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亞鐵離子（有較強(qiáng)還原性的金屬陽(yáng)離子）

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亞鐵離子

有較強(qiáng)還原性的金屬陽(yáng)離子

亞鐵離子（ferrous ion），金屬陽(yáng)離子，離子符號(hào)Fe。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)。

基本信息

中文名	亞鐵離子
外文名	Ferrous ion
外觀	水合亞鐵離子呈淺綠色
性質(zhì)	有較強(qiáng)的還原性
別名	Fe2+

簡(jiǎn)介

亞鐵離子的顏色

共價(jià)化合物是依靠共用電子對(duì)形成分子的化合物。當(dāng)兩種非金屬元素的原子形成分子時(shí)，由于兩個(gè)原子都有通過得電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，它們得電子的能力差不多，誰(shuí)也不能把對(duì)方的電子奪過來(lái)，這樣兩個(gè)原子只能各提供一個(gè)電子形成共用電子對(duì)，在兩個(gè)原子的核外空間運(yùn)動(dòng)，電子帶負(fù)電，原子核帶正電。兩個(gè)原子的原子核同時(shí)吸引共用電子對(duì)，產(chǎn)生作用力，從而形成了一個(gè)分子。由于兩個(gè)原子對(duì)電子的吸引能力不一樣，共用電子對(duì)總是偏向得電子能力強(qiáng)的一方，這一方的原子略顯負(fù)電性，另一方的原子略顯正電性，作為整體，分子仍顯電中性。比較典型的共價(jià)化合物是水、氯化氫以及二氧化碳。共用電子對(duì)總是偏向氧原子的一方，偏離氫原子的一方。共價(jià)化合物一般硬度小，熔沸點(diǎn)低。某些單質(zhì)的分子也是依靠共用電子對(duì)形成的。例如氯氣的分子就是由兩個(gè)氯原子各提供一個(gè)電子形成共用電子對(duì)，電子對(duì)同時(shí)受兩個(gè)原子核的作用形成氯分子。由于同種原子吸引電子能力相仿，電子對(duì)不偏向任何一方。

物質(zhì)特性

在化學(xué)上面叫“亞”的物質(zhì)的化合價(jià)一定比其的最高的化學(xué)價(jià)低（如亞鐵離子、鐵離子；氧化亞鐵、氧化鐵），但是不一定是處于中間的化合價(jià)；或比最穩(wěn)定的化合價(jià)低（如氯的化合價(jià)就有-1 0 +1 +3 +5 +7化學(xué)價(jià)，+7價(jià)為它的最高的化合價(jià)，+5為最穩(wěn)定化合價(jià)，只有+3才被稱為“亞”）。

注意：亞鐵鹽水溶液大多為淺綠色，但是氫氧化亞鐵[Fe(OH)]為難溶于水的白色固體。

生產(chǎn)方法

1、硫酸法：硫酸與母液混合，用蒸汽加熱至80℃時(shí)，將廢鐵屑溶解于反應(yīng)液中，將反應(yīng)生成的微酸性硫酸亞鐵溶液經(jīng)澄清去除雜質(zhì)后，再經(jīng)冷卻結(jié)晶、離心脫水，制得硫酸亞鐵。其Fe+HSO→FeSO+H↑。

2、鈦白副產(chǎn)法：將硫酸分解鈦鐵礦制造鈦白粉生產(chǎn)中經(jīng)沉淀、冷凍、分離的副產(chǎn)硫酸亞鐵，經(jīng)重結(jié)晶精制，制得硫酸亞鐵成品。其FeTiO+2HSO→FeSO+TiOSO+TiOSO+2HO。

實(shí)驗(yàn)

例如氯化氫（HCI）、水（HO）等。

試樣名稱

化學(xué)組成

新鮮濾膜

FeO·5HO或Fe(OH)·HO

銹球內(nèi)部物質(zhì) FeO·HO或Fe(OH) 新鮮濾膜 FeO·5HO或Fe(OH)·2HO

為試驗(yàn)結(jié)果。由圖可見，有新鮮濾膜的銹球，降鐵效果良好。而洗去濾膜的銹球則除鐵效果很差，并且具有與新濾料相同的特征，它表明只有銹球表面疏松的濾膜物質(zhì)才具有催化活性，而銹球內(nèi)總密實(shí)的物質(zhì)則沒有催化活性。濾料表面這種具有催化活性的疏松的鐵質(zhì)濾膜，稱為鐵質(zhì)活性濾膜。

