- 中文名
- 氯化铁
- 外文名
- ferric chloride
ferric trichloride - 别 名
- 无水氯化铁、三氯化铁
- 化学式
- FeCl3
- 分子量
- 162.204
- CAS登录号
- 7705-08-0
- EINECS登录号
- 231-729-4
- 熔 点
- 304 ℃
- 沸 点
- 316 ℃
- 水溶性
- 易溶于水
- 密 度
- 2.8 g/cm³
- 外 观
- 黑色结晶性粉末
- 闪 点
- 316 ℃
- 应 用
- 金属刻蚀、污水处理、凝聚剂、催化剂、氧化剂、媒染剂、药物
- 安全性描述
- S26、S39
- 危险性符号
- Xn
- 危险性描述
- R22;R38;R41
- UN危险货物编号
- 1773
- CN危险货物编号
- 81513
- RTECS号
- LJ9100000
理化性质
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物理性质
化学性质
受热分解
2FeCl3 → 2FeCl2 + Cl2↑
注:三溴化铁更易分解,三氯化铁仅局部分解 [3]。
碱性沉淀
FeCl3 + 3NH3·H2O → Fe(OH)3↓+ 3NH4Cl
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓+ 3NaCl
2FeCl3 + 3Ba(OH)2 → 2Fe(OH)3↓+ 3BaCl2
Fe3+ + 3NH3·H2O → Fe(OH)3↓+ 3NH4+
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓
氧化还原反应
FeCl3 + SO2 + 2H2O → 2FeCl2 + H2S章符O4 + 2HCl
2FeCl3 + 2H2SO3 + H2O → 2FeSO4 + 6HCl
FeCl3 + H2S → 2FeCl2 + S↓+2HCl
2FeCl3组备 + 2HI → 2FeCl2 + 2HCl + I2
2FeCl3 + 3(NH4)2Sx → Fe2S3↓+ 6NH4Cl + 3Sx-1
2FeCl3 + 2Na2SO3 → Na2S2O6 + 2NaCl + 2FeCl2
2FeCl3 + 2Na2S2O3 → 2NaCl + 2FeCl2 + Na2S4O6
4FeCl3 + 2NH2OH → 4FeCl2 + 4HCl + N2O↑+ H2O
FeCl3 + CuCl → FeCl2 + CuCl2
2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2
2FeCl3 + SnCl2 → 2FeCl2 + SnCl4
6FeCl3 + 2NH4Cl → 6FeCl2 + 8HCl + N2↑
2FeCl3 + HOOC-COOH → 2FeCl2 + 2HCl + 2CO2↑
其中,对于氯化铁和单质铜的反应,现象为溶液由黄色变为蓝色(Fe2+离子的浅绿色被蓝色掩盖),是氯化铁可被用于刻蚀铜电路板的原理婶嘱陵。
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
2FeCl3 + 3H2O2 + 10KOH → K2FeO4 + 6KCl + 8H2O
水解反应
由于氯化铁是强酸HCl和弱碱Fe(OH)3发生中和反应所生成的盐,因此,Fe3+离子在水溶液中会水解形成强酸性的溶液,不仅能溶解电正性金属(如镁、铝)而放出H2,还能与碱金属碳酸盐(如碳酸钠)溶液反应放出CO2。
Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl
注:鉴于水解是可逆反应且生成的Fe(OH)3量极少,无法以沉淀的形式为肉眼所见,因此可不书写沉淀符号。
FeCl3·6H2O → Fe(OH)Cl2 + HCl + 5H2O
Fe(OH)Cl2 +2H2O → Fe(OH)3 + 2HCl
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
[Fe(H2O)6]3+ + H2O → [Fe(OH)(H2O)5]2+ + H3O+ Kh1 = 1.0×10-3.5
[Fe(OH)(H2O)5]2+ + H2O → [Fe(OH)(H2O)4]+ + H3O+
若增大pH,[Fe(OH)(H2O)4]+络合离子会进一步缩聚为红棕色的氢氧化铁胶状溶液,直至pH = 4~5可形成水合沉淀物,即Fe(OH)3·3H2O(水合氢氧化铁),或由FeO(OH)和4H2O形成的水合氧化铁 [5]。
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl
2FeCl3 + 6NH4HCO3 → 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑ + 6NH4Cl
2FeCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl
2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑
2Fe3+ + 6HCO3- → 2Fe(OH)3↓ + 6CO2↑
Fe3+ + 3S2- + 6H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3H2S↑
注:由于双水解反应不可逆程度高,因此可逆符号可用单向箭头代替。
