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氧化铁,别名烧褐铁矿、烧赭上、铁丹、铁红、红粉、威尼斯红(主要成分为氧化铁)、三氧化二铁等。化学式Fe2O3,溶于盐酸,为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。

基本信息

中文名称:三氧化二铁
化学式:Fe 2O 3
中文别名:C.I.颜料红101;透明铁线;透明氧化铁红;氧化铁;高导磁率氧化铁;三氧化二铁(药用);铁氧体用氧化铁;氧化铁水合物;氧化铁,棕红色;α-相氧化铁;铁红粉;铁丹;氧化铁红
英文名称:Iron(III) oxide
英文别名:C.I. 77491; C.I. Pigment Red 101; C.I. Pigment Red 101 and 102; C.I. Pigment Red 102; Ferric oxide; Iron (III) Oxide Anhydrous; diiron trioxide; E 172; Iron (III) oxide - calcined; Ironoxide anhydrous; Ironoxideredbrownpowder; Iron oxide - precipitated; Ferric oxide,medicinal; Ferric oxide for ferrite; Iron (III) oxide, red; Hematite; IRON OXIDE RED; C.I.P. R.101; Iron (III) oxide; diferric oxygen(-2) anion; oxo-(oxoferriooxy)iron; Iron Oxide
CAS号:1309-37-1;1317-60-8;1332-37-2
EINECS号:215-168-2;215-275-4;215-570-8
分子量:159.6882
三氧化二铁是铁锈的主要成分。铁锈的主要成因是铁金属在杂质碳的存在下,与环境中的水分和氧气反应,铁金属便会生锈。用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。氧化铁最大的应用是作为颜料来使用。按颜色分为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑,氧化铁棕由氧化铁红、氧化铁黑(和氧化铁黄)混合而成;氧化铁橙是由氧化铁红和氧化铁黄混合而成;氧化铁绿是由蓝色的酞菁兰和氧化铁黄混合而成。
稳定性:稳定,溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐。铁单质在置换反应中生成亚铁离子。
Fe 2O 3+6HCl =2FeCl 3+3H₂O Fe 2O 3+3H 2SO 4=Fe 2(SO4) 3+3H 2O
储运条件:存放于干燥处,勿使受潮,避免高温,并与酸碱物隔离。按上述保管条件,未拆包装的产品有效贮存期为三年。
溶解性:难溶于水,不与水反应。溶于酸,与酸反应。不与NaOH反应。
氧化性:高温下被CO、H₂、Al、C、Si等还原。
Fe 2O 3+2Al=点燃=2Fe+Al 2O 3
Fe 2O 3+3CO=高温=2Fe+3CO 2
2Fe 2O 3+3C=高温=4Fe+3CO 2
2Fe 2O 3+3Si=高温=4Fe+3SiO 2

化学性质

氧化铁与酸反应生成铁盐和水;
铝热反应
铝与氧化铁混合后组成铝热剂,加热后生成氧化铝和铁;
碳还原性
氧化铁可以与碳混合后加热,铁和二氧化碳提取出来。
化学式:3C+2Fe 2O 3=高温=3CO 2+4Fe
高温下会分解成四氧化三铁和氧气

物理性质

性状:红棕色粉末
密度:5.24 g/cm³
熔点:1565℃(分解)
来源于维基百科

来源于维基百科

存在形式:矿物:赤铁矿、赭石
α型晶胞结构:
磁性:在自然状态下,氧化铁属于α型晶胞结构,并不具有磁性。但如果用四氧化三铁经过特殊处理后会形成γ型晶胞结构,具有磁性,但并不稳定,易变为α型。

