2020-09-25 05:04:34

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亚铁离子(ferrous ion),金属阳离子,离子符号Fe 。一般呈浅绿色,有较强的还原性,能与许多氧化剂反应,如氯气,氧气等。因此亚铁离子溶液最好现配现用,储存时向其中加入一些铁粉(铁离子有强氧化性,可以与铁单质反应生成亚铁离子) 亚铁离子也有氧化性,但是氧化性比较弱,能与镁、铝、锌等金属发生置换反应

基本信息

  • 中文名称

    亚铁离子

  • 外文名称

    Ferrous ion 

  • 颜色

    水合亚铁离子呈浅绿色

  • 性质

    较强的还原性

折叠 编辑本段 物质特性

在化学上面叫"亚"的物质的化合价一定比其的最高的化学价低(如亚铁离子、铁离子;氧化亚铁、氧化铁), 但是不一定是处于中间的化合价;或比最稳定的化合价低(如氯的化合价就有-1 0 +1 +3 +5 +7化学价,+7价为它的最高的化合价,+5为最稳定化合价,只有+3才被称为"亚")。

注意:亚铁盐水溶液大多为浅绿色,但是氢氧化亚铁[Fe(OH)2]为难溶于水的白色固体。

折叠 编辑本段 生产方法

1、硫酸法:硫酸与母液混合,用蒸汽加热至80℃时,将废铁屑溶解于反应液中,将反应生成的微酸性硫酸亚铁溶液经澄清去除杂质后,再经冷却结晶、离心脱水,制得硫酸亚铁。其Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑。

2、钛白副产法:将硫酸分解钛铁矿制造钛白粉生产中经沉淀、冷冻、分离的副产硫酸亚铁,经重结晶精制,制得硫酸亚铁成品。其FeTiO2+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+TiOSO4+2H2O。

折叠 编辑本段 实验

例如氯化氢(HCI)、水(H2O)等。

试样名称

化学组成

新鲜滤膜

Fe2O3·5H2O或Fe(OH)3·H2O

锈球内部物质 Fe2O3·H2O或Fe(OH)3 新鲜滤膜 Fe2O3·5H2O或Fe(OH)3·2H2O

为试验结果。由图可见,有新鲜滤膜的锈球,降铁效果良好。而洗去滤膜的锈球则除铁效果很差,并且具有与新滤料相同的特征,它表明只有锈球表面疏松的滤膜物质才具有催化活性,而锈球内总密实的物质则没有催化活性。滤料表面这种具有催化活性的疏松的铁质滤膜,称为铁质活性滤膜。

实验表明,新鲜的铁质活性滤膜的催化活性最强,随着时间的延长,铁质滤膜逐渐老化,其催化活性也逐渐减退。实验是用成熟滤料进行的,实验结果如图5。停运几天以后,成熟滤料的除铁效能已大大降低,表明铁质滤膜会随时间逐渐老化而丧失其催化活性。锈球内部的密实物质,正是由老化的铁质滤膜长期积累而成。所以,滤料表面铁质活性滤膜的催化作用只有在连续的除铁过程中才能实现。滤料表面的铁质活性滤膜在过滤除铁过程中得到新的补充,从而在原来的滤膜上不断覆盖上新的滤膜,这使滤膜始终保持新鲜而具有很高的催化活性。旧的滤膜则逐渐老化丧失催化活性,久之便成为滤料表面密实的附着物。滤料表面的铁质活性滤膜的不断更新,是锈砂接触氧化除铁过程正常进行的必要条件。

已经明了,铁质活性滤膜接触氧化除铁的过程,首先是滤膜离子交换吸附水中的亚铁离子,可表示如下:

Fe(OH)3·2H2O+Fe2+=Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O+H

当水中有溶解氧时,被吸附的亚铁离子在活性滤膜的催化下迅速地水解和氧化,从而使催化剂得到再生,反应生成物又作为催化剂参与反应,所以铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自动催化过程。

Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O+1/4·O2+9/2 ·H2O= 2Fe(OH)3·2H2O+ H

