一、鐵的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1、鐵是26號(hào)元素，位于第四周期第Ⅷ族，屬于過(guò)渡元素。

原子結(jié)構(gòu)示意圖：

主要化合價(jià)：+2，+3

2、鐵在金屬的分類中屬于黑色金屬，重金屬，常見(jiàn)金屬。純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度為7.86gcm3,熔沸點(diǎn)高，有較好的導(dǎo)電、傳熱性，能被磁鐵吸引，也能被磁化。還原鐵粉為黑色粉末。

3、鐵是較活潑的金屬元素，在金屬活動(dòng)性順序表中排在氫的前面。

①跟非金屬反應(yīng)：

3Fe+2O2=Fe3O4

2Fe+3Cl2=2FeCl3Fe+S=FeS

Fe+I2=FeI2

②跟水反應(yīng)：3Fe+4H2O＝Fe3O4+4H2↑

③跟酸作用：Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷濃硝酸、濃硫酸鈍化;與氧化性酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2，且氧化性酸過(guò)量時(shí)生成Fe3+)

④與部分鹽溶液反應(yīng)：Fe+Cu2+=Fe2++Cu

Fe+2Fe3+=3Fe2+

4、生鐵與鋼的比較

鐵的合金生鐵鋼含碳量2%～4.3%0.03%～2%其它雜質(zhì)含硅、錳、硫、磷較多含硅、錳少量，硫和磷幾乎沒(méi)有機(jī)械性能硬而脆、無(wú)韌性硬而韌、有彈性機(jī)械加工可鑄不可鍛可鑄、可鍛、可壓延5、過(guò)渡元素位于周期表中中部從ⅢB～ⅡB族十個(gè)縱行，分屬于第四周期至第七周期。過(guò)渡元素都是金屬，又叫過(guò)渡金屬。

過(guò)渡金屬的密度一般比較大，熔沸點(diǎn)較高，有較高的硬度、較好的延展性和機(jī)械加工性能，較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能。

過(guò)渡元素的原子最外層電子數(shù)不超過(guò)兩個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中，最外層和次外層都容易失去電子，因此過(guò)渡元素有可變化合價(jià)。所以當(dāng)Fe與弱氧化劑反應(yīng)時(shí)，只失去最外層上的2個(gè)電子，形成Fe2+;當(dāng)Fe與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)，還能進(jìn)一步失去次外層上的一個(gè)電子，形成Fe3+。這就是鐵在其化合物中通常顯+2價(jià)或+3價(jià)的原因。則Fe發(fā)生化學(xué)反應(yīng)能得到+2價(jià)還是+3價(jià)，需看參加反應(yīng)的氧化劑的強(qiáng)弱，有時(shí)還要看反應(yīng)物的量之間的關(guān)系。

例如：①鐵在O2中燃燒的，一定要在集氣瓶低留有少量的水或一層沙子，防止瓶子被炸裂;②Fe與S反應(yīng)中Fe只能失去其最外層的2個(gè)電子而變成+2價(jià)，反應(yīng)開(kāi)始后撤去酒精燈，反應(yīng)可以繼續(xù)進(jìn)行，說(shuō)明反應(yīng)放熱;③Fe在Cl2中燃燒時(shí)不但能失去最外層的2個(gè)電子，而且還可失去次外層的1個(gè)電子后成+3價(jià)，說(shuō)明氧化性Cl2>S;④在高溫時(shí)能與C、P、Si等化合。

6、鐵的合金

一般地說(shuō)，含碳量在2%～4.3%的鐵的合金叫做生鐵。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不可煅。根據(jù)碳的存在形式可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。

一般地說(shuō)，含碳量在0.03%～2%的鐵的合金叫做鋼。鋼堅(jiān)硬有韌性、彈性，可以鍛打、壓延，也可以鑄造。

二、鐵的氧化物和氫氧化物

1.鐵的氧化物的比較

鐵的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗稱鐵紅磁性氧化鐵色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價(jià)態(tài)+2+3+2、+3水溶性難溶于水難溶于水難溶于水穩(wěn)定性不穩(wěn)定性6FeO+O2=2Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定與酸的反應(yīng)

FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O與CO的反應(yīng)FexOy+yCO＝xFe+yCO2制取

高溫熔融，過(guò)量的鐵與氧氣反應(yīng)2Fe+O2=2FeOFe(OH)3的分解

2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O鐵在氧氣中燃燒3Fe+2O2=Fe3O42、鐵的氫氧化物的比較

Fe(OH)2Fe(OH)3物理性質(zhì)白色，難溶于水的固體紅褐色，難溶于水的固體化學(xué)性質(zhì)(1)與非氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)

Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O

(2)與氧化性酸反應(yīng)

3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O

(3)空氣中放置被氧化

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

(1)與酸反應(yīng)

Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O

(2)受熱分解

2Fe(OH)3＝Fe2O3+3H2O

制備①煮沸蒸餾水，趕走溶解的氧氣②煮沸NaOH溶液，趕走溶解的氧氣③配制FeSO4溶液，加少量的還原鐵粉④用長(zhǎng)滴管將NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下：

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓

將NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓1.Fe3O4是復(fù)雜的化合物，經(jīng)研究證明，在Fe3O4晶體中有1/3的Fe是+2價(jià)，有2/3的Fe是+3價(jià)，可看成FeO·Fe2O3，實(shí)際應(yīng)寫(xiě)成Fe(FeO2)2,即鐵酸亞鐵鹽，不是一般的氧化物。