显色反应
实际上,具有羟基与sp2杂化碳原子相连结构(-C=C-OH)的化合物,能与FeCl3溶液形成有特殊颜色的络合物,如苯酚、均苯三酚显紫色,邻苯二酚、对苯二酚显绿色,邻甲苯酚显红色,对硝基苯酚显棕色,亦有些酚类(如三硝基苯酚、邻硝基苯酚)不显色 [6]。
FeCl3 + 3KSCN → 3KCl + Fe(SCN)泪匙3↓
FeCl3 + K4[Fe(CN)6] → 3KCl + KFe[Fe(CN)6]↓
置换反应
3Zn + 2FeCl3 → 3ZnCl2 + 2Fe
3Mg + 2FeCl3 → 3MgCl2 + 2Fe
Al + FeCl3 → AlCl3 + Fe
3Zn + 2Fe3+ → 3Zn2+ + 2Fe
3Mg + 2Fe3+ → 3Mg2+ + 2Fe
Al + Fe3+ → Al3+ + Fe
需要注意的是,若不采用过量的单质锌、镁、铝,则置换反应的现象却是溶液金属棒逐渐溶解,溶液由黄色逐渐变为浅绿色,金属棒析出银白色固体。
Zn + 2FeCl3 → ZnCl2 + 2FeCl2
Mg + 2FeCl3 → MgCl2 +胶敬只 2FeCl2
Al + 3FeCl3 → AlCl3 + 3FeCl2
Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+
Mg + 2Fe3+ → Mg2+ + 2Fe2+
Al + 3Fe3+ → Al3+ + 3Fe2+
其它性质
FeCl3 + ZnO + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3ZnCl2
FeCl3 + 2CH3COOH(浓) → Fe(CH3COO)Cl + 2HCl
FeCl3 + Na2HPO4 + CH3COONa → FePO4 + CH3COOH + 3NaCl
FeCl3 + 2Na2HPO4 FePO4↓ + 3NaCl + NaH2PO4
FeCl3 + NaH2PO4 FePO4↓ + NaCl + 2HCl
FePO4 + H+ → Fe3+ + HPO42-
3FeCl3 + 4K2C2O4(浓) → K3[Fe(C2O4)3]↓ + 5KCl + 2FeCl2 + 2CO2↑
[Fe(C2O4)3]3- + 6H+ → Fe3+ + 3H2C2O4
FeCl3 + 3(NH4)2C2O4 → (NH4)3[Fe(C2O4)3] + 3NH4Cl
2FeCl3 + 3C2H4(COONa)2 + 2H2O → 6NaCl + 2C2H4(COO)Fe(OH)↓ + C2H6O2
FeCl3 + 3HCOONa → Fe(HCOO)3 + 3NaCl
Fe(HCOO)3 + 2H2O → Fe(HCOO)(OH)2 + 2HCOOH
FeCl3 + 3CH3COONa → Fe(CH3COO)3 + 3NaCl
Fe(CH3COO)3 + 2H2O → Fe(CH3COO)(OH)2↓+ 2CH3COOH
FeCl3 + 3HF → FeF3 + 3HCl
合成
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高温氯化法
高温氯化法又称为火法或燃烧法,指在燃烧炉内将铁屑加热至600 ℃~800 ℃,再通入干燥氯气进行氯化反应,可生成气态的三氯化铁,经冷却后得到固体三氯化铁。火法对化工设备要求较高,而且反应放热量较大,对移热的控制提出了较高的要求,成本较高 [8]。
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
盐酸法
盐酸法又称水法或两步法,指铁屑先与稀盐酸反应生成氯化亚铁,再通入氯气将其氧化为三氯化铁。
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3
一步氯化法
连续反应法
连续反应法可大致分为两步,具有工艺简单、反应条件温和等优点。首先,铁屑先与三氯化铁溶液在反应槽中发生归中反应生成FeCl2溶液;其次,将氯化亚铁溶液泵入氯化塔塔顶,与来自塔底通入的氯气在氯化塔中逆流接触反应生成FeCl3溶液;最后,一部分三氯化铁溶液回流至反应槽与铁屑循环反应,进而使三氯化铁的生产得以连续,而另一部分则作为产品送至储槽 [9]。
制备
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重结晶法
鉴于三氯化铁熔点较低(易升华),可加热三氯化铁固体至37 ℃以上使其变为液体,冷却后可进行重结晶操作,可加入晶种以提高结晶速度,否则工业生产效率低下,影响经济效益,最终的产品可达到试剂级要求 [10]。
调节pH值沉淀法
根据各种金属离子形成氢氧化物沉淀的pH值不同的原理,可通过碱、金属氧化物等碱性化合物调节溶液的酸度,使Cr3+、Be2+、Cu2+、Zn2+、Sn2+、Pb2+等离子以氢氧化物的形式沉淀。由于Fe3+在pH>3时即开始水解,而Fe2+直至pH>6.5时才开始水解,加上pH值越高越有利于金属离子的沉淀,因此,可待其它金属离子沉淀完全后,由氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,从而实现三价铁盐的制备。
硫化物沉淀法(S2+与三价铁反应)
根据杂质金属离子的溶度积Ksp值,可在调节pH值后加入硫化物,使杂质离子与S2-结合为难溶物。其中,Cu2+、Ni2+、Co2+、Al3+、Cd2+等离子的去除效果较好,浓度一般可降至2 ppm以下,镍离子可降低至检测下限乃至未检出,但对Mn2+离子的去除效果不佳 [11]。
