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铁的氧化物是高中化学的重要内容。常见的铁的氧化物主要有三种:氧化亚铁FeO,呈黑色粉末状;氧化铁Fe₂O₃,呈红棕色,是铁锈的主要成分;四氧化三铁Fe₃O₄,呈黑色晶体,具有磁性。这三种氧化物在颜色、稳定性和磁性等方面都有明显的区别。
氧化亚铁FeO是黑色粉末,其中铁的氧化态为+2价。它由Fe²⁺离子和O²⁻离子组成。氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化成氧化铁。作为碱性氧化物,它能与酸反应生成+2价的铁盐,如与盐酸反应生成氯化亚铁和水。
氧化铁Fe₂O₃是红棕色粉末,俗称铁红,是铁锈的主要成分。其中铁的氧化态为+3价,由2个Fe³⁺离子和3个O²⁻离子组成。氧化铁比较稳定,作为碱性氧化物能与酸反应生成+3价的铁盐,如与盐酸反应生成氯化铁和水。在高温下可被一氧化碳等还原剂还原得到金属铁。
四氧化三铁Fe₃O₄是黑色晶体,具有磁性,俗称磁性氧化铁。它是一种复合氧化物,可以看作氧化亚铁和氧化铁的复合物FeO·Fe₂O₃。其中含有1个Fe²⁺离子和2个Fe³⁺离子,铁的平均氧化态为+8/3。与酸反应时会同时生成+2价和+3价的混合铁盐,如与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水。
通过对比可以看出,三种铁的氧化物各有特点:氧化亚铁FeO是黑色的,铁为+2价,不稳定;氧化铁Fe₂O₃是红棕色的,铁为+3价,比较稳定;四氧化三铁Fe₃O₄是黑色的,含有+2和+3价的铁,具有磁性。这些氧化物在工业生产和日常生活中都有重要应用,是高中化学学习的重点内容。