
铁是一种常见的过渡金属元素,位于元素周期表的第四周期第Ⅷ副族,通常有 2、 3两种化合价。金属的密度一般比较大,熔沸点较高,有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能,较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。
铁是地球中分布最广、最常用的金属之一,约占地壳总质量的5.1%,在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,居第四位。铁在自然界通常以化合物的形式存在,只有从太空中掉下来的陨石中才能发现单质铁。它是一种历史悠久、应用最广泛、用量最大的金属。
学习铁及其化合物的性质要注意:
⑴ 抓价态:从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。
⑵ 想属类:如铁是一种比较活泼的过渡金属,氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物,氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱,氯化铁为强酸弱碱盐,由此去分析理解它们各自所具有的性质。

一、金属铁
⒈ 铁片是银白色的,铁粉呈黑色,熔沸点高。
⒉ 铁有较好的导电、传热性,能被磁铁吸引,也能被磁化。
⒊ 铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁,红热的铁丝在氯气中反应生成氯化铁,铁粉与硫粉混合加热时反应生成硫化亚铁;
3Fe 2O2=点燃=Fe3O4
现象:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成一种黑色固体。
2Fe 3Cl2=点燃=2FeCl3
现象:铁丝在氯气中燃烧,火星四射,生成棕黄色的烟。
S Fe=加热=FeS
现象:开始无现象,加热到一定温度时,反应开始,混合物开始变红,放热,反应之后,反应物逐渐变黑。
⒋ 铁发生置换反应,往往生成亚铁盐;铁与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸、醋酸等)反应生成氢气和亚铁盐;
Fe 2HCl=FeCl2 H2↑
Fe+2H =Fe2 +H2↑
⒌ 铁与浓硫酸或浓硝酸在常温下发生“钝化”现象,即生成致密氧化膜使得反应停止。
⒍ 铁与过量稀硝酸反应生成一氧化氮和硝酸铁,铁与不足量稀硝酸反应可能生成一氧化氮和硝酸亚铁
Fe 4HNO3=Fe(NO3)3 NO↑ 2H2O
3Fe 8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2 2NO↑ 4H2O
⒎ 与部分盐溶液反应生成亚铁盐;
Fe+Cu2 =Fe2 +Cu
Fe+2Fe3 =3Fe2
⒏ 红热的铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气;
3Fe 4H2O(g)=高温=Fe3O4 4H2
⒐ 纯铁不易生锈,但生铁(含碳杂质的铁)在潮湿的空气中易生锈。
(原因:形成了铁碳原电池。)。
⒑ 铁发生电化学腐蚀,电极反应方程式为:Fe-2e¯=Fe2

二、钢铁的冶炼
⒈ 铁矿石的俗名和成分
⑴ 铁丹、铁红、赭石、赤铁矿,主要化学成分:Fe2O3
⑵ 铁黄、铁锈,主要化学成分:Fe2O3·nH2O
⑶ 铁黑、磁铁矿,主要化学成分:Fe3O4
⑷ 褐铁矿,主要化学成分:2Fe2O3·3H2O
⑸ 菱铁矿,主要化学成分:FeCO3
⑹ 黄铁矿、硫铁矿、愚人金,主要化学成分:FeS2
⑺ 绿矾、黑矾,主要化学成分:FeSO4·7H2O
⒉ 炼铁
(1)反应原理:利用氧化——还原反应,在高温下,用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来。
(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气
(3)设备:高炉
(4)生产过程
①还原剂的生成
C O2=点燃=CO2
CO2 C=△=2CO
②铁矿石还原成铁
Fe2O3 3CO=△=2Fe 3CO2↑
③除脉石、炉渣的形成
CaCO3=高温=CaO CO2↑
SiO2 CaO=高温=CaSiO3
