为什么铁与氧气反应生成的是四氧化三铁？ 第1页

这与反应，3Fe2O3=2Fe3O4+1/2O2，在不同温度下的标准自由能变（ΔrG°）是正值、还是负值，也就是反应方向，及这两种物质的热稳定性有关。

不难计算出该反应的ΔrH°=1/2ΔfH°(O2)+2ΔfH°(Fe3O4)-3ΔfH°(Fe2O3)

=1/2×0+2×(-1118)-3×(-824)=236(kJ•mol-1)。这是一个吸热的，常温下不易进行的反应。

其ΔrS°=1/2S°(O2)+2S°(Fe3O4)-3S°(Fe2O3)

=1/2×205.3+2×146-3×87.4=132.5(J•mol-1•K-1)。是一个熵增的反应。

从吉赫方程，ΔrG°=ΔrH°-TΔrS°，不难看出。在温度T很高的情况下，这个反应的ΔrG°将会变为负值。也就是，这个反应可以自发的进行。此时，Fe3O4比Fe2O3要更稳定。

这个温度由的吉赫方程，0=236×1000-T×132.5，可以计算出来。

解得，T=1781（K）。约为1500（摄氏度）。

也就是，在这个温度之上，Fe3O4稳定；在这个温度之下，则是Fe2O3稳定。

所以，在常温下（温度不高）铁与氧气反应的产物多是Fe2O3。在氧气中燃烧（温度很高）的产物则是Fe3O4。

这样的例子还有很多。如，

2CuO=Cu2O+1/2O2，

HgO=Hg++1/2O2。

它们都是，式子前面的氧化物，只能在温度相对较低的情况下才能存在。

在“艾林汉图”中代表这些反应的，都是斜率为正值，且要穿越ΔrG°=0坐标线的，一条条折线。