2.Fe(OH)2和Fe(OH)3從溶液中析出的現(xiàn)象不同，前者是白色絮狀沉淀，后者是紅褐色沉淀。而Fe(OH)2極不穩(wěn)定，易被氧化成Fe(OH)3，反應(yīng)現(xiàn)象是：白色→灰綠色→紅褐色。

若要觀察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要?jiǎng)?chuàng)造以下條件：

(1)排除亞鐵鹽溶液里的Fe3+離子，以免Fe3+離子直接與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3。

(2)盡量排除溶液中溶解的氧氣(絕對(duì)排除是辦不到的)，以減慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。

反應(yīng)要用新制備的亞鐵鹽溶液，并放入少量的鐵以防止Fe3+離子產(chǎn)生。亞鐵鹽溶液與堿溶液在混合前分別加熱以排除溶有的空氣，然后，把堿溶液沿著試管壁加入盛亞鐵鹽溶液的試管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入堿溶液，可觀察到白色絮狀沉淀。三、Fe2+和Fe3+之間相互轉(zhuǎn)化及檢驗(yàn)

從Fe2+和Fe3+的結(jié)構(gòu)可知：Fe3+通常只有氧化性，F(xiàn)e2+既具有氧化性又具有還原性。上述微粒通過(guò)跟一定的氧化劑或還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)的鐵相互轉(zhuǎn)化，如下：

Fe2+→Fe3+

氧化劑：Cl2、O2、HNO3、KMnO4、H2O2還原劑：Fe、Cu、I-、S2-、H2S

1.學(xué)習(xí)鐵及其化合物的性質(zhì)要注意：(1)抓價(jià)態(tài)：從鐵元素三種價(jià)態(tài)的相互轉(zhuǎn)化(鐵三角關(guān)系)去認(rèn)識(shí)鐵及其化合物間的氧化—還原反應(yīng)規(guī)律.

(2)想屬類：如鐵是一種比較活潑的過(guò)渡金屬，氧化亞鐵、氧化鐵為堿性氧化物，氫氧化亞鐵、氫氧化鐵為不溶性弱堿，氯化鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽，由此去分析理解它們各自所具有的性質(zhì).

2.鐵元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)遇弱氧化劑(如S、H+、Cu2+、I2等)時(shí)，鐵只能失去最外層的兩個(gè)電子，而生成+2價(jià)鐵的化合物，當(dāng)遇到強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3等)時(shí)，鐵原子可以再失去次外層上的一個(gè)電子而生成+3價(jià)鐵的化合物.

3.具體反應(yīng)有：(1)Fe2+→Fe3+①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(在亞鐵鹽溶液中通入氯氣，溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色)。

②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(亞鐵鹽溶液在空氣中容易變質(zhì)，如綠礬露置于空氣中則是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3)③3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+NO↑

④5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+

如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由淺綠色變棕黃色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫紅變棕黃。⑤2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

(2)Fe3+→Fe2+

①2Fe3++S2-=2Fe2++S,如在FeCl3溶液中滴加適量的Na2S溶液,溶液變渾濁，濾去沉淀則濾液為淺綠色;如加入過(guò)量的Na2S溶液，，則又有黑色沉淀生成(FeS)，向Fe3+溶液中通入H2S氣體的離子方程式為：2Fe2++H2S=2Fe3++2H++S↓。②2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+

③2Fe3++Fe=3Fe2+,在FeSO4溶液中往往要加鐵的原因是可以防止Fe2+被氧化為Fe3+。

④2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,電路板的制作是利用FeCl3溶液與裸露的銅反應(yīng)。⑤2Fe3++2I-=2Fe2++I2

4.Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)(1)Fe2+的檢驗(yàn)：方法一：滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加新制氯水，溶液立即變紅色。

方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮狀沉淀，該沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色。

(2)Fe3+的檢驗(yàn)：方法一：滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即變?yōu)檠t色。

方法二：滴加NaOH溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀。

1.Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化

Fe2+有還原性，高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過(guò)氧化氫等氧化劑能把它氧化成Fe3+：

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O

在酸性溶液中，空氣中的氧也能把Fe2+氧化：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

在堿性溶液中，F(xiàn)e2+的還原性更強(qiáng)，它能把NO3-和NO2-還原成NH3，能把Cu2+還原成金屬銅.Fe3+具有氧化性，它能把I-氧化成I2：2Fe3++2I-=2Fe2++I2

在無(wú)線電工業(yè)上，常利用FeCl3溶液來(lái)刻蝕銅，制造印刷線路，它們反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

因此，銅在氯化鐵溶液中能作還原劑，而FeCl3是氧化劑.Fe3+在酸性溶液中容易被H2S、SnCl2等還原成Fe2+：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+

2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+

Fe3+還能被金屬鐵還原：

2Fe3++Fe=3Fe2+

在亞鐵鹽溶液中加入鐵釘可防止Fe2+被氧化為Fe3+.

2.Fe2+和Fe3+的顏色Fe2+在水溶液中通常以水合離子[Fe(H2O)6]2+形式存在，呈淡綠色，并存在下列平衡：

[Fe(H2O)6]2++H2O＝][Fe(H2O)5OH]++H3O+

這個(gè)平衡的pK=9.5，水解的程度很小，溶液