實(shí)驗(yàn)表明，新鮮的鐵質(zhì)活性濾膜的催化活性最強(qiáng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，鐵質(zhì)濾膜逐漸老化，其催化活性也逐漸減退。實(shí)驗(yàn)是用成熟濾料進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5。停運(yùn)幾天以后，成熟濾料的除鐵效能已大大降低，表明鐵質(zhì)濾膜會(huì)隨時(shí)間逐漸老化而喪失其催化活性。銹球內(nèi)部的密實(shí)物質(zhì)，正是由老化的鐵質(zhì)濾膜長(zhǎng)期積累而成。所以，濾料表面鐵質(zhì)活性濾膜的催化作用只有在連續(xù)的除鐵過程中才能實(shí)現(xiàn)。濾料表面的鐵質(zhì)活性濾膜在過濾除鐵過程中得到新的補(bǔ)充，從而在原來(lái)的濾膜上不斷覆蓋上新的濾膜，這使濾膜始終保持新鮮而具有很高的催化活性。舊的濾膜則逐漸老化喪失催化活性，久之便成為濾料表面密實(shí)的附著物。濾料表面的鐵質(zhì)活性濾膜的不斷更新，是銹砂接觸氧化除鐵過程正常進(jìn)行的必要條件。

已經(jīng)明了，鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化除鐵的過程，首先是濾膜離子交換吸附水中的亞鐵離子，可表示如下：

Fe(OH)·2HO+Fe2+=Fe(OH)(Ofe) ·2HO+H

當(dāng)水中有溶解氧時(shí)，被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化下迅速地水解和氧化，從而使催化劑得到再生，反應(yīng)生成物又作為催化劑參與反應(yīng)，所以鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化除鐵是一個(gè)自動(dòng)催化過程。

Fe(OH)(Ofe) ·2HO+1/4·O+9/2 ·HO= 2Fe(OH)3·2HO+ H

收集反沖洗水中的鐵泥進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中基本上不含亞鐵化合物。它表明被活性濾膜吸附的亞鐵離子能被迅速地氧化為高鐵。

結(jié)論

按照鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化除鐵是一個(gè)自動(dòng)催化過程的概念，在過濾除鐵過程中被截留于濾層中的鐵質(zhì)由于具有催化作用，應(yīng)能使濾層的接觸氧化除鐵能力得到提高。情況確實(shí)如此。圖6為除鐵過程中，水的含鐵濃度沿濾層深度方向分布的變化情況。其中曲線1為濾層反沖洗后1小時(shí)的濃度分布情況，曲線2為反沖洗后36小時(shí)的情況。由圖可見，曲線2較曲線1的位置上移，表明隨著鐵質(zhì)在濾層中的積累，濾層的接觸氧化除鐵能力有明顯的提高，它證實(shí)了鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化除鐵是自動(dòng)催化過程的結(jié)論。

成熟濾層

成熟濾層的接觸氧化除鐵速率。

水中的亞鐵離子在成熟濾層中被去除，經(jīng)歷以下諸步驟：

上述諸步驟中，反應(yīng)速度最慢者將成為除鐵速率的控制步驟。實(shí)驗(yàn)表明，亞鐵離子向?yàn)V料表面擴(kuò)散可能是除鐵速率的控制因素。實(shí)驗(yàn)還表明，濾料上活性濾膜只以外表面吸附水中的亞鐵離子。

根據(jù)菲克定律，亞鐵離子向?yàn)V膜表面擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)散速率與水中和濾膜表面的亞鐵離子濃度差(C-C’)成正比，與濾膜表面的邊界層厚度σ成反比。如果將擴(kuò)散速率作為除鐵速率，并認(rèn)為C’很小可忽略不計(jì)，則

