1樓：結冰雲
一、鐵的結構和性質
1. 鐵是26號元素，位於第四周期第ⅷ族，屬於過渡元素。
主要化合價：+2，+3
2.鐵在金屬的分類中屬於黑色金屬，重金屬，常見金屬。純淨的鐵是光亮的銀白色金屬，密度為7.
86g/㎝3,熔沸點高，有較好的導電、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，在金屬活動性順序表中排在氫的前面。
①跟非金屬反應： 點燃 點燃 △
3fe+2o2 == fe3o4 2fe+3cl2 ==2fecl3 fe+s= fes
fe+i2= fei2
②跟水反應： 3fe+4h2o= fe3o4+4h2↑
③跟酸作用：fe+2h+=fe2++h2↑(遇冷濃硝酸、濃硫酸鈍化；與氧化性酸反應不產生h2，且氧化性酸過量時生成fe3+)
④與部分鹽溶液反應：fe+cu2+=fe2++cu fe+2fe3+=3fe2+
3.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 含矽、錳、硫、磷較多 含矽、錳少量，硫和磷幾乎沒有
機械效能 硬而脆、無韌性 硬而韌、有彈性
機械加工 可鑄不可鍛 可鑄、可鍛、可壓延
4.鍊鐵和鍊鋼的比較
鍊鐵 鍊鋼
原料 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 生鐵、空氣（或純氧、氧化鐵）、生石灰、脫氧劑
化學原理 在高溫下用還原劑從鐵礦石裡還原出來 在高溫下用氧化劑把生鐵裡過多的碳和其它氧化為氣體或爐清除去主要
反應 ①還原劑的生成
c+o2 co2
co2+c 2co
②鐵的還原
fe2o3+3co 2fe+3co2
③爐渣的生成
caco3 cao+co2
cao+sio2 casio3
①氧化：2fe+o2 2feo
feo氧化鐵水裡的si、mn、c等。如c+feo
fe+co
②造渣：生成的矽錳氧化物得鐵水裡的硫、磷跟造渣材料反應形成爐渣排出。
③脫氧，並調整mn、si含量
2feo+si 2fe+sio2
主要裝置 高爐 轉爐
1.過渡元素位於週期表中中部從ⅲb～ⅱb族十個縱行，分屬於第四周期至第七週期。過渡元素都是金屬，又叫過渡金屬。
過渡金屬的密度一般比較大，熔沸點較高，有較高的硬度、較好的延展性和機械加工效能，較好的導電、導熱效能和耐腐蝕效能。
過渡元素的原子最外層電子數不超過兩個，在化學反應中，最外層和次外層都容易失去電子，因此過渡元素有可變化合價。所以當fe與弱氧化劑反應時，只失去最外層上的2個電子，形成fe2+；當fe與強氧化劑反應時，還能進一步失去次外層上的一個電子，形成fe3+。這就是鐵在其化合物中通常顯+2價或+3價的原因。
則fe發生化學反應能得到+2價還是+3價，需看參加反應的氧化劑的強弱，有時還要看反應物的量之間的關係。
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反應中fe只能失去其最外層的2個電子而變成+2價，反應開始後撤去酒精燈，反應可以繼續進行，說明反應放熱；③fe在cl2中燃燒時不但能失去最外層的2個電子，而且還可失去次外層的1個電子後成+3價，說明氧化性cl2>s；④在高溫時能與c、p、si等化合。
2.鐵的合金
一般地說，含碳量在2%～4.3%的鐵的合金叫做生鐵。生鐵裡除含碳外，還含有矽、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不可煅。根據碳的存在形式可分為鍊鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。
一般地說，含碳量在0.03%～2%的鐵的合金叫做鋼。鋼堅硬有韌性、彈性，可以鍛打、
壓延，也可以鑄造。
鋼的分類方法很多，如果按化學成分分類，鋼可以分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼就是普通的鋼。合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼是適當地加入一種或幾種，如錳、鉻、鎳、鎢、銅等合金元素而製成的。
合金元素使合金鋼具有各種不同的特殊效能。
3.鍊鐵
(1)反應原理：利用氧化——還原反應，在高溫下，用還原劑(主要是co)把鐵從鐵礦石裡還原出來。
(2)原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣
(3)裝置：高爐