制法

制备方法有湿法和干法。湿法制品结晶细小、颗粒柔软、较易研磨,易于作颜料。干法制品结晶大、颗粒坚硬,适宜作磁性材料、抛光研磨材料。

湿法

FeSO₄+2NaOH→Fe(OH)₂+Na₂SO₄ 4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃ 4FeSO₄+4H₂O+O₂→2Fe₂O₃↓+4H₂SO₄ Fe+H₂SO₄→FeSO₄+H₂↑ 将一定量的5%硫酸亚铁溶液迅速与过量氢氧化钠溶液反应(要求碱过量 0.04~0.08g/ml),在常温下通入空气,使之全部变为红棕色的氢氧化铁胶体溶液,作为沉积氧化铁的晶核。以上述晶核为载体,以硫酸亚铁为介质,通入空气,在75~85℃,在金属铁存在下,硫酸亚铁与空气中氧气作用生成三氧化二铁(即铁红)沉积在晶核上,溶液中的硫酸根又与金属铁作用重新生成硫酸亚铁,硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积,这样循环至整个过程结束,生成红色氧化铁。
在空气中灼烧亚铁化合物或氢氧化铁等可得三氧化二铁。
4Fe 3O 4+O 2 === 6Fe 2O 3
在潮湿的空气中,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的H +和OH -,还溶解了氧气,结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳(因钢铁不纯)恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。铁失去电子而被氧化:
负极:2Fe _4e -=2Fe 2+
正极:2H 2O+O 2+4e -=4OH -
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
在此之后继续反应:
Fe 2+2OH -=Fe(OH)₂
4Fe(OH) 2+O 2+2H 2O=4Fe(OH) 3
2Fe(OH) 3+nH 2O=Fe 2O 3·nH 2O+3H 2O
在初中的化学里,可用盐酸(HCl)来除铁锈。
方程式为:Fe 2O 3+6HCl=2FeCl 3+3H 2O

干法

硝酸与铁屑反应生成硝酸亚铁,经冷却结晶、脱水干燥,经研磨后在600~700℃煅烧8~10h,在经水洗、干燥、粉碎制得氧化铁红产品。也可以氧化铁黄为原料,经600~700℃煅烧制得氧化铁红。4Fe(NO₃)→2Fe₂O₃+12NO 2↑+3O 2↑ Fe 2O 3·nH 2O→Fe 2O 3+nH 2O;先制得透明氧化铁黄(制法参见透明氧化铁黄),经煅烧脱水,制得透明氧化铁红。其2α-FeOOH == ==2α-FeSO 3+H 2O。
采用中和沉淀法。先制得氧化铁黑,再高温灼烧制得透明氧化铁线。将0.5mol/L浓度的FeCl 3·6H 2O溶液加热沸腾水解至红棕色胶粒出现为止(溶液1)。取与溶液1等体积的0.25mol/L的FeCl₂溶液(由金属铁与盐酸作用制得),用稀氨水调至白色沉淀不再消失为止(溶液2)。将溶液1和溶液2合并,搅拌,并加入适量的羟基羧酸络合剂和缓冲剂,维持恒温80℃。随反应的进行,不断有黑色Fe 3O 4生成。反应结束,将Fe 3O 4结晶转移至pH8、含有为Fe 3O 4质量比为10%~20%的油酸钠溶液中进行表面处理,搅拌悬浊液,恒温80℃,0.5h后将悬浊液用稀盐酸(1:3)调pH=6~6.5,将Fe 3O 4油酸吸附包覆物(黑色絮凝体)抽滤,热水搅洗数次,50~60℃真空烘干,制得疏松的粉体Fe 3O 4。将上述油酸包覆的Fe 3O 4慢速升温至550~600℃焙烧0.5h,得到均匀分散的透明铁红α-Fe 2O 3微粒子。
由天然黄铁矿制得。由硫酸亚铁或草酸铁经风化得硫酸铁,再经煅烧而得。由氢氧化铁脱水而得。制造硫酸、苯胺氧化铝等过程中的副产物。由碳酸铁硝酸铁等经强热而得。硫酸亚铁加热至650℃以上而得。
云母赤铁矿法:云母赤铁矿石精选后,经湿球磨机磨成精矿粉,脱水,烘干,冷却,粉碎至325目,过筛,制成云母氧化铁。
硫酸亚铁氧化法:将硫酸与铁屑反应制得硫酸亚铁,除砷及重金属,经氧化而得。流程参见氧化铁黄
制备方法有湿法和干法。湿法制品结晶细小、颗粒柔软、较易研磨,适宜作颜料。干法制品结晶大、颗粒坚硬,适宜作磁性材料、抛光研磨材料。湿法将一定量的5%硫酸亚铁溶液迅速与过量烧碱溶液反应(要求碱过量0.04~0.08 g/ml),在常温下通入空气使之全部变成红棕色的氢氧化铁胶体溶液,在金属铁存在的条件下,硫酸亚铁与空气中氧作用,生成三氧化二铁(即铁红)沉积在晶核上,溶液中的硫酸根又与金属铁作用,重新生成硫酸亚铁,硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积,如此循环到整个过程结束,生成氧化铁红。其干法硝酸与铁片反应生成硝酸亚铁,经冷却结晶,脱水干燥,经研磨后在600~700℃煅烧8~10h,再经水洗、干燥、粉碎制得氧化铁红产品。也可以氧化铁黄为原料,经600~700℃煅烧制得氧化铁红。其4Fe(NO 3) 3== ==2Fe 2O 3+12NO 2↑+3O 2↑Fe 2O 3+n H 2O == ==Fe 2O 3+nH 2O

