三硫化二鐵（化學式：Fe2S3，分子量為207.9），是三種鐵的硫化物（iron sulfide）之一，它是一種固體黑色粉末。
在空氣中容易被氧化，因此自然界中不存在，只能通過實驗室化學方法製備。
基本介紹
- 中文名：三硫化二鐵
- 外文名：iron sesquisulfide
- 簡稱：硫化鐵
- 相對密度：4.3 g/cm3
- 化學式：Fe2S3
- 分子量：207.9
- Ksp：1×10^-88
簡介,製備,性質,來源,脫硫原理,
簡介
三硫化二鐵簡稱硫化鐵，並不能用三價鐵與硫化氫反應製取，因為會發生氧化還原反應。但是乾態的三價非離子鐵並不能氧化-2價硫元素，而且在強鹼性溶液中，Fe可以與S反應生成三硫化二鐵沉澱。
因為Ksp（Fe2S3）=1×10，Ksp（Fe(OH)3）=1×10
所以在強鹼性溶液中Fe與S相遇會生成Fe2S3，而不是氫氧化鐵沉澱。
所以硫化鐵其實是存在的，並且相對也較穩定。
三硫化二鐵，為黑色固體，常溫下易轉變為黃綠色。相對密度4.3 g/cm。不溶於水。
製備
- 硫化鐵可由冷凍的Fe溶液加入涼的Na2S溶液或(NH4)2S溶液製得：
2Fe+3S→Fe2S3↓
- 注意，滴加順序不可顛倒！因為酸性環境中硫化鐵會被鐵離子氧化：
Fe2S3+4Fe→6Fe+3S
（酸性條件電極電勢：S—→Fe2S3，Fe—→Fe）
（鹼性條件電極電勢：S—→S，Fe(OH)3—→Fe(OH)2，Fe2S3—→FeS）
- 燃料氣體脫硫也有硫化鐵生成（見下文）
性質
- 在20℃以上的水中分解成硫化亞鐵和硫：
Fe2S3→2FeS+S
- 遇酸分解，放出硫化氫氣體：
Fe2S3+4H→2Fe+2H2S↑+S
來源
硫化鐵一般是氧化鐵脫硫劑脫硫後的產物。氧化鐵脫硫是最常見的脫硫手段。下邊是產生硫化鐵的機理：
氧化鐵脫硫劑是一種以活性氧化鐵（Fe2O3）的水合物為主要脫硫成份的一種脫硫劑。常溫下，氧化鐵（Fe2O3）分為α-水合物和γ-水合物，兩種水合物都具有脫硫作用。非水合物的氧化鐵常溫下不具有脫硫作用。
氧化鐵脫硫劑因其硫容大、價格低、可在常溫下空氣再生等特點在近幾年迅速推廣，更主要的原因是可以在無氧條件下脫硫氣源中的H2S（活性炭無氧條件下不脫硫），經過近幾年的改進，使氧化鐵的耐水強度、脫硫精度得到了很大的提高，適應了大多數工業的脫硫工程。
主要套用在高硫化氫的氣源環境下、無氧或氧含量低的環境中。如沼氣、煤氣、水煤氣、焦化氣的硫化氫脫除。
反應方程式如下：Fe2O3·H2O+3H2S →Fe2S3·H2O+3H2O ΔH=-63kJ/mol
Fe2O3·H2O+3H2S→2FeS+S+4H2O ΔH=-10kJ/mol
氧化鐵脫硫劑與H2S作用並放出熱量，根據氧化鐵的水合性質不同，產生以上不同的反應形式。
2Fe2S3·H2O+3O2 →2Fe2O3·H2O+6S ΔH=-126kJ/mol
2FeS·H2O+3O2+2H2O →2Fe2O3·H2O+4S ΔH=-179kJ/mol
硫化鐵和三硫化二鐵在有氧的條件下以及適宜的溫度下發生上述還原反應並放出熱量。
脫硫原理
在常溫下沼氣通過脫硫床層，沼氣中的硫化氫與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然後含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物又轉化為氧化鐵和單體硫。這種脫硫再過程可循環進行多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其他雜質覆蓋而失去活性為止。
脫硫反應為：
Fe2O3·H2O+3H2S→Fe2S3·H2O+3H2O ΔH=-63kJ/mol
再生反應為：
2Fe2S3·H2O+3O2→2Fe2O3·H2O+6S ΔH=-126kJ/mol
再生後的氧化鐵可繼續脫除沼氣中的H2S。上述兩式均為放熱反應，但是再生反應比脫硫反應要緩慢。為了使硫化鐵充分再生為氧化鐵，工程上往往將上述兩個過程分開進行。
