資源簡介

鐵及其化合物
知識點一、鐵單質簡介
物理性質：純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大，熔點為1 535℃，沸點為2 750℃。純鐵的抗蝕力很強，它有良好的延展性、導熱性和導電性，導電性比銅、鋁差，能被磁鐵吸引；Fe粉為黑色。
存在形式：游離態（隕鐵中的鐵以 單質 形態存在）、化合態（主要是以 ＋2 價和 ＋3 價 化合物 的形態存在于礦石中）。鐵元素在地殼中的含量僅次于 氧 、 硅 和 鋁 ，居第四位。
知識點二、鐵單質的化學性質
1.與非金屬單質反應：
①點燃(化學方程式)：3Fe＋2O2Fe3O4；現象：劇烈燃燒，火星四射。
常溫：鐵在潮濕的空氣中易被腐蝕，生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3·xH2O。
②2Fe＋3Cl22FeCl3；現象：劇烈燃燒，棕紅色煙。
注：鐵在氯氣中燃燒，只生成FeCl3，與反應物量比無關
③Fe＋SFeS（氧化性：Cl2 > S）
2.與化合物反應：
①與H2O：常溫下，鐵與水是不反應的。
但高溫下可與水蒸氣反應(化學方程式)：3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2。在水和空氣中O2和CO2的共同作用下，鐵卻很容易被腐蝕(生銹/電化學腐蝕)
實驗裝置
操作現象 用火柴點燃肥皂液，聽到__爆鳴__聲，證明生成了__H2__實驗中濕棉花的作用是提供水蒸氣。
實驗結論 在高溫下，鐵能與水蒸氣反應生成H2，化學方程式為__3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2__。
②與酸反應：如非氧化性酸反應的離子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
氧化性酸：（硝酸、濃硫酸）
硝酸：常溫鈍化（并非不反應，而是迅速生成一層致密的膜）
加熱條件：鐵不足：Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
鐵過量：3Fe + 8HNO3 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
濃硫酸：常溫鈍化（并非不反應，而是迅速生成一層致密的膜）
加熱條件:2Fe +6 H2SO4(濃） Fe2(SO4)3 +3SO2↑ +6H2O
③與鹽溶液反應
置換:Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
Fe +2NaHSO4 = FeSO4+NaSO4+H2↑(類似鐵與酸反應）
補充：Fe+Fe2O3FeO
鐵單質的冶煉及鐵的合金
鐵的合金 生鐵 鋼
含碳量 2%～4.3% 0.03%～2%
其它雜質 含硅、錳、硫、磷較多 含硅、錳少量，硫和磷幾乎沒有
機械性能 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
分類 煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等 碳素鋼和合金鋼
煉鐵 煉鋼
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里還原出來 在高溫下用氧化劑把生鐵里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+O2CO2 ； CO2+C2CO ②鐵的還原 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ③爐渣的生成 CaCO3CaO+CO2 CaO+SiO2CaSiO3 ①氧化：2Fe+O22FeO FeO氧化鐵水里的Si、Mn、C等。 如C+FeOFe+CO ②造渣：生成的硅錳氧化物得鐵水里的硫、磷跟造渣材料反應形成爐渣排出。 ③脫氧，并調整Mn、Si含量 2FeO+Si2Fe+SiO2
設備 高爐 轉爐
知識點三、鐵的化合物
1.鐵的氧化物
物質 氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
俗稱 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色、狀態 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 不溶于水
類別 堿性氧化物 堿性氧化物 不是堿性氧化物
鐵的價態 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
與H＋反應的離子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
穩定性 6FeO＋O22Fe3O4 穩定 穩定
與CO、C、H2反應 生成單質鐵及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料，赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料
鐵的氫氧化物
①鐵的氫氧化物的制備：
反應原理：Fe(OH)3與Fe(OH)2分別可用相應的可溶性鹽與堿溶液反應制得
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
現象 產生白色絮狀沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色沉淀 生成紅褐色沉淀
離子方程式 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
實驗結論 Fe(OH)2很不穩定，極易轉化為Fe(OH)3
②Fe(OH)2和Fe(OH)3的比較
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色狀態 白色固體 紅褐色固體
溶解性 不溶于水 不溶于水
與非氧化性強酸反應的離子方程式 Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
穩定性 Fe(OH)2FeO＋H2O(隔絕空氣) 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
思考：Fe(OH)2是白色的固體，但在實驗中很難觀察到它的白色，如何使生成的白色Fe(OH)2保持較長時間以便于觀察？
總結歸納：1.制備Fe(OH)2的實驗操作
將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插入新制備的硫酸亞鐵溶液的液面以下，緩慢擠出NaOH溶液。
2.制備Fe(OH)2的裝置改進

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