四氧化三铁

四氧化三铁
IUPAC名 iron(II) diiron(III) oxide
别名	氧化铁(II,III) 磁铁矿
识别
CAS号	1317-61-9
PubChem	16211978
ChemSpider	17215625
SMILES	O1[Fe]2O[Fe]O[Fe]1O2
InChI	1/3Fe.4O/rFe3O4/c1-4-2-6-3(5-1)7-2
InChIKey	SZVJSHCCFOBDDC-QXRQKJBKAR
ChEBI	50821
性质
化学式	Fe3O4
摩尔质量	231.533 g·mol−1
外观	黑色粉末
密度	5.11 g/cm3；5.18 g/cm3
熔点	1538 °C；1590 °C；1594 °C 分解
折光度n D	2.42
热力学
ΔfHmo298K	-1120 kJ/mol
热容	144.63 J/(mol•K)
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

四氧化三铁是铁的氧化物，化学式为Fe₃O₄，有时被写成FeO·Fe₂O₃。

制备

• 自然界中存在于磁铁矿中，含有各种杂质。

• 在氧气中燃烧铁粉：

$3Fe+2{{O}_{2}}\underline{\underline{150\text{-}{{600}^{\text{o}}}\text{C}}}\ F{{e}_{3}}{{O}_{4}}$

• 铁与水蒸汽高温反应：

$3Fe+4{{H}_{2}}O\underline{\underline{80{{0}^{\text{o}}}\text{C}}}\ F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4{{H}_{2}}$

• 铁与二氧化氮加热反应：

$3Fe+2N{{O}_{2}}\underline{\underline{\Delta }}\ F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+{{N}_{2}}\uparrow$

• 氧化铁与氢气反应：

$3F{{e}_{2}}{{O}_{3}}+{{H}_{2}}\underline{\underline{40{{0}^{o}}C}}\ 2F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+{{H}_{2}}O$

物理性质

黑色立方晶体，空间群F d3m，其中a = 0.844 nm，Z = 8。

627 °C时，α-型四氧化三铁转化为β-型四氧化三铁。居里温度 900 °C。具有高导电性。硬度5.6-6.5。

水合物化学式为Fe₃O₄•2H₂O。

四氧化三铁是中学阶段唯一可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe²⁺和Fe³⁺，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，晶体中并不存在偏铁酸根离子FeO₂^-。

化学性质

• 加热分解：

$2F{{e}_{3}}{{O}_{4}}\underline{\underline{153{{8}^{o}}C}}\ 6FeO+{{O}_{2}}\uparrow$

• 与稀酸反应：

$F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+8HCl \text{=}\ FeC{{l}_{2}}+2FeC{{l}_{3}}+4{{H}_{2}}O$

• 与浓氧化性酸反应：

$F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+10HN{{O}_{3}}\text{=}\ 3Fe{{(N{{O}_{3}})}_{3}}+N{{O}_{2}}\uparrow +5{{H}_{2}}O$

• 与熔融碱反应：

$F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+14NaOH \underline{\underline{400\text{-}{{500}^{\text{o}}}\text{C}}}\ N{{a}_{3}}Fe{{O}_{3}}+2N{{a}_{5}}Fe{{O}_{4}}+7{{H}_{2}}O$

• 空气中加热，被氧气氧化：

$4F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+{{O}_{2}}\underline{\underline{450-60{{0}^{o}}C}}\ 6F{{e}_{2}}{{O}_{3}}$

• 被氢、一氧化碳和铝还原：

$\begin{align} & F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4{{H}_{2}}\underline{\underline{100{{0}^{o}}C}}\ 3Fe+4{{H}_{2}}O \\ & F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+4CO \underline{\underline{70{{0}^{o}}C}}\ 3Fe+4C{{O}_{2}} \\ & 3F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+8Al \underline{\underline{\Delta }}\ 9Fe+4A{{l}_{2}}{{O}_{3}} \\ \end{align}$

• 与铁归中：

$F{{e}_{3}}{{O}_{4}}+Fe \underline{\underline{900-100{{0}^{o}}C}}\ 4FeO$

应用

制作特殊电极。

参见

• 磁铁矿

参考资料

• Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. (编). Химическая энциклопедия. 2. М.: Советская энциклопедия. 1990: 671. ISBN 5-82270-035-5 . 
• Редкол.: Никольский Б.П. и др. (编). Справочник химика. 1 2-е изд., испр. М.-Л.: Химия. 1966: 1072. 
• Редкол.: Никольский Б.П. и др. (编). Справочник химика. 2 3-е изд., испр. Л.: Химия. 1971: 1168. 
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов 3-е изд., испр. М.: Химия. 2000: 480. ISBN 5-7245-1163-0. 
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. 2. М.: Мир. 1972: 871.