铁在氧气中燃烧的化学方程式为3Fe+2O₂=Fe₃O₄(点燃)。铁在氧气中燃烧,反应物为铁和氧气、生成物为黑色固体四氧化三铁。在高温时,铁在纯氧中燃烧,剧烈反应,火星四射,生成Fe₃O₄,Fe₃O₄可以看成是FeO·Fe₂O₃。铁在氧气中燃烧火星四射的原因是铁丝中通常含有少量碳元素,而纯铁燃烧几乎不会有火星四射的现象。
铁通常有氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)三种氧化物,且能在不同条件下生成不同的氧化物。Fe和O2直接反应,在不超过570℃时灼热,生成物是Fe3O4;温度高于570℃时,生成的是FeO;Fe和O2直接化合,很难生成Fe2O3,当温度高达1300℃时,生成的FeO才可以进一步氧化生成Fe2O3。
铁在常温下,与水、空气作用生成氧化铁,原理是和氧气、水反应,这也就是铁锈的生成原理。氧化铁是铁锈的主要成分。
铁锈的主要成因是铁金属在杂质碳的存在下,与环境中的水分和氧气反应,铁金属便会生锈。
剧烈燃烧,火星四射,有黑色固定产生。
剧烈燃烧的原因:铁作为一种化学性质比较活泼的金属,在氧气中可以剧烈燃烧是因为Fe元素在氧气中可以进行反应,O2同样是一种化学性质较为活泼的元素,大部分物质在空气中燃烧其实都是和空气中的O2进行反应。
同理,铁丝之所以在空气中不能剧烈燃烧,也是氧气的原因。空气中的O2大约占比百分之二十一左右,其中氮气占了百分之七十八,由此可见,空气中的氧气含量并没有我们想象的多,纯度也是远远达不到实验标准。所以实验过程中,失败的原因之一有可能就是氧气的纯度问题,一定要使用纯氧进行实验。
火星四射的原因:实验中用到的铁丝并不是完全的Fe构成的,一般含有少量C元素的杂质。真正导致实验现象中火星四射的原因是C和氧气发生了反应。我们可以通过C在氧气中的燃烧进行对比实验现象。
C与充足的O2会发生化学反应是一个很基础的方程式,C+O2(充足)===点燃===CO2。在铁丝与氧气进行燃烧的同时,其中的杂质碳也在与氧气进行燃烧反应从而产生二氧化碳气体。二氧化碳气体是空气的体积迅速膨胀,挤压空气中的其他的杂质反应过后的氧化物及铁的氧化物,从而造成了火星四射的实验现象。
黑色固定的产生:3Fe+2O2==点燃=Fe3O4
铁丝在氧气中燃烧会产生氧化物四氧化三铁,它有一个别名可以很好的解释这一现象,他被称为氧化铁黑。这是一种黑色的氧化物。化学服务于生活,特制的纯净四氧化三铁作为一种磁性材料,可以作为录音磁带的制作原料。
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