[科普中國]-三硫化二鐵

三硫化二鐵（化學式：Fe2S3，分子量為207.9），是三種鐵的硫化物（iron sulfide）之一，它是一種固體黑色粉末。

在空氣中容易被氧化，因此自然界中不存在，只能通過實驗室化學方法制備。

簡介三硫化二鐵簡稱硫化鐵，并不能用三價鐵與硫化氫反應制取，因為會發(fā)生氧化還原反應。但是干態(tài)的三價非離子鐵并不能氧化-2價硫元素，而且在強堿性溶液中，Fe3+可以與S2-反應生成三硫化二鐵沉淀。

因為Ksp（Fe2S3）=1×10-88，Ksp（Fe(OH)3）=1×10-38

所以在強堿性溶液中Fe3+與S2-相遇會生成Fe2S3，而不是氫氧化鐵沉淀。

所以硫化鐵其實是存在的，并且相對也較穩(wěn)定。

三硫化二鐵，為黑色固體，常溫下易轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠色。相對密度4.3 g/cm3。不溶于水。

制備硫化鐵可由冷凍的Fe3+溶液加入涼的Na2S溶液或(NH4)2S溶液制得1：

2Fe3++3S2-→Fe2S3↓

注意，滴加順序不可顛倒！因為酸性環(huán)境中硫化鐵會被鐵離子氧化：

Fe2S3+4Fe3+→6Fe2++3S

（酸性條件電極電勢：S—0.379→**Fe2S3，**Fe3+—0.77→Fe2+****）

（堿性條件電極電勢：S—-0.476→S2-****，Fe(OH)3—-0.56**→**Fe(OH)2，Fe2S3—-0.715→FeS）

燃料氣體脫硫也有硫化鐵生成（見下文）1

性質(zhì)在20℃以上的水中分解成硫化亞鐵和硫1：

Fe2S3→2FeS+S

遇酸分解，放出硫化氫氣體1：

Fe2S3+4H+→2Fe2++H2S↑+2S

來源硫化鐵一般是氧化鐵脫硫劑脫硫后的產(chǎn)物。氧化鐵脫硫是最常見的脫硫手段。下邊是產(chǎn)生硫化鐵的機理：

氧化鐵脫硫劑是一種以活性氧化鐵（Fe2O3）的水合物為主要脫硫成份的一種脫硫劑。常溫下，氧化鐵（Fe2O3）分為α-水合物和γ-水合物，兩種水合物都具有脫硫作用。非水合物的氧化鐵常溫下不具有脫硫作用。

氧化鐵脫硫劑因其硫容大、價格低、可在常溫下空氣再生等特點在近幾年迅速推廣，更主要的原因是可以在無氧條件下脫硫氣源中的H2S（活性炭無氧條件下不脫硫），經(jīng)過近幾年的改進，使氧化鐵的耐水強度、脫硫精度得到了很大的提高，適應了大多數(shù)工業(yè)的脫硫工程。2

主要應用在高硫化氫的氣源環(huán)境下、無氧或氧含量低的環(huán)境中。如沼氣、煤氣、水煤氣、焦化氣的硫化氫脫除。

反應方程式如下：Fe2O3·H2O+3H2S →Fe2S3·H2O+3H2O ΔH=-63kJ/mol

Fe2O3·H2O+3H2S→2FeS+S+4H2O ΔH=-10kJ/mol

氧化鐵脫硫劑與H2S作用并放出熱量，根據(jù)氧化鐵的水合性質(zhì)不同，產(chǎn)生以上不同的反應形式。

2Fe2S3·H2O+3O2 →2Fe2O3·H2O+6S ΔH=-126kJ/mol

2FeS·H2O+3O2+2H2O →2Fe2O3·H2O+4S ΔH=-179kJ/mol

硫化鐵和三硫化二鐵在有氧的條件下以及適宜的溫度下發(fā)生上述還原反應并放出熱量。2

脫硫原理在常溫下沼氣通過脫硫床層，沼氣中的硫化氫與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單體硫。這種脫硫再過程可循環(huán)進行多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其他雜質(zhì)覆蓋而失去活性為止。

脫硫反應為：

Fe2O3·H2O+3H2S→Fe2S3·H2O+3H2O ΔH=-63kJ/mol

再生反應為：

2Fe2S3·H2O+3O2→2Fe2O3·H2O+6S ΔH=-126kJ/mol

再生后的氧化鐵可繼續(xù)脫除沼氣中的H2S。上述兩式均為放熱反應，但是再生反應比脫硫反應要緩慢。為了使硫化鐵充分再生為氧化鐵，工程上往往將上述兩個過程分開進行。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王寧 - 副教授 - 西南大學