(4)生產過程
①還原劑的生成
c+o2 co2 co2+c 2co
②鐵礦石還原成鐵
fe2o3+3co 2fe+3co2↑
③除脈石、爐渣的形成
caco3 cao+co2↑
sio2+cao casio3
4.鍊鋼
(1)裝置：氧氣頂吹轉爐
(2)主要原料：鍊鋼生鐵、生石灰、氧氣。
(3)反應原理：利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑把生鐵中過多的碳和其它雜質氧化為氣體或爐渣除去。
(4)鍊鋼時的主要反應：
①氧化劑的生成，熱能的** 2fe+o2 2feo
②降低碳的含量 c+feo co+fe
③除去s、p等雜質
④加矽鐵、錳鐵、鋁除剩餘feo——脫氧
2feo+si 2fe+sio2
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 feo fe2o3 fe3o4
俗稱 鐵紅 磁性氧化鐵
色、態 黑色粉末 黑色晶體 紅棕色粉末
鐵的價態 +2 +3 +2、+3
水溶性 難溶於水
穩定性 不穩定性
6feo+o2=2fe3o4 穩定 穩定
與酸的反應 feo+2h+=fe2++h2o fe2o3+6h+=2fe3+
+3h2o fe3o4+8h+=2fe3++ fe2++4h2o
與co的反應 fexoy+yco=xfe+yco2
製取 高溫熔融，過量的鐵與氧氣反應
2fe+o2=2feo fe(oh)3的分解
2fe(oh)3=fe2o3
+3h2o 鐵在氧氣中燃燒
3fe+2o2=fe3o4
2.鐵的氫氧化物的比較
fe(oh)2 fe(oh)3
物理性質 白色，難溶於水的固體 紅褐色，難溶於水的固體
化學性質 （1）與非氧化性強酸反應
fe(oh)2+2h+=fe2++2h2o
(2)與氧化性酸反應
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
fe(oh)3+3h+=fe3++3h2o
（2）受熱分解
2fe(oh)3=fe2o3+3h2o
製備 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配製feso4溶液，加少量的還原鐵粉④用長滴管將naoh溶液送入feso4溶液液麵以下
fe2++2oh-=fe(oh)2↓ 將naoh溶液滴入fe2(so4)3溶液中
fe3++3oh-=fe(oh)3↓
1. fe3o4是複雜的化合物，經研究證明，在fe3o4晶體中有1/3的fe是+2價，有2/3的fe是+3價，可看成feo•fe2o3，實際應寫成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從溶液中析出的現象不同，前者是白色絮狀沉澱，後者是紅褐色沉澱。而fe(oh)2極不穩定，易被氧化成fe(oh)3，反應現象是：
白色→灰綠色→紅褐色。
若要觀察到白色的fe(oh)2沉澱，需要創造以下條件：
（1）排除亞鐵鹽溶液裡的fe3+離子，以免fe3+離子直接與oh-結合生成fe(oh)3。
（2）儘量排除溶液中溶解的氧氣（絕對排除是辦不到的），以減慢生成的fe(oh)2被氧化成fe(oh)3的速度。
反應要用新制備的亞鐵鹽溶液，並放入少量的鐵以防止fe3+離子產生。亞鐵鹽溶液與鹼溶液在混合前分別加熱以排除溶有的空氣，然後，把鹼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麵下再加入鹼溶液，可觀察到白色絮狀沉澱。
三、fe、fe2+和fe3+之間相互轉化及檢驗
從fe、fe2+和fe3+的結構可知:fe只有還原性，fe3+通常只有氧化性，fe2+既具有氧化性又具有還原性。上述微粒通過跟一定的氧化劑或還原劑發生氧化還原反應，才能實現不同價態的鐵相互轉化，如下圖（常稱為鐵三角）：
fecl2co fe3+ co o2
zn cu2+ h2 hno3
i-、i2、s al kmno4
cl2、o2、hno3、kmno4、h2o2
fe2+ fe、cu、i-、s2-、h2s fe3+
（溶液為綠色） （溶液為棕黃色）
1.學習鐵及其化合物的性質要注意：
(1)抓價態：從鐵元素三種價態的相互轉化(鐵三角關係)去認識鐵及其化合物間的氧化—還原反應規律.
(2)想屬類：如鐵是一種比較活潑的過渡金屬，氧化亞鐵、氧化鐵為鹼性氧化物，氫氧化亞鐵、氫氧化鐵為不溶性弱鹼，氯化鐵為強酸弱鹼鹽，由此去分析理解它們各自所具有的性質.
