氟、氯、溴、碘单质的氧化性依次减弱,与金属铁反应的难易程度也不同。铁与氯气化合(如铁在氯气中燃烧),生成三氯化铁。铁与溴、碘反应,在不同条件下,可能形成不同价态的铁的溴化物、碘化物。
液溴与铁作用,放热生成三溴化铁。
Fe + Br2 →
FeBr3
铁与溴或溴化氢反应也可以生成溴化亚铁。
Fe
+ Br2 -- 40℃→
FeBr2
溴化亚铁与溴在170-200°C时反应也可以得到溴化铁。
FeBr2 +
Br2 → 2
FeBr3
溴化铁至200°C以上容易分解,煮沸其水溶液也会使其分解,生成溴化亚铁和溴。
2FeBr3 →2FeBr2 +
Br2
碘与铁反应,并非只能生成碘化亚铁FeI2
,还可生成八碘化三铁。把铁粉与碘粉混在一起研磨时,则生成相当于Fe3I8的产物。一种制造碘化钠的方法,其中间产物就是八碘化三铁。该方法是:以碘、铁屑的质量比3.3:1进行反应。先将洗净的铁屑加入反应器内,再加水(水量与铁屑质量比为7:1),而后分批加入碘片,反应时产生大量的热,在反应器外要用冷水冷却,使其温度低于65℃,待溶液呈淡绿色后,加入第二批碘,过滤除去铁屑,再加入碘反应即生成八碘化三铁。
Fe + I2 →
FeI2
3FeI2
+ I2 → Fe3I8
在另一容器中加入碳酸氢钠溶液,在搅拌下缓慢加入八碘化三铁反应,有二氧化碳气体逸出。反应溶液经静置,吸出上层清液,蒸发浓缩至70~72°Bé,趁热过滤,经冷却结晶、离心分离、干燥,即制得碘化钠成品。
Fe3I8 +
8NaHCO3→ 8NaI + Fe3O4 +
4H2O + 8CO2↑
物质间的相互作用与转化,有些十分复杂,作用的现象、产物不仅决定于反应物的本性,还受反应条件的影响。上述卤素单质与铁的作用就是一个例子。不能认为碘的氧化性比氯溴,弱,只能生成碘化亚铁,溴与铁作用只能生成溴化铁。在运用物质作用和转化的一般规律时,需要注意反应条件的影响。例如,不能认为铁与氧气作用的生成物都是四氧化三铁。铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,纯氧顶吹炼钢,吹进铁水的氧气与铁作用主要是生成氧化亚铁FeO。常温下铁锈蚀生成的是氧化铁的水合物Fe2O3·
H2O。
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