-dc/dt=DS/D(C-C’)≈DS/σ·C　(1)

式中　t——時(shí)間，t=ml/u；

l——濾層的厚度；

m——濾層孔隙度；

u——濾速；

D——擴(kuò)散系數(shù)；

S——單位體積濾層中濾膜的外表面積，S=6a(1-m)/d；

d——濾料粒徑；

a——濾料的形狀系數(shù)；

σ——邊界層厚度；

C’——濾膜表面上的亞鐵離子濃度。

將上列各參數(shù)代入式(1)得

-dc/dι=βC　(2)

β=6Dam(1-m)/ σdu　(3)

式中β稱為濾層的接觸催化活性系數(shù)。

當(dāng)水在濾層中呈層流狀態(tài)流動(dòng)時(shí)，可以認(rèn)為邊界層厚度為一定值(σ=const)，由式

亞鐵制備

亞鐵制備與用途。

制備

在實(shí)驗(yàn)室中，可以用硫酸銅溶液與鐵反應(yīng)獲得。

1、鋼鐵在電鍍或加涂層前，會(huì)先放入硫酸中酸洗，產(chǎn)生大量的硫酸亞鐵副產(chǎn)物。

2、以鈦鐵礦生產(chǎn)二氧化鈦時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸亞鐵。

3、硫酸亞鐵還可從黃鐵礦的氧化，或鐵與硫酸反應(yīng)制備（將稀硫酸加入鐵屑而得）。

將稀硫酸加入鐵屑而得。

結(jié)晶時(shí)的水溶液溫度<56.6"C：時(shí)為七水鹽，56.6～64.4℃時(shí)為四水鹽，>64.4℃時(shí)為一水鹽。

作用用途

用于制鐵鹽、氧化鐵顏料、媒染劑、凈水劑、防腐劑、消毒劑等；

醫(yī)藥上作抗貧血藥、局部收斂劑及補(bǔ)血?jiǎng)捎糜谧訉m肌瘤引起的慢性失血；

分析試劑及制鐵氧體原料；

作為飼料添加劑的鐵強(qiáng)化劑；

農(nóng)業(yè)上可用作農(nóng)藥，能防治小麥黑穗病，蘋果和梨的疤痂病、果樹的腐爛病；食用級(jí)用作營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑，如鐵質(zhì)強(qiáng)化劑、果蔬發(fā)色劑。

也可用作肥料，能除去樹干的青苔及地衣。是制造磁性氧化鐵、氧化鐵紅和鐵藍(lán)無(wú)機(jī)顏料、鐵催化劑及聚硫酸鐵的原料。

此外還用作色譜分析試劑等。

水含鐵度

地下水含鐵濃度。

地下水含鐵濃度14mg/l；溶解氧濃度7～8mg/l；濾速10m/h。

亞鐵實(shí)驗(yàn)

Fe從開始沉淀到沉淀完全時(shí)溶液的pH（常溫下）：7.6~9.6。

Fe(OH)沉淀氧化為為Fe(OH)時(shí)顏色變化為白色到灰綠色再到紅褐色。

在實(shí)驗(yàn)室中如果想制取Fe(OH)，可以以FeCl和NaOH為原料。先煮沸FeCl和NaOH溶液，再用長(zhǎng)滴管吸入NaOH溶液并將其伸入FeCl溶液液面以下，就可制得Fe(OH)。

注意事項(xiàng)

危險(xiǎn)性

健康危害：對(duì)呼吸道有刺激性，吸入引起咳嗽和氣短。對(duì)眼睛、皮膚和粘膜有刺激性。誤服引起虛弱、腹痛、惡心、便血、肺及肝受損、休克、昏迷等，嚴(yán)重者可致死。

環(huán)境危害：對(duì)環(huán)境有危害，對(duì)水體可造成污染。

急救措施

皮膚接觸：脫去污染的衣著，用大量流動(dòng)清水沖洗。

眼睛接觸：提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。

吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。

食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。

消防措施

有害燃燒產(chǎn)物：氧化硫。

滅火方法：消防人員必須穿全身防火防毒服，在上風(fēng)向滅火。滅火時(shí)盡可能將容器從火場(chǎng)移至空曠處。然后根據(jù)著火原因選擇適當(dāng)滅火劑滅火。

