实际反应的过程是先生产氧化亚铁然后是氧化铁最后是四氧化三铁，这个过程进行到那一种程度是由反应体系中氧气的量决定的，在氧气充足的情况下全部生产四氧化三铁，如果氧气不足的反应产物就有可能是上述三种氧化物的一种或者几种的混合物。
从吉赫方程，ΔrG°=ΔrH°-TΔrS°，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。
扩展资料：
注意事项：
用前振摇分散，超声波有助于磁性微球的分散。
使用前用PBS等溶液清洗【规格】5ml装Fe3O4的PBS悬浮液，固含量0.5 %（w/v）25mg装Fe3O4干粉溶剂组成PBS pH 7.40叠氮化钠0.01 %（防腐剂）。
参考资料来源：百度百科-四氧化三铁
初中化学一开始有一实验—铁丝在充满氧气的广口瓶里燃烧,火花四溅,激动人心。教科书告诉我们,这个反应的产物是Fe3O4。为什么反应产物不是Fe2O3或FeO呢?若是Fe2O3或者FeO该多好,初中生刚学化学,就遇到Fe3O4这种混合价态的物质有点难。可是,该反应得到Fe3O4却是不争的事实。乍一想,这个事实很容易解释。大概是10年前吧我读到一个中学教研员写的文章,他是这样解释这个事实的:从热力学数据表可以查到②:
铁的氧化物 Fe3O4(S) Fe2O3(s) FeO(s)
△G(298.2K)/kJ·mol-1 -1012.634，742.435，-245.933
他说:由以上数据可见,△G(Fe3O4)<△G(Fe2O3或FeO),这说明铁和氧气化合生成Fe3O4是热力学趋势最大的,因此,铁和氧的化合的产物是Fe3O4,不是Fe2O3或FeO
我相信,这位教研员一定用这个解释回答了许多中学老师的提问,因为这个疑问很容易产生。而且,我也相信,也许,若提问的人学过化学热力学,懂得化学反应的热力学趋势可以用ΔG来度量,会不假思索地接受这个解释。
然而,如果稍加思索,就会发现这个解释有问题了。谁都知道,在常温下,铁生锈,通常是生成Fe2O3呀!这说明,以上解释肯定有问题。为什么从以上数据不能直接说明哪一个氧化物最稳定呢?Fe3O4的生成自由能的负值(-△Gm)最小,能否表明它是三种铁氧化物中最稳定的呢?我们通常确实说,一个过程的-△G很大,表明该过程的自发性很大。但这是一种很笼统的说法,并不能用来对比不同反应自发性。须知:对比,必须有可比性!这是一个很简单的原理。譬如,谁也不会去对比体积和质量孰大孰小,因为他知道,体积和质量是两个不同的物理量,对比它们的数值大小毫无意义。其实,不同反应的△G,也可能跟体积与质量一样不可比,却常常被人们忽略了。
要对比铁和氧化合成各种氧化铁的自发性大小,最简单的理论模型是考察它们相互转化的自发性,即:
3FeO(s)+1/2 O2(g) = Fe3O4(s) (1) 2Fe3O4(s)+1/2O2(g)+3Fe2O3(s)
引用上列数据,
对于反应(1)△G(1)=△G(Fe3O4)-3△G(FeO)=一274.8 kJ·mol-1
对于反应(2)△G(2)=3△G(Fe2O3)- 2△G (Fe3O4)=-202.0 kJ·mol-1
这表明,反应(1)和(2)的△G都小于零,都是自发的。因而,若将FeO、Fe3O4和Fe2O3跟标态的氧气放进一体系，FeO将自发地转化为Fe3O4! Fe3O4又将自发地转化为Fe2O3. 这正与我们的经验一致:氧气充分时常温下铁生锈得到的铁锈是Fe2O3。
从求取上面两个转化反应的标准摩尔自由能变化的关系式里，你一定已经发现,三种氧化物的生成自由能并不是可以直接相减的,而是要乘以一个系数,可见直接比较三种生成自由能的差别(相当于相减)是没有意义的,即:它们没有可比性!
