單思雄+李軍+陳龍

【問題1】氯化鐵的熔點為什么比氯化亞鐵低？

氯化鐵的熔點為306℃，而氯化亞鐵的熔點為672℃，這是因為9～17電子結(jié)構(gòu)的離子，有效核電荷數(shù)大極化力較強，F(xiàn)e3+相對于Fe2+，電荷數(shù)多，半徑小，F(xiàn)e3+使Cl-發(fā)生變形的程度大，從而引起電子云重疊，由離子鍵趨向于共價鍵。晶型也由離子型變?yōu)楣矁r型，因此氯化鐵為分子晶體，其熔、沸點較低。

【問題2】為什么高爐煉鐵增加爐高并不能提高一氧化碳的利用率？

CO還原氧化鐵是可逆反應，且是開放體系，反應一旦發(fā)生并達到平衡后各組分的分壓保持不變。增加爐高不能改變平衡的轉(zhuǎn)化率，因此不會提高一氧化碳的利用率。

【問題3】鐵和氧氣及水蒸氣反應為什么主要產(chǎn)物是四氧化三鐵？

從熱力學數(shù)據(jù)手冊查到鐵的氧化物的標準生成自由能見表1。

當氧氣量或氧化劑的量足夠的時候從熱力學角度，四氧化三鐵是熱力學最可能的產(chǎn)物，所以鐵絲在足量的氧氣中燃燒、與高溫水蒸氣反應、甚至是與熔融的氫氧化鈉反應產(chǎn)物主要是熱力學更穩(wěn)定的四氧化三鐵。

【問題4】鐵銹的主要成分為什么是Fe2O3·xH2O？

鐵銹的生成主要是因為發(fā)生了吸氧腐蝕，F(xiàn)e先變成Fe2+然后氧化成Fe3+，隨后變成Fe（OH）3并部分脫水，在此過程中，如果保持空氣流通，生成的氫氧化亞鐵很難存在，也就不易與氫氧化鐵結(jié)合生成四氧化三鐵。

【問題5】為什么會存在磁鐵礦和菱鐵礦？

當在氧氣很充足的情況下，鐵在高溫時會與氧氣反應生成四氧化三鐵；當鐵被腐蝕后空氣的流通性較差而二氧化碳的含量較高時則會產(chǎn)生FeCO3。

【問題6】鐵碳合金容易發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？

【問題7】鋅比鐵活潑為什么鐵比鋅與硫酸反應放出氫氣速率快？

鋅排在鐵的前面，氫鋅原電池的電動勢E1=0.76 V，氫鐵原電池的電動勢E2=0.44 V，故鋅與稀硫酸溶液反應的趨勢較大，但在相同情況下，氫在鋅上析出的超電勢（0.70 V）比在鐵上析出的超電勢（0.15 V）大，所以氫在鐵上析出的速率反而快。

【問題8】鐵離子及其化合物在水中的顏色？

鐵作為過渡元素其化合物主要的顏色來源于d-d電子躍遷，但Fe（Ⅲ）離子的基組態(tài)電子結(jié)構(gòu)為3d5，其電子躍遷都是自旋禁阻的，產(chǎn)生躍遷的幾率很小，導致水合鐵離子[Fe（H2O）6]3+呈淡紫色。但當遇到Cl-、OH-等易極化的陰離子時，離子的極化又導致對光有很強吸收的電荷躍遷。因為Fe（Ⅲ）離子在pH=4時就水解完全，因此常見鐵的溶液中一般都會存有較大量的氯離子或氫氧根離子的配合物，所以是黃色的。

【問題9】硫氰化鐵穩(wěn)定如何？為什么是紅色？

根據(jù)軟硬酸堿理論Fe3+是硬酸，氮原子屬于硬堿，所以NCS-與Fe3+形成穩(wěn)定的配離子，且配位數(shù)隨著配體濃度的增大從1遞變到6。但配離子的穩(wěn)定性與配體場強有關，在光譜化學序列中NCS->H2O>F-，但與CN-相比仍為弱場，F(xiàn)e3+形成配離子屬于高自旋（外軌型）配合物，晶體場穩(wěn)定化能CFSE=0 Dq，不夠穩(wěn)定。Fe3+在配體NCS-的影響下，發(fā)生能級分裂，主要發(fā)生了d-d電子躍遷，吸收20000 cm-1的光，所以配離子呈現(xiàn)其互補光的顏色——紅色。

【問題10】傅-克烷基化為什么可用氯化鐵作催化劑？

苯的電子密度均勻，取代需要的活化能較高，因此需要加入催化劑，鐵離子作為硬酸很容易與硬堿氯離子配位，使烷基正離子游離出來，軟酸R+容易與軟堿苯核結(jié)合完成烷基化的過程。