用途

用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色,是无机颜料,在涂料工业中用作防锈颜料。用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂,塑料、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂,精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。
用于电子工业、通讯整机、电视机、计算机等磁性原料及行输出变压器、开关电源及其高U及高UQ等的铁氧体磁芯
用作分析试剂、催化剂和抛光剂,也用于颜料的配料;
用于各类药片、药丸的外衣糖衣着色用
用作磁性材料、颜料及制取还原剂、抛光剂、催化剂等;用于药片糖衣和胶囊等的着色
用作防锈漆的颜料。因该品制成的云母氧化铁防锈漆抗水渗性好,防锈性能优异,可以取代红丹
食用红色素。日本用于赤豆饭、魔芋粉食品。对曾用防腐剂处理果柄切口的香蕉加以识别时用。美国多用于猫食、狗食和包装材料
无机红色颜料主要用于硬币的透明着色,也用于油漆、油墨和塑料的着色
广泛用于油漆、橡胶、塑料化妆品、建筑精磨材料、精密五金仪器、光学玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高级合金钢的着色;主要用作磁性材料、颜料、擦光剂、催化剂等,还用于电讯、仪表工业;主要用作磁性材料、颜料、擦光剂、催化剂等,还用于电讯、仪表工业无机红色颜料。
用于和CO反应炼制生铁(H 2,C,Al)
Fe 2O 3+3CO==2Fe+3CO 2(高温)
Fe 2O 3+3H 2==2Fe+3H 2O(高温)
2Fe 2O 3+3C==4Fe+3CO 2↑(高温)
Fe 2O 3+ 2Al==2Fe+Al 2O 3(高温)

药物分析

方法名称:黄氧化铁---氧化铁的测定---氧化还原滴定法
应用范围:该方法采用滴定法测定黄氧化铁中氧化铁的含量。
该方法适用于黄氧化铁。
方法原理:供试品加盐酸2.5mL,置水浴上加热使溶解,加过氧化氢试液1mL,加热至沸腾数分钟,加水25mL放冷,加碘化钾1.5g与盐酸2.5mL,密塞,摇匀,在暗处放置15分钟,用硫代硫酸钠滴定液(0.1 mol/L)滴定,近终点时,加淀粉指示液2.5mL,继续滴定至蓝色消失,计算黄氧化铁的含量。
试剂:1.盐酸
⒉过氧化氢试液
⒊碘化钾
⒋硫代硫酸钠滴定液(0.1 mol/L)
⒌淀粉指示液
仪器设备:
试样制备:
1.硫代硫酸钠滴定液(0.1 mol/L)
配制:取硫代硫酸钠26g与无水碳酸钠0.20g,加新沸过的冷水适量使溶解成1000mL,摇匀,放置1个月后滤过。
标定:取在120℃干燥恒重的基准重铬酸钾约0.15g,精密称定,置碘瓶中,加水50mL使溶解,加碘化钾2.0g ,轻轻振摇使溶解,加稀硫酸40mL,摇匀,密塞;在暗处放置10分钟后,加水250mL稀释,用本液滴定至近终点时,加淀粉指示液3mL,继续滴定至蓝色消失而显亮绿色,并将滴定的结果用空白试验校正。每1mL硫代硫酸钠(0.1mol/L)相当于4.903g的重铬酸钾。根据本液的消耗量与重铬酸钾的取用量,算出本液的浓度,即得。
室温在25℃以上时,应将反应液及稀释用水降温至约20℃。
2.淀粉指示液
取可溶性淀粉0.5g,加水5mL搅匀后,缓缓倾入100mL沸水中,随加随搅拌,继续煮沸2分钟,放冷,倾出上清液,即得。本液应临用新制。
操作步骤:取该品约0.15g,精密称定,置具塞锥形瓶中,加盐酸2.5mL,置水浴上加热使溶解,加过氧化氢试液1mL,加热至沸腾数分钟,加水25mL放冷,加碘化钾1.5g与盐酸2.5mL,密塞,摇匀,在暗处放置15分钟,用硫代硫酸钠滴定液(0.1 mol/L)滴定,近终点时,加淀粉指示液2.5mL,继续滴定至蓝色消失,并将滴定的结果用空白试验校正。每1mL碘滴定液(0.05 mol/L)相当于7.985mg的Fe₂O₃。
注:“精密称取”系指称取重量应准确至所称取重量的千分之一。
参考文献:中华人民共和国药典,国家药典委员会编,化学工业出版社,2005年版,二部,p908、909。