萃取法
胺类萃取剂,如三辛铵(TOA)、N,N-二(2-乙基己基)乙酰胺、三辛癸烷基叔胺(N235)、N,N-二(1-甲基庚基)乙酰胺(N503),由于分子结构中的氮原子的孤对电子可和羰基发生p-π共轭效应,使羰基氧原子上的电荷密度增加,因此,羰基的氧原子对氢离子或金属离子具有较好的配位能力。
以乙酸丁酯为例,由于氧原子具有未成键的孤对电子,可与H3O+作用生成乙酸丁酯正离子,可与金属配位阴离子缔合形成易溶于该溶剂的中性分子 [12],萃取由此可完成,乙酸丁酯从HCl中萃取Fe3+的原理如下 [12]。
CH3COOC4H9 + H+ → [CH3COOC4H10]+
Fe3+ + 4Cl- → [FeCl4]-
[CH3COOC4H10]+ + [FeCl4]- → CH3COOC4H10FeCl4
应用
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凭借氧化性和在水溶液中的絮凝机制,氯化铁主要用于金属蚀刻和污水处理。
无机工业:用于制造其他铁盐、墨水或催化剂(如催化H2O2分解);
冶金工业:用作提取金、银的氯化浸取剂;
有机工业:用作催化剂(如酯化反应)、氧化剂和氯化剂;
玻璃工业:用作玻璃器皿热态着色剂;
制皂工业:用作肥皂废液回收甘油的凝聚剂;
检验
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方法
② 比色法(EPA方法 9250;
标准
注意事项
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泄露应急
隔离泄漏污染区,周围设警告标志,建议应急处理人员戴好防毒面具,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,避免扬尘,收集运至废物处理场所处置。使其溶于a.水、b.酸、或c.氧化成水溶液状态,再加硫化物发生沉淀反应,然后废弃。也可以用大量水冲洗,经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃。
防护措施
呼吸系统防护,可能接触其粉尘时,应该佩带防尘口罩。必要时佩带防毒面具。
眼睛防护,戴化学安全防护眼镜。
防护服,穿工作服(防腐材料制作)。
手防护,戴橡皮手套。
其他,工作后,淋浴更衣,单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。
性数据
LD50:1872 mg/kg(大鼠急性经口)、LC50:暂无。
急救措施
皮肤接触,立即用水冲洗至少15 min。若有灼伤,就医治疗。
吸入,迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸并就医。
安全术语
S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.眼睛接触后,立即用大量水冲洗并征求医生意见。
S39:Wear eye/face protection.戴眼睛/面孔保护装置。
风险术语
R22:Harmful if swallowed.吞食是有害的;
R38:Irritating to skin.刺激皮肤;
R41:Risk of serious damage to eyes.对眼睛有严重损害的风险。
储存运输
工业氧化铁固体产品外包装采用塑料编织袋或塑料桶、硬质纤维板桶等,内包装采用聚乙烯塑料薄膜袋,包装材料的性能和检验方法应符合有关规定,产品净含量根据用户需求协商;
工业化铁溶液产品采用耐腐蚀槽罐或塑料桶包装,包装规格应符合运输工具装载尺寸的要求;
工业氯化铁运输应符合铁路、公路、水路危险货物运输安全监督管理的相关规定,在运输过程中应有遮盖物,防止雨淋,固体产品不应受潮,不应与碱、强氧化类物质混运;
工业化铁固体产品应贮存于干燥通风的库房内,下垫垫层,防止受潮,不宜露天堆放;液体产品应贮存在符合要求的贮罐和槽车中,不应与碱、强氧化类物质混贮。
消防措施
危险特性:受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气;
操作处置
密闭操作,局部排风;
操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程;
搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏;
配备泄漏应急处理设备,倒空的容器可能残留有害物。
包装方法
液体:耐酸坛或陶瓷瓶外普通木箱或半花格木箱、磨砂口玻璃瓶或螺纹口玻璃瓶外普通木箱;
固体:塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶、塑料袋或二层牛皮纸袋外纤维板桶、胶合板桶、硬纸板桶、塑料袋外塑料桶(固体)、塑料桶(液体)、螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱、螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱、纤维或胶合板箱。
标准法规
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(1)化学试剂 六水合三氯化铁(三氯化铁) HG/T 3474-2014(代替HG/T 3474-2000);
(2)工业氯化铁 GB/T 1621-2023(代替GB/T 1621-2008);