碳酸鐵

碳酸鐵（Iron carbonate），化學式為Fe₂（CO₃）₃一種白色結晶。碳酸鐵是鐵的碳酸鹽礦物，包括鐵白雲石等碳酸鹽礦物中的鐵。鐵白雲石含鐵量低，屬於鐵白雲石類型的礦石，不具有工業價值，但可作為熔劑利用。

基本介紹

• 中文名：碳酸鐵
• 外文名：Iron carbonate
• 拼音：tàn suān tiě 
• 類別：鐵白雲石類礦石
• 穩定性：易分解
• 溶解性：難溶

化學性質

英文名稱：Iron carbonate

化學式：Fe₂（CO₃）₃

性質：與碳酸鋁類似，常溫下是很難長時間存在的。因為碳酸根離子和鐵離子的結合很不穩定，它瞬間產生，瞬間就會水解，所以一般情況下很不容易得到這種物質。但這不排除特定的條件下。

水解離子方程式：3CO₃ ^2- + 2Fe³⁺+3H₂O === 2Fe(OH)₃ ↓+ 3CO₂↑ （1）

化學反應方程式：Fe₂(CO₃)₃ + 3H₂O ===2Fe(OH)₃↓+ 3CO₂↑ （2）

溶解性

我國現行中學化學教科書中的酸、鹼和鹽溶解性表，將碳酸鐵(Ⅲ)劃為不溶於水或在水中不存在。這是由於水合鐵離子中Fe³⁺的電荷多，半徑小，電荷的平方與半徑之比值大，所以它的極化能力強。

在水中不存在的原因與證明

在水合鐵離子中，Fe³⁺對配位的極性H₂O分子中帶負電荷的氧原子的吸引力和對帶正電荷的氫原子的推斥力均較大，使水分子離解質子的能力增強。因此水合鐵離子能給出質子，是質子酸。Fe(OH)₃的溶度積小(Ksp=1.1×10^-36)，也能促使水合鐵離子的水解性增大，而使它的溶液呈現較強的酸性。在易溶性鐵(Ⅲ)鹽溶液中，加入鹼金屬的碳酸鹽溶液時，便生成膠狀Fe(OH)₃沉澱，放出氣體CO₂，其反應可用水解離子方程式(1)表示。通過298K，反應物和產物的標準生成自由能（T=298K），可求得反應(1)的標準自由能變(T=298K)和標準平衡常數(K^θ)。

如果在Fe³⁺溶液中，加入碳酸鈉溶液，使二者的濃度均為0.100mol/L，就能由CO₃^2-的一級水解反應，求出[OH^-]=4.22×10^-3。

生成Fe(OH)₃的離子積(Q_i)為Q_i=[Fe³⁺][OH^-]³=0.100×(4.22×10^-3)³=7.51×10^-9。

Q_i>>K_sp，因此，在這個溶液中能生成膠狀Fe(OH)₃沉澱。

由以上2個計算都能說明在水溶液中不存在碳酸鐵(Ⅲ)。

碳酸鐵測定

以碳酸鐵含量較低為例說明碳酸鐵的測定

稱取0.1000~0.2000g試樣於250毫升錐形瓶或燒杯中，加入125毫升HCl、0.5gSnCl₂、2gNaCl，在經常搖動下於<10℃浸取30min。加30毫升水稀釋，中速濾紙加入少量紙漿過濾，用HCl(1+99)洗錐形瓶或燒杯2-3次，洗沉澱和濾紙7-8次。將濾紙和殘渣一同轉入剛玉坩堝中，灰化，在600~700℃灼燒30min。取出冷卻後，加3g過氧化鈉，在700℃熔融10min，冷卻後，沸水浸入250毫升燒杯中，加入25毫升HCI，加熱濃縮，同前測定。所得結果為矽酸鉸和黃鐵礦中鐵的合量，減去黃鐵礦中鐵即為矽酸鐵結果。

分解反應

由於碳酸鐵分解產物FeO與CO₂相互間能繼續進行反應，因而碳酸鐵的分解有它自己的特徵，並且比以前所討論的分解反應更加複雜和難於研究。

如果碳酸鐵是在抽成真空的條件下進行分解，由於分解出的二氧化碳失去與固體FeO的接觸，FeO將不被氧化，則分解產物只有氧化亞鐵和二氧化碳。由於研究困難， 所以根據現有文獻很難確定純碳酸鐵在1個二氧化碳大氣壓時的分解溫度；而只能大致地確定此溫度可能不超過400℃。