（收稿日期：2014-03-26）

【問題1】氯化鐵的熔點為什么比氯化亞鐵低？

氯化鐵的熔點為306℃，而氯化亞鐵的熔點為672℃，這是因為9～17電子結(jié)構(gòu)的離子，有效核電荷數(shù)大極化力較強，F(xiàn)e3+相對于Fe2+，電荷數(shù)多，半徑小，F(xiàn)e3+使Cl-發(fā)生變形的程度大，從而引起電子云重疊，由離子鍵趨向于共價鍵。晶型也由離子型變?yōu)楣矁r型，因此氯化鐵為分子晶體，其熔、沸點較低。

【問題2】為什么高爐煉鐵增加爐高并不能提高一氧化碳的利用率？

CO還原氧化鐵是可逆反應，且是開放體系，反應一旦發(fā)生并達到平衡后各組分的分壓保持不變。增加爐高不能改變平衡的轉(zhuǎn)化率，因此不會提高一氧化碳的利用率。

【問題3】鐵和氧氣及水蒸氣反應為什么主要產(chǎn)物是四氧化三鐵？

從熱力學數(shù)據(jù)手冊查到鐵的氧化物的標準生成自由能見表1。

當氧氣量或氧化劑的量足夠的時候從熱力學角度，四氧化三鐵是熱力學最可能的產(chǎn)物，所以鐵絲在足量的氧氣中燃燒、與高溫水蒸氣反應、甚至是與熔融的氫氧化鈉反應產(chǎn)物主要是熱力學更穩(wěn)定的四氧化三鐵。

【問題4】鐵銹的主要成分為什么是Fe2O3·xH2O？

鐵銹的生成主要是因為發(fā)生了吸氧腐蝕，F(xiàn)e先變成Fe2+然后氧化成Fe3+，隨后變成Fe（OH）3并部分脫水，在此過程中，如果保持空氣流通，生成的氫氧化亞鐵很難存在，也就不易與氫氧化鐵結(jié)合生成四氧化三鐵。

【問題5】為什么會存在磁鐵礦和菱鐵礦？

當在氧氣很充足的情況下，鐵在高溫時會與氧氣反應生成四氧化三鐵；當鐵被腐蝕后空氣的流通性較差而二氧化碳的含量較高時則會產(chǎn)生FeCO3。

【問題6】鐵碳合金容易發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？

【問題7】鋅比鐵活潑為什么鐵比鋅與硫酸反應放出氫氣速率快？

鋅排在鐵的前面，氫鋅原電池的電動勢E1=0.76 V，氫鐵原電池的電動勢E2=0.44 V，故鋅與稀硫酸溶液反應的趨勢較大，但在相同情況下，氫在鋅上析出的超電勢（0.70 V）比在鐵上析出的超電勢（0.15 V）大，所以氫在鐵上析出的速率反而快。

【問題8】鐵離子及其化合物在水中的顏色？

鐵作為過渡元素其化合物主要的顏色來源于d-d電子躍遷，但Fe（Ⅲ）離子的基組態(tài)電子結(jié)構(gòu)為3d5，其電子躍遷都是自旋禁阻的，產(chǎn)生躍遷的幾率很小，導致水合鐵離子[Fe（H2O）6]3+呈淡紫色。但當遇到Cl-、OH-等易極化的陰離子時，離子的極化又導致對光有很強吸收的電荷躍遷。因為Fe（Ⅲ）離子在pH=4時就水解完全，因此常見鐵的溶液中一般都會存有較大量的氯離子或氫氧根離子的配合物，所以是黃色的。

【問題9】硫氰化鐵穩(wěn)定如何？為什么是紅色？

根據(jù)軟硬酸堿理論Fe3+是硬酸，氮原子屬于硬堿，所以NCS-與Fe3+形成穩(wěn)定的配離子，且配位數(shù)隨著配體濃度的增大從1遞變到6。但配離子的穩(wěn)定性與配體場強有關，在光譜化學序列中NCS->H2O>F-，但與CN-相比仍為弱場，F(xiàn)e3+形成配離子屬于高自旋（外軌型）配合物，晶體場穩(wěn)定化能CFSE=0 Dq，不夠穩(wěn)定。Fe3+在配體NCS-的影響下，發(fā)生能級分裂，主要發(fā)生了d-d電子躍遷，吸收20000 cm-1的光，所以配離子呈現(xiàn)其互補光的顏色——紅色。

【問題10】傅-克烷基化為什么可用氯化鐵作催化劑？

苯的電子密度均勻，取代需要的活化能較高，因此需要加入催化劑，鐵離子作為硬酸很容易與硬堿氯離子配位，使烷基正離子游離出來，軟酸R+容易與軟堿苯核結(jié)合完成烷基化的過程。

