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三氯化铁的结构,性质,制备及用途

Release Time:2021-01-19

氯化铁的简介
氯化铁(III),通常称为氯化铁,是化学式为FeCl3的化合物。 晶体在反射光下呈现深绿色,但在透射光下,它们呈现紫红色,因为其颜色取决于视角。当溶解在水中时,FeCl3会发生水解并放出大量的热量,因为它是放热反应。 所得的腐蚀性酸性棕色溶液用作处理污水和饮用水的凝结剂,以及铜基金属(如印刷电路板中发现的那些)和不锈钢的蚀刻剂。
无水氯化铁(III)是一种相当强的路易斯酸,在有机合成中用作催化剂。 棕黄色六水合物是氯化铁的常见市售形式,化学式为[FeCl2(H2O)4] Cl.2H2O,颜色为淡黄色的物质。
氯化铁的结构体
FeCl3采用BI3结构,具有八面体Fe(III)中心和三配位氯化物配体。 FeCl3的熔点较低,沸点约为315°C。 蒸气由二聚体Fe2Cl6(与氯化铝相比)组成,该二聚体在较高温度下逐渐分解成单体,并与可逆分解竞争,生成FeCl2和Cl2。
化学性质
氯化铁(III)是中等强度的路易斯酸,其与路易斯碱如三苯基氧化膦形成加合物FeCl3(OPPh3)2,其中Ph =苯基。 FeCl3与氯化物盐反应生成黄色四面体FeCl4-离子。 FeCl4-在盐酸中的溶液可以萃取到乙醚中。
当在350°C下用氧化铁(III)加热时,FeCl3会生成三氯氧化铁FeOCl。 在碱的存在下氯化铁(III)可能会发生氯化物置换,例如产生醇盐:
FeCl3 + 3 C2H5OH + 3 NH3→Fe(OC2H5)3 + 3 NH4Cl
羧酸盐,例如草酸盐,柠檬酸盐或酒石酸盐,很容易与FeCl3水溶液反应形成稳定的络合物,例如[Fe(C2O4)3] 3-。
氯化铁(III)也是一种弱氧化剂,能够(例如)将氯化铜(I)氧化为氯化铜(II)。 还原剂(例如肼)将FeCl3转化为铁(II)的配合物。
制备和生产
可以通过结合以下元素来制备无水氯化铁(III):
2Fe(s)+ 3Cl2(g)→2FeCl3(s)
氯化铁(III)的溶液是通过铁和矿石两种闭环工艺通过工业生产的。
将纯铁溶于氯化铁(III)溶液中:
Fe(s)+ 2FeCl3(aq)→3FeCl2(aq)
将铁矿石溶于盐酸:
Fe3O4(s) + 8HCl(aq) → FeCl2(aq) + 2FeCl3(aq) + 4H2O
用氯升级氯化铁(II):
FeCl2(aq) + Cl2(g) → FeCl3(aq)
或者,可用二氧化硫将氯化亚铁氧化:
32FeCl2 + 8SO2 + 32HCl → 32 FeCl3 + S8 + 16H2O
可以通过与亚硫酰氯一起加热将水合的FeCl3(H2O)n转化为无水盐。 水合物不能通过加热转化为FeCl3,而是放出HCl并形成FeOCl
氯化铁的用途
氯化铁(III)可能最广泛地用于蚀刻印刷电路板生产中的铜。这是通过氧化还原反应发生的
FeCl3 + Cu→FeCl2 + CuCl,然后是FeCl3 + CuCl→FeCl2 + CuCl2
氯化铁(III)也用作乙烯与氯反应生成重金属二氯乙烷(1,2-二氯乙烷)的催化剂,主要用于工业生产氯乙烯(氯乙烯的单体)制作PVC。
在另一个工业应用中,氯化铁是水处理中硫酸铁(III)的替代品,其中FeCl3用氢氧根离子处理,形成“氢氧化铁(III)”(更正确地配制成FeO(OH))可以去除悬浮物。
在实验室中,氯化铁(III)通常用作路易斯酸,用于催化反应,例如芳族化合物的氯化和芳族化合物的Friedel-Crafts反应。它的强度不如氯化铝,但在某些情况下,这种温和性会导致更高的收率,例如在苯的烷基化中的收率更高。
“氯化铁测试”是一种传统的酚比色测试,使用的是1%的氯化铁(III)溶液,该溶液已用氢氧化钠中和,直到形成少量的FeO(OH)沉淀。使用前将混合物过滤。将有机物溶解在水,甲醇或乙醇中,然后添加中和的FeCl3溶液-短暂或永久着色(通常是紫色,绿色或蓝色)表明存在苯酚或烯醇。
FeCl3还常被刀匠和剑匠用来对刀片进行染色,以使金属形成对比效果,并观察金属的分层或缺陷。
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