铁单质和三价铁会反应吗？

[!WARNING]

本文是靠DeepSeek编撰出逗朋友玩的文章，该反应实际上理想状态下只会是$2Fe^{3+}+Fe→3Fe^{2+}$，而不会生成奇怪的配合物。请谨慎辨别。

有的同学问：单质铁和氯化铁溶液会反应吗？

一、概述

我们知道Fe相对于Fe(III)有还原性，那么如果将这两个物质放在一起，会不会发生反应呢？

答案是肯定的，由于过渡金属结构的复杂性，将会生成一个复杂的配离子：

$$
[Fe_2Cl_9(μ-Cl)_2]^-
$$

即

$$
μ-氯代双[五氯合铁(III,II)]酸根
$$

二、反应原理

反应条件

1. 水发生自耦电离，产生微量的$H_3O^+$和$OH^-$；
2. 溶液中本身存在足量的$FeCl_3$，并且向其中加入了适量的$Fe $；

反应过程

1. Fe表面被Fe³⁺部分氧化，生成少量Fe²⁺，但不能完全溶解。
   发生反应：

   $$
   2Fe^{3+}+Fe\rightarrow 3Fe^{2+}
   $$

2. 水会发生自耦电离，提供了$H_3O^+$，由于溶液中本身的$Cl^-$，伴随$Fe$的反应，平衡生成了少量$HCl$。

3. $Fe²⁺$与未反应的$Fe^{3+}$在高Cl⁻浓度下，通过氯桥（$μ-Cl$）形成双核配合物，同时钠离子作为反离子稳定结构。
   于是发生反应：

（由于未知原因，该反应式好像太长了，网站无法正常显示）

三、关于此配合物的性质

• 核心结构：两个铁原子（一个$Fe³⁺$、一个$Fe²⁺$）通过两个氯桥（$μ-Cl⁻$）连接。
• 配位环境：$Fe³⁺$：六配位，与4个$Cl⁻$和2个桥联$Cl⁻$结合；$Fe²⁺$：六配位，与5个$Cl⁻$和1个桥联$Cl⁻$结合（或调整配位数以适应电荷）。
• 其他部分性质：根据实验，溶液为深绿色，并具有顺磁性（因未成对电子）。