這表明,氧和鐵反應生成fe3o4的反應達到平衡時氧的分壓為2×10-68pa,換言之,只
要氧氣的分壓高於2×1068pa,反應(1)都將向右進行,而2×10-68pa是乙個根本不可能達
到的微乎其微的氧分壓,這就表明,不管氧氣消耗後氧分壓如何下降,也不會改變反應(1)向
右進行的自發性。至於反應(2),是向左自發的反應,氧分壓的下降只會增強fe2o3脫氧生成
fe3o4的自發性,不必再去計算了。
4樓：散落吧千本櫻雪
常溫狀態下，鐵與氧氣就是生成三氧化二鐵的。
鐵與高溫水蒸氣會生成四氧化三鐵。
至於燃燒狀態下的話，是生成四氧化三鐵的，我覺得應該可以根據氧氣的氧化性強弱來解釋,氧氣的氧化性強,但是又不是特別強,它可以把鐵氧化,鐵有變價,即+2,+3價,在鐵被氧氣氧化的時候,他們一起被表現出來,所以就有四氧化三鐵了.
5樓：匿名使用者
鐵在空氣中緩慢氧化生成三氧化二鐵，而鐵在純度較高的氧氣中點燃生成四氧化三鐵。
6樓：匿名使用者
與氧氣劇烈反應時產生生成四氧化三鐵,緩慢氧化則是三氧化二鐵。
鐵在氧氣中燃燒為什麼生成四氧化三鐵，而不是氧化鐵或三氧化二鐵
7樓：匿名使用者
鐵與空氣接觸就
會在其表面上形成氧化物，此時，氧化物膜本身的化學內組成並非均勻。容如一塊低碳鋼可以為三種氧化物膜所覆蓋：與金屬接觸的是feo，與空氣接觸的一側是fe2o3，中間則是fe3o4.
更確切地說，也許是三種氧化物的飽和固溶體的混合物構成鋼鐵表面的氧化膜層。
三氧化二鐵是鐵鏽的主要成分。鐵鏽的主要成因是鐵金屬在雜質碳的存在下，與環境中的水分和氧氣反應，鐵金屬便會生鏽。
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