氯化铁

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引言

氯化铁是一种无机化学物质，化学式为$\mathrm{FeCl_{3}}$，具有广泛的工业、医学和实验室应用。它的IUPAC名称是三氯化铁或铁(III)氯化物。它是一种危险物质，具有很强的腐蚀性和酸性。无水物质是一种有效的脱水剂。虽然人类中毒并不常见，但摄入$\mathrm{FeCl_{3}}$会导致严重的疾病，甚至死亡。尽管氯是非金属，铁是金属，但它是一种共价配合物。由于氯的电负性比铁强，所以在$\mathrm{FeCl_{3}}$中，它吸引共享电子对，而铁则带部分正电荷。

什么是氯化铁？

它是一种无机化学物质，由氧化态为+3的铁组成。这种化合物通常被称为水铁矿，是一种颜色从橙色到棕黑色的固体。它的化学式为$\mathrm{FeCl_{3}}$。通常情况下，$\mathrm{FeCl_{3}}$在水中溶解度很低。$\mathrm{FeCl_{3}}$溶液无色或浅棕色。$\mathrm{FeCl_{3}}$溶液会腐蚀人体组织和其他金属。这种不可燃的$\mathrm{FeCl_{3}}$溶液用于污水处理和水净化。

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氯化铁的性质

氯化铁的物理和化学性质如下。

物理性质

• 无水$\mathrm{FeCl_{3}}$由通过两个配位氯配体连接在一起的八面体中心组成。

• 反射光的晶体是深绿色，而透射光的晶体是紫红色。

• 与化合物的无水形式相比，水溶液通常是无色或黄色的。

• 这种化合物在诸如乙醚和甲醇等有机溶剂中非常易溶。乙酸乙酯不能溶解它。

• 与水混合时会放出热量，表明该过程是放热的。当$\mathrm{FeCl_{3}}$溶解在水中时，会形成酸性混合物。

性质	数值
氯化铁	$\mathrm{FeCl_{3}}$
分子量	162.204 𝑔/𝑚𝑜𝑙 (无水)
密度	2.90 𝑔/𝑐𝑚3 (无水)
熔点 (M.P.)	307.6°C
沸点 (B.P.)	316°C
气味	微弱的HCl气味
颜色	橙色至棕黑色

化学性质

$\mathrm{FeCl_{3}}$-水反应

$\mathrm{FeCl_{3}}$与水的反应是放热的，这意味着会产生热量。此反应会产生强酸性溶液。

氯化铁加热

当$\mathrm{FeCl_{3}}$加热到350 ℃时，会形成一种独特的铁化合物，称为氯氧化铁。

氯化铁与羧酸根阴离子的反应

该化合物与羧酸根阴离子或草酸根快速反应，形成酒石酸盐和柠檬酸盐等盐类化合物。

$\mathrm{FeCl_{3}}$与碱金属醇盐的反应

当该化合物与碱金属醇盐反应时，会形成醇盐铁化合物。这些配合物可能是二聚体或三聚体。

氯化铁-氯苯反应

当该化合物与氯苯反应时，会形成一种二取代化合物，称为二氯苯。此过程会产生盐酸和氯化亚铁作为副产物。

$$\mathrm{2FeCl_{3}\:+\:c_{6}H_{5}Cl\:\rightarrow\:2FeCl_{2}\:+\:C_{6}H_{5}CL_{2}\:+\:HCl}$$

$\mathrm{FeCl_{3}}$与有机金属化合物的反应

该化合物与有机金属配合物（如甲基锂）反应。在醚的存在下，$\mathrm{FeCl_{3}}$与甲基锂结合形成四氯铁酸锂(III)，这是一种黄绿色的配合物。在过量甲基锂的存在下，反应继续进行并产生四氯铁酸锂(II)。

$$\mathrm{2FeCl_{3}\:+\:LiCH_{3}\:\rightarrow\:FeCl_{3}\:+\:LiFeCl_{4}\:+\:CH_{3}}$$