为考察在铁丝里发生燃烧反应得到的是哪一种氧化物,不能用常温下的△G°,而要用燃烧反应温度下的△G°,因为△G°不像△H°和△S°,温度对它有很大的影响。为得到铁丝燃烧的温度,精确的方法当然是测量,但也可以用如下唾手可得的事实来估计:铁丝在充满氧气的广口瓶里燃烧时,铁丝熔化了,而且产物Fe3O4也是熔珠。可见,燃烧温度已经达到铁和Fe3O4的熔融温度。查阅数据,铁和Fe3O4的熔融温度分别为1800K和1870K,因此,若用1800K下三种氧化物的生成自由能数据来估算,并假设熵变与焓变不随温度而变,可近似地用吉布斯-亥姆霍兹方程由三种氧化物在常温下的生成焓和标准熵来计算1800K下三种氧化物的生成自由能:
物质，△H(298K)/kJ·mol-1，Sm(298K)/J·mol-1·K-1
Fe3O4(s)，-1115.726，146.140
Fe2O3(s)，-824.640，87.400
FeO(s)，-266.563，59.162
Fe(s)，0，27.280,
O2(g)，0，205.035
△fGm(1800K,Fe3O4)==-493.34kJ·mol-1
△fGm(1800K,Fe2O3)=-330,158 kJ·mol-1
△fGm(1800K,FeO)=-139.419kJ·mol-1
从本文数据来源的参考书上也可以直接查到1800K下三种氧化物的生成自由能, 它们分别为:-550.863kJ·mol-1,-354.207kJ·mol-1和-144.508 kJmol-1。这些数据与上述近似计算的结果稍有差别,这是由于近似计算忽略了生成焓与标准熵随温度的变化等因素,但相差并不太大(相对偏差分别为-10%、-7%和-4%),可见一般而言这种近似计算还是合理的。不过,既然我们可以查到1800K下的生成自由能,不妨用它们来计算。
用1800K下的生成自由能数据重复计算反应(1)和反应(2)在1800K下的标准摩尔反应自由能变化,得到
反应(1):△G(1800K,1)=-207.3 kJ·mol-1
反应(2):△G(1800K,2)= +39.10kJ·mol-1
计算结果表明:在1800K(铁燃烧温度左右),p(O2)=p下,FeO氧化为Fe3O4的反应是自发的,而Fe3O4继续氧化为Fe2O3是不自发的,即其逆反应,Fe2O3脱氧转化为Fe3O4是自发的。结论:铁丝在充满氧气的广口瓶里燃烧的产物是Fe3O4△还可以证明,在1800K左右相当大的温度范围内,例如1600~2200K,这两个反应的自发性不会改变,而温度过低,将得到Fe2O3,温度过高,将得到FeO,其基本原因是T△S°随温度的改变,温度越高,越容易发生脱氧反应,计算方法相似,从略。
你可能会担心,随着燃烧反应不断进行,氧气分压渐次降低,从标态转为非标态,会不会改变转化反应的自发性而得到另两种氧化物呢?通过如下计算可说明不必担心:
反应(1):△G(1800K)=-RTInk=…=exp(-△G/RT)=2.120×1036
p(O2)平衡=p×(2.12×10^36)-2≈2×10- 68 Pa
这表明,氧和铁反应生成Fe3O4的反应达到平衡时氧的分压为2×10-68Pa,换言之,只要氧气的分压高于2×1068Pa,反应(1)都将向右进行,而2×10-68Pa是一个根本不可能达到的微乎其微的氧分压,这就表明,不管氧气消耗后氧分压如何下降,也不会改变反应(1)向右进行的自发性。至于反应(2),是向左自发的反应,氧分压的下降只会增强Fe2O3脱氧生成Fe3O4的自发性,不必再去计算了。
铁与高温水蒸气会生成四氧化三铁。
至于燃烧状态下的话，是生成四氧化三铁的，我觉得应该可以根据氧气的氧化性强弱来解释,氧气的氧化性强,但是又不是特别强,它可以把铁氧化,铁有变价,即+2,+3价,在铁被氧气氧化的时候,他们一起被表现出来,所以就有四氧化三铁了.
