基本信息
Fe=鐵,化學元素, 英文名稱:Iron 原子序數:26一種密度大,有延展性和有磁性的、主要是兩價(Fe2+)和三價(Fe3+)此外還有六價鐵(Fe6+)和四價鐵(Fe4+)的金屬元素,三價鐵最為常見。
鐵在地殼中含量第四,僅次於Al,只有化合態。(在隕石中存在游離態)
物理性質
純鐵為銀白色,但在潮濕空氣中容易生鏽。相對原子質量為55.85,國中和高中的化學計算中粗略計為56
純鐵密度7.87g/cm3。屬於重金屬,熔沸點較高。
化學性質
鐵單質與鐵離子性質
鐵的電子排布式:1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 或[Ar]3d 4s
Fe相對原子質量55.847,計算用56。鐵有多種同素異形體,如α鐵、β鐵、γ鐵、б鐵等。
鐵是比較活潑的金屬,在金屬活動性順序表(K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、 Fe、Sn、Pb、( H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au)里排在氫的前面。
鐵的化學性質活潑,三價鐵為強氧化劑。
鐵的最重要的氧化態是+2和+3。
二價鐵離子呈淡綠色,在鹼性溶液中易被氧化成三價鐵離子。三價鐵離子的顏色隨水解程度的增大而由黃色經橙色變到棕色。純淨的三價鐵離子為淡紫色。
二價和三價鐵均易與無機或有機配位體形成穩定的配位化合物,如 Phen為菲羅林,配位數通常為6。零價鐵還可與一氧化碳形成各種羰基鐵,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基鐵有揮發性,蒸氣劇毒。
鐵也有+4價態的化合物,但在水溶液中只有+3價的。
含碳量較大的鐵叫做 生鐵,C含量一般大於2%
鋼鐵是有無數原電池構成的,C含量較小,約2%
原電池反應
1.析氫腐蝕:在酸性條件下發生。
(負極) Fe — 2e === Fe
(正極) 2H + 2e === H ↑
2.吸氧腐蝕:在中性或鹼性條件下發生。
(負極)Fe — 2e === Fe
((正極)O+HO+4e === 4OH
化合物
主要有兩大類:亞鐵Fe(Ⅱ)和正鐵Fe(Ⅲ)化合物。
亞鐵化合物有氧化亞鐵(FeO)、氯化亞鐵(FeCl)、硫酸亞鐵(FeSO)、氫氧化亞鐵{Fe(OH)}等;正鐵化合物有三氧化二鐵(FeO)、三氯化鐵(FeCl)、硫酸鐵{Fe(SO4)}、氫氧化鐵{Fe(OH)}等。
如在六氰根合鐵(Ⅱ)酸鉀K4[Fe(CN)6](俗名:黃血鹽)和六氰根合鐵(Ⅲ)酸鉀K3[Fe(CN)6](俗名:赤血鹽)中。鐵與環戊二烯的化合物二茂鐵,是一種具有夾心結構的金屬有機配合物。
氧化性: | Cl2 > Br2 > Fe3+ > I2 > S |
還原性: | S2- > I- > Fe2+ >Br- > Cl- |
①鐵的價態及其氧化物
氧化態有0、+2、+3、+4。
氧化物: 氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵(含兩種價態,兩個三價,一個二價)
②與非金屬反應(Cl、O2、S等):
常溫時,鐵在乾燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應,在高溫時,則劇烈反應。
在室溫條件下可緩慢地從水中置換出氫,在500℃以上反應速率增高:
3Fe+4H2O(g)=== Fe3O4+4H2(氣體符號一般不標)
鐵在氧氣中燃燒,生成四氧化三鐵,熾熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。鐵易溶於非氧化性酸如鹽酸和稀硫酸中,生成二價鐵鹽,並放出氫氣,常溫遇濃硫酸濃硝酸鈍化,稀硝酸發生氧化還原反應,故可用鐵製品盛裝濃硫酸或濃硝酸(鐵器不可受熱)。
3Fe+2O2=點=燃=Fe3O4
2Fe+3Cl2=點=燃=2FeCl3
Fe+S===FeS(加熱)
③與硝酸
鐵與(過量)濃硝酸:1mol鐵與6mol濃硝酸 加熱反應生成 1mol硝酸鐵、3mol二氧化氮和3mol水
(過量)鐵與濃硝酸:1mol鐵與4mol濃硝酸 加熱反應生成 1mol硝酸亞鐵、2mol二氧化氮和2mol水
鐵與(過量)稀硝酸:1mol鐵與4mol硝酸 反應生成 1mol硝酸鐵、1mol一氧化氮和2mol水
(過量)鐵與稀硝酸:3mol鐵與8mol硝酸 反應生成 3mol硝酸亞鐵、2mol一氧化氮和4mol水
鐵與冷濃硝酸: 鈍化
④工業製取
(還原鐵礦) Fe2O3+C(高溫條件下)===2Fe+3CO
Fe2O3+3CO(高溫條件下)===2Fe+3CO2
⑤編寫及排版人為高中生鐵元素單元考試複習用,未補完全,請老師們補充更專業的知識
化學式
FeO氧化亞鐵黑色固體
FeO2 二氧化鐵為深綠色黏稠的油狀液體, 為鐵的高價氧化物,鐵呈+4價
Fe3O4四氧化三鐵(磁性氧化鐵)黑色固體 Fe總化合價為+8/3價,但其中兩個Fe為+2價,一個為+3價
Fe2O3氧化鐵(鐵紅)紅棕色粉末 FeO4 2-:高鐵酸根,溶液中呈黃色
Fe(OH)2 純氫氧化亞鐵(Fe(OH)2)是白色物質,亞鐵離子(Fe2+)所形成的沉澱為白色,形成的溶液呈為淺綠色,鐵離子所形成的溶液顯通常為黃褐色,Fe3+在強酸性水溶液中為淺紫色,Fe2+在強酸性水溶液中為橘紅色
Fe(OH)3氫氧化鐵棕色或紅褐色粉末或深棕色絮狀沉澱
黃色溶液: 含有Fe3+的溶液——硫酸鐵溶液,氯化鐵溶液,硝酸鐵溶液
淺綠色溶液:含有Fe2+的溶液——硫酸亞鐵溶液,氯化亞鐵溶液,硝酸亞鐵溶液
鐵反應
Fe(OH)2 在空氣中易氧化成Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3(白色轉化為灰綠色,灰綠色是配位化合物Fe6(SO4)2(OH)4O3,叫氧基鹼式硫酸鐵)
FeO+2HCl===FeCl2+H2O
Fe2O3+Fe =高溫=3FeO (煉鋼過程中加入廢鋼作氧化劑)
FeO+C =高溫=Fe+CO (高溫煉鋼調節C含量)
2FeO+Si =高溫=2Fe+SiO2 (高溫煉鋼調節Si含量)
Fe2O3+3H2=加熱=2Fe+3H2O(制還原鐵粉)
Fe3O4+4H2=加熱=3Fe+4H2O 2Fe+3Cl2=2FeCl3 2Fe+3Br2=2FeBr3
3Fe+4H2O(g)=高溫=Fe3O4+4H2(g是氣態,Fe與水蒸汽在高溫下反應)
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
Fe+CuCl2===FeCl2+Cu