硫酸亚铁
硫酸亚铁是一种无机化合物,外文名Ferrous Sulfate,无色无臭粉末状固体,尝之有咸涩感,在潮湿空气中表面氧化成棕色的碱式硫酸铁,可溶于水、甘油等,不溶于乙醇,水溶液呈酸性,自然界中常见七水合物,化学式为,俗称绿矾,蓝绿色单斜晶体,可在空气中风化失去结晶水,加热至70-73℃失去3分子水,80-123℃失去6分子水,156℃以上转变成碱式硫酸铁,300°C变为无水硫酸亚铁。硫酸亚铁可用于作杀虫剂、还原剂等,还可用于墨水、颜料和氧化铁的制备,医学上可作补血剂用于缺铁性贫血的治疗。
理化性质
物理性质
硫酸亚铁无水物为白色粉末固体,固体密度3.4,易溶于水,可溶于甲醇、甘油等,不溶于乙醇,避免用酒精洗涤;生活中常用其七水合物,即七水合硫酸亚铁,俗称绿矾,蓝绿色单斜晶体,无臭,密度1.898。
化学性质
硫酸亚铁具有还原性和弱于硫酸铝及硫酸锌的酸性,其水溶液呈酸性,在干燥空气中可自然风化,加热至300°C可完全失去结晶水成无水硫酸亚铁,加热至红热时发生分解,变为并释放二氧化硫和三氧化硫。
加热分解
硫酸亚铁解热分解时可生成氧化亚铁和三氧化硫,或生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫,其化学式为:
氧化反应
硫酸亚铁易被氧化为三价铁,可发生氧化反应:水溶液冷时缓慢氧化,加热时氧化加快。
被单质氧化
硫酸亚铁能被氧气及卤族元素单质(如氯、溴等)氧化为硫酸铁、碱式硫酸盐或碱:
被氧化性酸氧化
硫酸亚铁可被氧化性酸氧化为三价铁,如硫酸亚铁和硝酸、硫酸发生反应:
被氧化性盐氧化
硫酸亚铁可被氧化性盐氧化生成三价铁盐:
被过氧化氢氧化
硫酸亚铁可被过氧化氢从二价态氧化为三价态:
被氧化物氧化
硫酸亚铁可被氧化物从二价态氧化为三价态:
非氧化反应
与非氧化性酸反应
硫酸亚铁和非氧化性酸作用生成二价盐:
与碱反应
硫酸亚铁具有弱于硫酸铝及硫酸锌的酸性,隔绝空气条件下硫酸亚铁可与碱或氨水作用生成:
与非氧化性盐反应
硫酸亚铁可以与非氧化性盐发生复分解反应或加合反应,其价态不发生改变,同时有新的亚铁盐、复盐或配盐生成:
与氰化物生成配合物
硫酸亚铁可与氰化物(主要指铁氰化钾和亚铁氰化钾)发生反应:与亚铁化钾作用时生成亚铁氰化亚铁或亚铁氰化亚铁钾,与铁氰化钾作用时生成铁氰化亚铁或氢氧化铁胶体沉淀:
制备方法
实验室制法
用铁丝或铁屑与硫酸(15%—20%)作用,通过发生置换反应可得硫酸亚铁溶液,化学式为:。若欲从溶液中得到晶体, 可待溶液不再有气体放出后,煮沸、过滤,并在低于60°C下浓缩,冷却静置后有晶体析出,用乙醇和蒸馏水洗涤后在30°C下迅速干燥即得,此时所得晶体为七水合硫酸亚铁;如欲得硫酸亚铁晶体,需置于300°C下高温干燥使其失去全部的结晶水。
工业制法
硫酸与废铁屑法
该法利用硫酸与工厂废铁屑反应,原理与实验室制法相同,硫酸需预先稀释,反应后得到得溶液经后续处理,在包装后可得工业成品。
黄铁矿煅烧法
黄铁矿经煅烧后置于潮湿空气中,发生氧化反应:
将所得粗品溶于水中,得硫酸亚铁溶液,在隔绝空气条件下加入适量铁片将其中所含硫酸、Fe2(SO4)3·9H2O、硫酸铜还原或置换为硫酸亚铁,静置、过滤、浓缩、析出结晶,得淡绿色硫酸亚铁晶体。
钛铁矿制法