應(yīng)急處理

應(yīng)急處理：隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴防塵口罩，穿一般作業(yè)工作服。不要直接接觸泄漏物。

小量泄漏：避免揚(yáng)塵，小心掃起，收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。

大量泄漏：收集回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。

包裝儲(chǔ)存

在夏天保質(zhì)期30天，價(jià)格便宜，脫色效果好，絮凝礬花大，沉降快。外包裝分別有:50公斤和25公斤編織袋硫酸亞鐵廣泛用于漂染、電鍍廢水的處理，是一種高效的凈水絮凝劑，特別應(yīng)用于漂染廢水的脫色處理，效果更佳；可用做一水硫酸亞鐵的原料，一水硫酸亞鐵廣泛應(yīng)用于飼料業(yè)；是電鍍廢水高效絮凝劑聚合硫酸鐵的最主要原材料。操作注意事項(xiàng)：密閉操作，局部排風(fēng)。防止粉塵釋放到車間空氣中。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。避免產(chǎn)生粉塵。避免與氧化劑、堿類接觸。配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。防止陽(yáng)光直射。包裝必須密封，切勿受潮。應(yīng)與氧化劑、堿類等分開存放，切忌混儲(chǔ)。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。

亞鐵離子檢驗(yàn)

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

反應(yīng)離子方程式：

2Fe+Cl ==2Fe+2Cl

Fe+3SCN==Fe(SCN)（絡(luò)合反應(yīng)，是可逆的，是檢驗(yàn)鐵離子的特征反應(yīng)；亞鐵離子無(wú)此特性）

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。這證明有亞鐵離子。

方法4：向溶液中加入酸性高錳酸鉀，若褪色，則有亞鐵離子，不褪色，則完全變質(zhì)。

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3或4，則可判斷。

方法6：加入鐵氰酸鉀，生成藍(lán)色沉淀（就是這個(gè)KFe[Fe(CN)6]），則為亞鐵離子

鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)

目的：認(rèn)識(shí)檢驗(yàn)鐵離子和亞鐵離子的一般方法。

用品：試管、試管架、試管夾、量筒、滴管。

氯化鐵、硫酸亞鐵、硫氰酸鉀、亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀。

原理：鐵離子和亞鐵離子跟某些化合物反應(yīng)能生成不同的絡(luò)合物，從這些絡(luò)合物的顏色可以鑒別鐵離子和亞鐵離子。

操作：

1.跟硫氰酸鉀溶液的反應(yīng) 取兩支試管，一盛0.1 摩/升FeCl 溶液2 毫升，另一盛新制備的0.1 摩/升FeSO 溶液2 毫升，各滴入1～2 滴硫氰酸鉀溶液，前者呈現(xiàn)紅色，后者不顯紅色。這是因?yàn)镕e+跟SCN-能生成配位數(shù)從1～6 的一系列紅色的硫氰酸鐵絡(luò)離子的緣故。

2.跟亞鐵氰化鉀和鐵氰化鉀的反應(yīng)在兩支試管里分別盛0.1 摩/升FeCl溶液和新制備的0.1 摩/升FeSO溶液各2 毫升，各加入幾滴亞鐵氰化鉀溶液，在氯化鐵溶液里有藍(lán)色普魯士藍(lán)沉淀生成。

用鐵氰化鉀代替亞鐵氰化鉀做同樣的實(shí)驗(yàn)，在硫酸亞鐵溶液里有深藍(lán)色的滕氏藍(lán)沉淀和亞鐵氰化鐵鉀生成。在三氯化鐵溶液里不產(chǎn)生沉淀，只是溶液的顏色變成棕色。

普魯士藍(lán)和滕氏藍(lán)兩種沉淀都顯深藍(lán)色，現(xiàn)已證明這二者是相同的物質(zhì)，近似組成是KFe[Fe（CN）]·6HO。

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