其它氧化物

氧化亚铁四氧化三铁(在纯净的氧气中剧烈燃烧生成)化学方程式:3Fe+2O 2 == 点燃 ==Fe 3O 4
(在高温下与水蒸气反应)化学方程式:3Fe+4H 2O(g)==Fe 3O 4+4H 2

Fe氧化物区别

有五种氧化物(氧化铁、氧化亚铁、二氧化铁、三氧化铁、四氧化三铁)。
氧化铁(Fe 2O 3)即三氧化二铁,是棕红(红)色,俗称铁红,熔点为1565℃,相对密度为5.24。在自然界以赤铁矿形式存在,具有两性,与酸作用生成Fe(Ⅲ)盐,与强碱作用得[Fe(OH)₆]₃ -。在强碱介质中有一定的还原性,可被强氧化剂所氧化。三氧化二铁不溶于水,也不与水起作用。灼烧硫酸亚铁草酸铁、氧氧化铁都可制得,它也可通过在空气中煅烧硫铁矿来制取。它常用做颜料、抛光剂、催化剂和红粉等。可作油漆的颜料,是金属氧化物,可和酸发生反应。Fe 2O 3 + 6HCl=2FeCl 3+3H 2O。
氧化亚铁又称一氧化铁,黑色粉末,熔点为1369±1℃,相对密度为5.7,溶于酸,不溶于水和碱溶液。和酸(弱氧化性酸)反应。FeO+2HCl==FeCl 2+H 2O。极不稳定,易被氧化成三氧化二铁;在空气中加热会迅速被氧化成四氧化三铁。在隔绝空气的条件下,由草酸亚铁加热来制取。主要用来制造玻璃色料。
四氧化三铁为黑色晶体,加热至熔点(1594±5℃)同时分解,相对密度为5.18,具有很好的磁性,故又称为“磁性氧化铁”。它是天然产磁铁矿的主要成分,潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。不溶于水,溶于酸。俗称磁性氧化铁,是一种复杂的氧化物,其中1/3是Fe 2+、2/3是Fe 3+,Fe 3O 4可看作是由FeO、Fe 2O 3形成的化合物。[实质是Fe(FeO 22,偏铁酸亚铁盐]近代测试表明,它实际是铁的混合价态化合物,化学式应为Fe 2Fe 2[Fe 3O 4]。在磁铁矿中由于Fe 2+与Fe 3+在八面体位置上基本上是无序排列的,电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移,所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。由铁在蒸汽中加热,或者将三氧化二铁在400℃用氢还原都可制得四氧化三铁。四氧化三铁用来做颜料和抛光剂等。磁性氧化铁能用于制造录音、录相磁带和电讯器材等。
二氧化铁(FeO₂)为深绿色黏稠的油状液体。熔点为-25℃,沸点为170℃。有焦糊气味。与水互溶。水溶液呈酸性。
1、二氧化铁水溶性酸性氧化物。可与水、碱反应。
FeO 2 + H 2O ==== H 2FeO 3  FeO 2 + NaOH ==== NaHFeO 3  FeO 2 + 2NaOH ==== Na 2FeO 3 + H 2O
2、FeO 2有氧化性,可使金属等还原剂氧化(以单质铁为例): 3FeO 2 + Fe ==== 2Fe 2O3
3、FeO 2有弱还原性: 3FeO 2 + O 3 ==== 3FeO 3
三氧化铁是高铁酸(H 2FeO 4)的酸酐,有极强的氧化性,高铁酸是强酸,但溶于水中会迅速水解,所以H 2FeO 4在水中显不出酸性。

铁红的磁性

成分是铁、氧化铁是没有磁性的。
磁性材料大多数是含铁的化合物这是正确的,因为磁铁大多数情况下是混合物。
钴、镍等原子结构特殊,原子本身具有磁矩,一般的这些矿物分子排列混乱。磁区互相影响就显不出磁性,但是在外力(如磁场)导引下分子排列方向趋向一致,就显出磁性,也就是俗称的磁铁。
四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体,俗称磁性氧化铁,是一种复杂的氧化物,其中1/3是Fe 2+、2/3是Fe 3+,Fe 3O 4可看作是由FeO、Fe 2O 3形成的化合物。[实质是Fe(FeO 22,偏铁酸亚铁盐]