收集反冲洗水中的铁泥进行分析,发现其中基本上不含亚铁化合物。它表明被活性滤膜吸附的亚铁离子能被迅速地氧化为高铁。

折叠 编辑本段 结论

按照铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自动催化过程的概念,在过滤除铁过程中被截留于滤层中的铁质由于具有催化作用,应能使滤层的接触氧化除铁能力得到提高。情况确实如此。图6为除铁过程中,水的含铁浓度沿滤层深度方向分布的变化情况。其中曲线1为滤层反冲洗后1小时的浓度分布情况,曲线2为反冲洗后36小时的情况。由图可见,曲线2较曲线1的位置上移,表明随着铁质在滤层中的积累,滤层的接触氧化除铁能力有明显的提高,它证实了铁质活性滤膜接触氧化除铁是自动催化过程的结论。

折叠 编辑本段 成熟滤层

成熟滤层的接触氧化除铁速率。

水中的亚铁离子在成熟滤层中被去除,经历以下诸步骤:

上述诸步骤中,反应速度最慢者将成为除铁速率的控制步骤。实验表明,亚铁离子向滤料表面扩散可能是除铁速率的控制因素。实验还表明,滤料上活性滤膜只以外表面吸附水中的亚铁离子。

根据菲克定律,亚铁离子向滤膜表面扩散时,扩散速率与水中和滤膜表面的亚铁离子浓度差(C-C')成正比,与滤膜表面的边界层厚度σ成反比。如果将扩散速率作为除铁速率,并认为C'很小可忽略不计,则

-dc/dt=DS/D(C-C')≈DS/σ·C (1)

式中 t--时间,t=ml/u;

l--滤层的厚度;

m--滤层孔隙度;

u--滤速;

D--扩散系数;

S--单位体积滤层中滤膜的外表面积,S=6a(1-m)/d;

d--滤料粒径;

a--滤料的形状系数;

σ--边界层厚度;

C'--滤膜表面上的亚铁离子浓度。

将上列各参数代入式(1)得

-dc/dι=βC (2)

β=6Dam(1-m)/ σdu (3)

式中β称为滤层的接触催化活性系数。

当水在滤层中呈层流状态流动时,可以认为边界层厚度为一定值(σ=const),由式

折叠 编辑本段 亚铁制备

亚铁制备与用途。

折叠 制备

在实验室中,可以用硫酸铜溶液与铁反应获得。

1、钢铁在电镀或加涂层前,会先放入硫酸中酸洗,产生大量的硫酸亚铁副产物。

2、以钛铁矿生产二氧化钛时也会产生大量的硫酸亚铁。

3、硫酸亚铁还可从黄铁矿的氧化,或铁与硫酸反应制备(将稀硫酸加入铁屑而得)。

将稀硫酸加入铁屑而得。

结晶时的水溶液温度<56.6"C:时为七水盐,56.6~64.4℃时为四水盐,>64.4℃时为一水盐。

折叠 作用用途

用于制铁盐、氧化铁颜料、媒染剂、净水剂、防腐剂、消毒剂等;

医药上作抗贫血药、局部收敛剂及补血剂,可用于子宫肌瘤引起的慢性失血;

分析试剂及制铁氧体原料;

作为饲料添加剂的铁强化剂;

农业上可用作农药,能防治小麦黑穗病,苹果和梨的疤痂病、果树的腐烂病;食用级用作营养增补剂,如铁质强化剂、果蔬发色剂。

也可用作肥料,能除去树干的青苔及地衣。是制造磁性氧化铁、氧化铁红和铁蓝无机颜料、铁催化剂及聚硫酸铁的原料。

此外还用作色谱分析试剂等。

折叠 编辑本段 水含铁度

地下水含铁浓度。

地下水含铁浓度14mg/l;溶解氧浓度7~8mg/l;滤速10m/h。

折叠 编辑本段 亚铁实验

Fe从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH(常温下):7.6~9.6。

Fe(OH)2沉淀氧化为为Fe(OH)3时颜色变化为白色到灰绿色再到红褐色。

在实验室中如果想制取Fe(OH)2,可以以FeCl2和NaOH为原料。先煮沸FeCl2和NaOH溶液,再用长滴管吸入NaOH溶液并将其伸入FeCl2溶液液面以下,就可制得Fe(OH)2。