氯化铁的氧化还原反应

由于该化合物是一种中等强度的氧化剂，因此它参与各种氧化还原反应。

• 当氯化铁氧化CuCl时，会形成CuCl₂。

• 通过氯化铁和铁的歧化反应形成氯化亚铁。

氯化铁的制备

• 铁和氯的反应。

$$\mathrm{2Fe\:+\:3Cl_{2}\:\rightarrow\:2FeCl_{3}}$$

• 铁矿石与HCl的反应

$$\mathrm{Fe_{3}O_{4}\:+*\:8HCl\:\rightarrow\:FeCl_{2}\:+\:2FeCl_{3}\:+\:4H_{2}O}$$

• 氯化亚铁-氯反应

$$\mathrm{2FeCl_{2}\:+\:Cl_{2}\:\rightarrow\:2FeCl_{3}}$$

• 氧气-氯化亚铁反应

$$\mathrm{4FeCl_{2}\:+\:O_{2}\:+\:4HCl\:\rightarrow\:4FeCl_{3}\:+\:2H_{2}O}$$

氯化铁试验

此试验用于检验特定样品中是否存在酚。亚磺酸、烯醇、肟和异羟肟酸会产生阳性反应。可以使用Folin-Ciocalteu试剂测定样品中酚的含量。

• 将物质溶解在水和乙醇溶液中。

• 加入几滴稀氯化铁。

• 如果物质的颜色变为红色、绿色、紫色或蓝色，则表明存在酚。

• 如果物质不溶于水，则将其溶解在少量吡啶$\mathrm{(C_{5}H_{5}N)}$的二氯甲烷$\mathrm{(CH_{2}Cl_{2})}$中。

氯化铁的应用

• 它用于污水处理和水净化。

• 许多有机过程使用$\mathrm{FeCl_{3}}$作为催化剂。弗里德尔-克拉夫茨烷基化和芳香族化合物氯化是两个例子。

• 在酚的比色测定中，使用氯化铁。

• 它也用于兽医学中，用于治疗导致出血的动物过度生长的爪子。

• 它还可以测试γ-羟基丁酸和γ-丁内酯。

• 在一些反应中，它被用作干燥剂。

• 它被刀匠和工匠用于花纹焊接。

• 它用于去除镜子上的铝涂层。

• 它用于蚀刻复杂的医疗设备。

结论

氯化铁是氯化铁的另一个名称。它是一种化学配合物，化学式为$\mathrm{FeCl_{3}}$。它的熔点低于沸点，约为315°C。当该化合物溶解在水中时，会发生水解并放出热量，这是一个放热反应。它在工厂中通过在500至700°C的温度下使干燥氯与废铁反应而制备。它溶解成浅棕色的水溶液，带有轻微的盐酸味。它对大多数金属具有极强的腐蚀性，几乎肯定对组织有害。

常见问题

1. 氯化铁是一种电解质吗？

它是一种非常具有腐蚀性的酸。因此，它可以作为电解质的组分。

2. 氯化铁可以丢弃吗？

水与$\mathrm{FeCl_{3}}$反应不好。不建议将其倒入排水沟。

3. $\mathrm{FeCl_{3}}$是碱性的还是酸性的？

该化合物的pH值为2，低于中性pH值7。因此，该化学物质具有酸性pH值。

4. 氯化铁和氯化亚铁（FeCl₂）到底有什么区别？

与$\mathrm{FeCl_{3}}$不同，氯化亚铁(II)已专门用于含硫化物或氯酸盐废水的絮凝。它也用作有机合成中的试剂。

5. 命名应该进行的化学测试以区分苯甲酸和酚化合物？

氯化铁试验 - 当向两种溶液中加入中性$\mathrm{FeCl_{3}}$时，酚与之反应生成铁-酚配合物，呈现紫色，而苯甲酸则不呈现。