2.鐵元素的原子在化學反應中，當遇弱氧化劑(如s、h+、cu2+、i2等)時，鐵只能失去最外層的兩個電子，而生成+2價鐵的化合物，當遇到強氧化劑(如cl2、br2、hno3等)時，鐵原子可以再失去次外層上的一個電子而生成+3價鐵的化合物.
3.具體反應有：
（1）fe2+→fe3+
①2fe2++cl2=2fe3++2cl-（在亞鐵鹽溶液中通入氯氣，溶液由淺綠色變為棕黃色）。
②4fe2++o2+4h+=4fe3++2h2o（亞鐵鹽溶液在空氣中容易變質，如綠礬露置於空氣中則是：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，濾去沉澱則濾液為淺綠色；如加入過量的na2s溶液，，則又有黑色沉澱生成（fes），向fe3+溶液中通入h2s氣體的離子方程式為：2fe2++h2s=2fe3++2h++s↓。
②2fe3++so32－+2h2o=2fe2++so42-+2h+
③2fe3++fe=3fe2+,在feso3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+,電路板的製作是利用fecl3溶液與裸露的銅反應。
⑤2fe3++2i－=2fe2++i2
4.fe2+和fe3+的檢驗
（1）fe2+的檢驗：
方法一：滴加kscn溶液，無明顯現象，再滴加新制氯水，溶液立即變紅色。
方法二：滴加naoh溶液,生成白色絮狀沉澱，該沉澱迅速變為灰綠色，最後變為紅褐色。
（2）fe3+的檢驗：
方法一：滴加kscn溶液或nh4scn溶液，溶液立即變為血紅色。
方法二：滴加naoh溶液,出現紅褐色沉澱。
1.fe2+和fe3+的相互轉化
fe2+有還原性，高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過氧化氫等氧化劑能把它氧化成fe3+：
mno-4+5fe2++8h+=mn2++5fe3++4h2o
+6fe2++14h+=2cr3++6fe3++7h2o
h2o2+2fe2++2h+=2f3++2h2o
在酸性溶液中，空氣中的氧也能把fe2+氧化：
4fe2++o2+4h+=4fe3++2h2o
在鹼性溶液中，fe2+的還原性更強，它能把no-3和no-2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
在無線電工業上，常利用fecl3溶液來刻蝕銅，製造印刷線路，它們反應的化學方程式是：
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+
2f3++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，並存在下列平衡：
［fe(h2o)6］2++h2o ［fe(h2o)5oh］++h2o+
這個平衡的pk=9.5，水解的程度很小，溶液近於中性.
fe3+在酸性溶液中，通常以淡紫色的［fe(h2o)6］3+形式存在.三氯化鐵以及其他+3價鐵鹽溶於水後都發生顯著的水解，實質是+3價水合鐵離子的水解.只有在ph=0左右時，才有［fe(h2o)6］3+存在(但由於有陰離子的存在，會生成其他的絡離子，影響淡紫色的觀察).
當ph為2～3時，水解趨勢很明顯.它們的水解平衡如下：
［fe(h2o)6］3++h2o ［fe(h2o)5(oh)］2++h3o+
k=10-3.05
［fe(h2o)5(oh)］2++h2o ［fe(h2o)4(oh)2］++h3o+
k=10-3.26
生成的鹼式離子呈黃色，它可聚合成二聚體：
2［fe(h2o)6］3+ ［fe2(h2o)8(oh) 2］4++2h3o+
k=10-2.91
二聚體是借oh-為橋把2個fe3+連結起來形成的多核絡離子.溶液的ph越高，水解聚合的傾向越大，最後逐漸形成膠體，析出紅綜色水合氧化鐵沉澱。
純淨物，化合物，氧化物和混合物的區別與聯絡
總的來說 氧化物屬於化合物屬於純淨物，混合物是由多種純淨物混雜在一起組成的。而對於氧化物和化合物，它們都是由多種元素化合成的純淨物，當組成元素為兩種且有一種為氧時，這種化合物就是氧化物。對於化合物與純淨物 都只含一種物質，擔當該物質中含有多種元素時，即為化合物，反之則為單質。對於純淨物和混合物 相同...
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化合物分酸鹼鹽氧化物,分類的依據是什麼
電離後陽離子只有h 的化合物叫酸,例如hcl,h2so4,hno3,hi,hbr 這五個是強酸,其餘為弱酸 電離後陰專離子只有oh 的化合物屬叫鹼,例如naoh,koh等。鹽就是金屬根離子和酸根離子的化合物,例如nacl,bacl2等。氧化物就是隻由兩種元素組成的化合物,其中一種一定為氧。參考答ba...