折叠 编辑本段 注意事项

折叠 危险性

健康危害:对呼吸道有刺激性,吸入引起咳嗽和气短。对眼睛、皮肤和粘膜有刺激性。误服引起虚弱、腹痛、恶心、便血、肺及肝受损、休克、昏迷等,严重者可致死。

环境危害:对环境有危害,对水体可造成污染。

折叠 急救措施

皮肤接触:脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗。

眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

食入:用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。

折叠 消防措施

有害燃烧产物:氧化硫。

灭火方法:消防人员必须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。

折叠 应急处理

应急处理:隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘口罩,穿一般作业工作服。不要直接接触泄漏物。

小量泄漏:避免扬尘,小心扫起,收集于干燥、洁净、有盖的容器中。

大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。

折叠 包装储存

在夏天保质期30天,价格便宜,脱色效果好,絮凝矾花大,沉降快.外包装分别有:50公斤和25公斤编织袋 硫酸亚铁广泛用于漂染、电镀废水的处理,是一种高效的净水絮凝剂,特别应用于漂染废水的脱色处理,效果更佳;可用做一水硫酸亚铁的原料,一水硫酸亚铁广泛应用于饲料业; 是电镀废水高效絮凝剂聚合硫酸铁的最主要原材料。 操作注意事项:密闭操作,局部排风。防止粉尘释放到车间空气中。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。避免产生粉尘。避免与氧化剂、碱类接触。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。包装必须密封,切勿受潮。应与氧化剂、碱类等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

亚铁离子检验

方法1:观察法。亚铁离子的水溶液为浅绿色

方法2:加入硫氰酸钾溶液,无明显现象然后加入氯水,溶液显血红色,则证明含有亚铁离子

反应离子方程式:

2Fe +Cl2 ==2Fe +2Cl

Fe +3SCN ==Fe(SCN)3(络合反应,是可逆的,是检验铁离子的特征反应;亚铁离子无此特性)

方法3:加入氢氧化钠溶液,生成白色沉淀,接着白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。这证明有亚铁离子。

方法4:向溶液中加入酸性高锰酸钾,若褪色,则有亚铁离子,不褪色,则完全变质。

方法5:向溶液中加入醋酸钠,由于亚铁离子遇醋酸钠无现象,而铁离子则发生双水解,产生沉淀,再结合方法3或4,则可判断。

方法6:加入铁氰酸钾溶液,有蓝色沉淀生成(Fe3[Fe(CN)6]2),则证明含有亚铁离子

以氯化亚铁溶液为例:取少量待测液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀生成,则证明含有亚铁离子

反应化学方程式

3FeCl2+2K3[Fe(CN)6] == Fe3[Fe(CN)6]2↓+6KCl

铁离子和亚铁离子的检验

目的:认识检验铁离子和亚铁离子的一般方法。

用品:试管、试管架、试管夹、量筒、滴管。

氯化铁硫酸亚铁、硫氰酸钾、亚铁氰化钾、铁氰化钾。

原理:铁离子和亚铁离子跟某些化合物反应能生成不同的络合物,从这些络合物的颜色可以鉴别铁离子和亚铁离子。

操作:

1.跟硫氰酸钾溶液的反应 取两支试管,一盛0.1 摩/升FeCl3 溶液2 毫升,另一盛新制备的0.1 摩/升FeSO4 溶液2 毫升,各滴入1~2 滴硫氰酸钾溶液,前者呈现红色,后者不显红色。这是因为Fe3+跟SCN-能生成配位数从1~6 的一系列红色的硫氰酸铁络离子的缘故。

2.跟亚铁氰化钾和铁氰化钾的反应在两支试管里分别盛0.1 摩/升FeCl3溶液和新制备的0.1 摩/升FeSO4溶液各2 毫升,各加入几滴亚铁氰化钾溶液,在氯化铁溶液里有蓝色普鲁士蓝沉淀生成。

用铁氰化钾代替亚铁氰化钾做同样的实验,在硫酸亚铁溶液里有深蓝色的滕氏蓝沉淀和硫酸钾生成。在三氯化铁溶液里不产生沉淀,只是溶液的颜色变成棕色。

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