测试

三氧化二铝的测定
铜盐回滴法(A法)
方法提要 在滴定铁后的溶液中,加入对铝、钛过量的EDTA标准溶液,于pH3.8~4.0,以PAN为指示 剂,用硫酸铜标准溶液回滴过量的EDTA。
试剂
a. 氢氧化铵溶液(1+1);
b. 乙酸—乙酸钠缓冲溶液(hH4.3):将42.3g无水乙酸钠溶解于水中,加80mL冰乙酸,然后 加水稀释至1 000mL,混匀;
c. 1—(2—吡淀偶氮)—2—萘酚(简称PAN)指示剂溶液(2g/L):将0.2gPAN溶解于100mL 乙醇中;
d. 硫酸铜标准溶液〔c)CuSO 4)=0.015mol/L〕:将3.7g硫酸铜(CuSO 4·5H 2O)溶解于水 中,加4~5滴硫酸(1+1),用水稀释至1 000mL,混匀;
e. 乙二胺四乙酸二钠(简称EDTA)标准溶液〔c(EDTA)=0.015mol/L〕配制及标定方法见 本标准5?3?2?2;
f. DETA标准溶液与硫酸铜标准溶液体积比的测定:从滴定管中缓慢放出10.00~15.00 mL0.015mol/L EDTA标准溶液于400mL烧杯中,用水稀释至约200mL,加15mL乙酸—乙酸钠缓冲 溶液(pH4.3),然后加热至沸,取下,稍冷,加4~5滴PAN指示剂溶液,以硫酸铜标准溶液滴定至 亮紫色。EDTA标准溶液与硫酸铜标准溶液的体积之比(K)按式⒀计算:
V1
K=------………………………⒀
V2
式中:
K——1?00mL硫酸铜标准溶液相当于EDTA标准溶液的体积,mL;
V1——EDTA标准溶液的体积,mL;
V2——滴定时消耗硫酸铜标准溶液的体积,mL。
分析步骤
在按本标准5?3?2?3滴定铁后的溶液中,准确加入10.00~20.00mL0.015mol/LEDTA标准溶液,然后用水稀释至约200mL。将溶液加热至70~80℃后,以氢氧化铵溶液(1+1)调节溶液 pH3.5~4.0,加15mL乙酸—乙酸钠缓冲溶液(pH4.3),煮沸2~3min,取下稍冷,加4~5滴PAN指 示剂溶液,以硫酸铜标准溶液滴定至亮紫色。
结果计算
三氧化二铝的百分含量(X6)按式⒁计算:
TAl 2O 3×(V1-KV2)×n
X6=--------------------×100-0.64X8………………⒁
m×1 000
式中:
TAl 2O 3——1.00mLEDTA标准溶液相当于三氧化二铝的质量,mg;
V1——加入EDTA标准溶液的体积,mL; V2——滴定时消耗硫酸铜标准溶液的体积,mL;
K——1.00mL硫酸铜标准溶液相当于EDTA标准溶液的体积,mL;
n——试样溶液的总体积与所分取试样溶液的积体之比;
m——试样的质量,g; 0.64——二氧化钛对三氧化二铝的换算系数;
X8——按本标准5.5条测得的二氧化钛的百分含量。
5?4?1?5 允许差 平行测定结果的允许差见下表。
三氧化二铝含量,%
允许差,%
<2.0geh≥2.0
0.20geh 0.25
若平行测定结果之差在允许范围内,取其算术平均值为测定结果。否则,应重新测定。
总量差减法(B)法
方法提要
加入对铁、铝、钛过量的EDTA标准溶液,调节pH=4,煮沸,以铜盐溶液回滴过量的EDTA,测得铁、铝、钛总量,然后减去比色法测得的铁、钛含量(分别换算成三氧化二铝),即为三氧化 二铝的含量。
试剂 同本标准5?4?1?2。
分析步骤
准确分取50.00mL按本标准5?2?1?4制备的试样溶液(A)或按本标准5?2?3?3制备 的试 样溶液(B),放入400mL烧杯中,加入10.00~20.00mL0?015mol/L EDTA标准溶液,然后用水稀 释至约200mL,以下操作步骤同本标准5?4?1?3。
结果计算
三氧化二铝的百分含量(X7)按式⒂计算:
TAl 2O 3×(V1-KV2)×n
X7=----------------------×100-0.64X4-0.64X8………………⒂
m×1 000 geh中国选矿网
式中:
TAl 2O 3——1.00mL EDTA标准溶液相当于二氧化二铝的质量,mg;
V1——加入EDTA标准溶液的体积,mL;
V2——滴定时消耗硫酸铜标准溶液的体积,mL;
K——1.00mL硫酸铜标准溶液相当于EDTA标准溶液的体积,mL;
n——试样溶液的总体积与所分取试样溶液的体积之比;
m——试样的质量,g;
0.64——二氧化二铁、二氧化钛分别对三氧化二铝的换算系数;
X4——按本标准5?3?1测得的三氧化铁的百分含量;
X8——按本标准5?5条测得的二氧化钛的百分含量。
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