（收稿日期：2014-03-26）

【問題1】氯化鐵的熔點為什么比氯化亞鐵低？

氯化鐵的熔點為306℃，而氯化亞鐵的熔點為672℃，這是因為9～17電子結(jié)構(gòu)的離子，有效核電荷數(shù)大極化力較強，F(xiàn)e3+相對于Fe2+，電荷數(shù)多，半徑小，F(xiàn)e3+使Cl-發(fā)生變形的程度大，從而引起電子云重疊，由離子鍵趨向于共價鍵。晶型也由離子型變?yōu)楣矁r型，因此氯化鐵為分子晶體，其熔、沸點較低。

【問題2】為什么高爐煉鐵增加爐高并不能提高一氧化碳的利用率？

CO還原氧化鐵是可逆反應，且是開放體系，反應一旦發(fā)生并達到平衡后各組分的分壓保持不變。增加爐高不能改變平衡的轉(zhuǎn)化率，因此不會提高一氧化碳的利用率。

【問題3】鐵和氧氣及水蒸氣反應為什么主要產(chǎn)物是四氧化三鐵？

從熱力學數(shù)據(jù)手冊查到鐵的氧化物的標準生成自由能見表1。

當氧氣量或氧化劑的量足夠的時候從熱力學角度，四氧化三鐵是熱力學最可能的產(chǎn)物，所以鐵絲在足量的氧氣中燃燒、與高溫水蒸氣反應、甚至是與熔融的氫氧化鈉反應產(chǎn)物主要是熱力學更穩(wěn)定的四氧化三鐵。

【問題4】鐵銹的主要成分為什么是Fe2O3·xH2O？

鐵銹的生成主要是因為發(fā)生了吸氧腐蝕，F(xiàn)e先變成Fe2+然后氧化成Fe3+，隨后變成Fe（OH）3并部分脫水，在此過程中，如果保持空氣流通，生成的氫氧化亞鐵很難存在，也就不易與氫氧化鐵結(jié)合生成四氧化三鐵。

【問題5】為什么會存在磁鐵礦和菱鐵礦？

當在氧氣很充足的情況下，鐵在高溫時會與氧氣反應生成四氧化三鐵；當鐵被腐蝕后空氣的流通性較差而二氧化碳的含量較高時則會產(chǎn)生FeCO3。

【問題6】鐵碳合金容易發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？

【問題7】鋅比鐵活潑為什么鐵比鋅與硫酸反應放出氫氣速率快？

鋅排在鐵的前面，氫鋅原電池的電動勢E1=0.76 V，氫鐵原電池的電動勢E2=0.44 V，故鋅與稀硫酸溶液反應的趨勢較大，但在相同情況下，氫在鋅上析出的超電勢（0.70 V）比在鐵上析出的超電勢（0.15 V）大，所以氫在鐵上析出的速率反而快。

【問題8】鐵離子及其化合物在水中的顏色？

鐵作為過渡元素其化合物主要的顏色來源于d-d電子躍遷，但Fe（Ⅲ）離子的基組態(tài)電子結(jié)構(gòu)為3d5，其電子躍遷都是自旋禁阻的，產(chǎn)生躍遷的幾率很小，導致水合鐵離子[Fe（H2O）6]3+呈淡紫色。但當遇到Cl-、OH-等易極化的陰離子時，離子的極化又導致對光有很強吸收的電荷躍遷。因為Fe（Ⅲ）離子在pH=4時就水解完全，因此常見鐵的溶液中一般都會存有較大量的氯離子或氫氧根離子的配合物，所以是黃色的。

【問題9】硫氰化鐵穩(wěn)定如何？為什么是紅色？

根據(jù)軟硬酸堿理論Fe3+是硬酸，氮原子屬于硬堿，所以NCS-與Fe3+形成穩(wěn)定的配離子，且配位數(shù)隨著配體濃度的增大從1遞變到6。但配離子的穩(wěn)定性與配體場強有關，在光譜化學序列中NCS->H2O>F-，但與CN-相比仍為弱場，F(xiàn)e3+形成配離子屬于高自旋（外軌型）配合物，晶體場穩(wěn)定化能CFSE=0 Dq，不夠穩(wěn)定。Fe3+在配體NCS-的影響下，發(fā)生能級分裂，主要發(fā)生了d-d電子躍遷，吸收20000 cm-1的光，所以配離子呈現(xiàn)其互補光的顏色——紅色。

【問題10】傅-克烷基化為什么可用氯化鐵作催化劑？

苯的電子密度均勻，取代需要的活化能較高，因此需要加入催化劑，鐵離子作為硬酸很容易與硬堿氯離子配位，使烷基正離子游離出來，軟酸R+容易與軟堿苯核結(jié)合完成烷基化的過程。

（收稿日期：2014-03-26）