實驗:鐵的燃燒

鐵是一種相對較為活潑的金屬，它可以和一些非金屬元素發生化合反應，一些反應中可以燃燒——發光、放熱的劇烈氧化反應。

原料

試劑	純度	廠家	外觀
鐵絲			銀白色金屬絲
還原鐵粉	AR，98.0%	國藥	銀白色粉末
升華硫	CP，99.5%	天津市福晨化學試劑廠	黃色粉末
高錳酸鉀
鹽酸
二氧化錳
過氧化氫，30%

鐵和氧氣的反應

鐵絲在氧氣中的燃燒

在空氣中加熱鐵絲，鐵絲髮紅，此時只發生氧化反應而不能燃燒。如果要在空氣中燃燒鐵，可以選用還原鐵粉接觸火焰，即可看到其燃燒。或者加熱草酸亞鐵，使之分解為極細的「自燃鐵粉」，這種鐵粉一接觸空氣便會自燃。極細的鐵絲也能被點燃，如可以用火點燃鋼絲絨，或者僅用9V電池與其接觸就能讓它燃燒。不過，鋼絲絨表面有一種有機物質塗層，它在燃燒時會有燒焦的氣味。

鐵可以在純氧中燃燒，火星四射並發出耀眼白光。純氧可用10%的過氧化氫溶液在二氧化錳的催化下進行分解反應來製備，為獲得較為純淨的純氧，可以選用排水集氣法：

2 H₂O₂ —^MnO₂→ 2 H₂O + O₂↑

用鐵絲的一段綁住一小節火柴棒（不宜太多，否則木棒在氧氣中燃燒會消耗過量的氧氣），另一端用鑷子或坩堝鉗夾住，在酒精燈上點燃木棒，迅速伸入裝有氧氣的集氣瓶中，鐵絲被引燃後即看到鐵絲的燃燒，火星四射，發出耀眼白光並放出大量熱，生成熔融的灰黑色產物（可能會滴下，因此要在集氣瓶下部放少量沙，以防冷熱不均而炸裂；放水的效果不一定好）。

3 Fe + 2 O₂ —^點燃→ Fe₃O₄

有文獻指出燃燒時火星四射的現象源自於鐵中含有的碳等雜質。

鐵和氯氣的反應

鐵在氯氣中燃燒

將多根鐵絲纏在一起，用坩堝鉗夾住在酒精燈火焰上灼燒，待燒紅後迅速深入裝有氯氣的集氣瓶中，可以觀察到鐵絲立刻燃燒，產生棕黃色的煙並放熱：

2 Fe + 3 Cl₂ —^點燃→ 2 FeCl₃

氯氣是強氧化劑，可以將鐵氧化至+3價。氯氣可由高錳酸鉀和鹽酸的反應製備，收集方法為排空氣法。

反應結束後，在集氣瓶底部加少量水並震盪，可以得到黃色的氯化鐵溶液。

鐵和硫的反應

將升華硫與鐵粉按化學計量比均勻混合（鐵粉略過量），可以擺成一些筆畫連續的文字，將玻璃棒的一端加熱一段時間後，立刻與混合物相接觸，可以發現鐵粉在硫中燃燒，發出紅光，從一頭燒到另一頭，並伴有硫燃燒的為弱藍光。反應生成黑灰色的塊狀固體。

Fe + S —^Δ→ FeS

S + O₂ —^點燃→ SO₂（副反應）

注意事項

實驗安全

氯氣屬於劇毒物質，實驗時應在通風櫥內完成。如不慎少量吸入或有較多泄漏，應立刻撤離至室外呼吸新鮮空氣，若有不適，需要立刻就醫。

燃燒是放熱反應，應避免燙傷。且需要注意遠離可燃物區域。

藥品安全

硫、高錳酸鉀和過氧化氫（濃度超過8%的）在中國大陸屬於易制爆類特殊危化品，鹽酸和高錳酸鉀在中國大陸屬於易製毒類特殊危化品，購買與使用應遵守當地法律法規。

硫應避免與強氧化劑直接混合，否則容易發生爆炸。