钛铁矿生产中可以得到硫酸亚铁副产物,化学式如下:
应用领域
农牧领域
硫酸亚铁农业上可做肥料中的添加剂,畜牧业中可用作饲料添加剂:
肥料中的添加剂
硫酸亚铁有利于维持肥料发酵所形成的高温环境,加速有机化合物的降解,降低堆肥过程中的PH,增加堆肥中的氮含量,有利于植物生长。
饲料添加剂
铁元素为动物饲料中重要的营养成分物质,是动物维持生命活动所必需的微量元素,硫酸亚铁常被用作铁元素添加剂应用于饲料工业中。
工业领域
硫酸亚铁工业上可用于制备铁粉、颜料:
制备铁粉
七水合硫酸亚铁(二价铁)可用于工业铁粉的制备,先将绿矾用碳酸试液转化为,经过滤洗涤后脱水干燥,并粉碎磨细,之后将碳酸亚铁还原焙烧,得到粗制铁粉;若需精制,可通入氢气除去杂质,进行二次还原。
制备颜料铁红铁黄
氧化铁红和氧化铁黄都是应用领域广泛的无机化合物颜料,均可通过硫酸亚铁进行制备。氧化铁黄可用于制备其他铁系颜料,而超细氧化铁红为软磁体氧体材料和器材得主要成分,需求量大;利用硫酸亚铁可以合成超细氧化铁红,且具有成本低廉、质量稳定、清洁环保、操作方便的优点,工业生产时硫酸亚铁主要来源于钛白矿生产钛白粉时的副产物,经后续提纯后进行过滤干燥得成品。
环境领域
硫酸亚铁可用于脱色、去除重金属离子、杀菌等用途,在水中有较好的絮凝作用,经实验证明可代替明矾作净水剂直接用于自来水和工业废水的处理,或作为原料生产其他含铁净水剂,还可用于高浓度含铜、含氰废水以及高磷废水的无毒化处理。
医药领域
缺铁性贫血可通过补充铁元素进行除病因治疗以外的治疗,硫酸亚铁可用于治疗低色素小细胞型贫血,用药可增加网织红细胞和血红蛋白的数目,诊断正确的患者服药后可迅速改善贫血情况;临床试验证明口服小剂量的硫酸亚铁试剂在服用一定时限后可改善病情,且简便易行、经济有效、疗效确切、副作用少。实际应用时需遵处方或医嘱。
安全事宜
安全相关
硫酸亚铁非可燃物,着火时可采用包围灭火的方式扑灭;硫酸亚铁加热分解时会放出有毒硫化物气体。
如硫酸亚铁发生泄露,可以使用生石灰或碳酸氢钠等物质中和其酸性以减少对环境的影响;该物质对环境有危害,可能对水体造成长期污染。
硫酸亚铁在潮湿空气中易氧化变质,成为棕黄色的Fe2(SO4)3·9H2O,贮存时应置于密闭容器中,储存于阴凉、通风、干燥处,与食品原料分开存放。
健康相关
硫酸亚铁有一定的毒性,小鼠LD50值静脉注射时为65mg/kg,口服给药时为1520 mg/kg,经皮给药时为60.3mg/kg;
硫酸亚铁服用量在20mg/kg时对人体无影响,服用量介于20—60mg/kg时有轻微毒性,服用超过60mg/kg时有严重的毒性反应发生,可能会导致肝、肺及肠胃的严重不良反应,如呕吐、腹痛、腹泻的发生,严重者可能脱水或休克;直接接触皮肤可能会导致皮肤腐蚀或受到刺激,接触眼球可能会导致严重的眼部损伤。
急救措施
硫酸亚铁若口服摄入过量硫酸亚铁,可进行催吐并用1%~5%碳酸氢钠溶液进行洗胃,同时纠正酸中毒,并及时送医。
参考资料
Ferrous Sulfate.PubChem COMPOUND SUMMARY.2023-03-22
Ferrous Sulfate.pubchem HSDB.2023-05-09
Ferrous sulfate.durgbank.2023-05-09