關于鐵的化學知識

【摘要】從初中到高中，關于鐵的化學知識不是集中地、系統地分布在某冊書的某個章節當中，而是非常分散地穿插在各冊書的不同章節中，現在將它們歸納起來，形成一個知識網絡，與讀者共享。

【關鍵詞】鐵元素；鐵單質；鐵的氧化物；鐵的氫氧化物

一、鐵元素的存在形態

鐵是地殼中含量處于第二位的金屬元素，自然界中的鐵大多以化合態存在，少數以游離態存在于隕石中。

二、鐵單質

（一）物理性質

純凈的鐵是銀白色金屬，它有良好的延展性，能導電和導熱，密度是7.86g/cm3，熔點是1535℃ ，沸點是2750℃

（二）化學性質

1.與非金屬單質反應

①3Fe+2O2 Fe3O4

鐵絲在空氣中不能燃燒，只能在純氧中燃燒。而鐵粉能在空氣中燃燒，發出耀眼的白光，產物也為Fe3O4

②2Fe+3Cl2 2FeCl3

做鐵絲在氧氣和氯氣中燃燒的兩個實驗時，都要預先用砂紙擦去表面的氧化膜，再將鐵絲彎成螺旋狀，鐵絲前端要系根火柴。

③Fe+S FeS

該實驗用鐵粉和硫粉混合后放于石英玻璃試管中加熱，效果較好，但要將產生的氣體通入氨水中。

2.與氧化物的反應

3Fe+4H2O Fe3O4

該實驗用還原性鐵粉與水蒸氣反應，效果較好。

3.與酸的反應

①Fe+2H+=Fe+H2↑（酸為稀鹽酸成稀硫酸）

②Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)+NO↑+2H2O

鐵和鋁一樣，在濃硫酸和濃硝酸中容易鈍化，因此，可以用鐵或鋁制的槽、罐盛運濃硫酸和濃硝酸。

4.與鹽的反應

①Fe＋CuSO4=FeSO4+Cu

②Fe+2FeCl3=3FeCl2

反應物中的鹽必須是可溶的

（三）鐵單質的冶煉

1.煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石

2.煉鐵的設備：煉鐵高爐

3.煉鐵的反應原理：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

①原料中加入石灰石的目的是什么？

②生鐵和鋼有什么區別？寫出“百煉成鋼”的化學方程式。

（四）鐵的電化腐蝕與防護

在鋼鐵內部分布許多鐵的微粒和碳的微粒，當鋼鐵表面潮濕的時候，就形成無數微小的原電池，加速了鋼鐵的腐蝕，這種腐蝕稱為鋼鐵的電化腐蝕，它分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕。

1.吸氧腐蝕

負極（Fe）Fe-2e- =Fe2+

正極:2H2O+O2+4e-=4OH-析氫腐蝕

負極(Fe):Fe-2e- =Fe2+

正極:2H+2e-=H2↑

2.鐵生銹的條件：與空氣和水接觸

3.鐵生銹的防護方法

①在輪船外面焊接鋅塊（犧牲陽極的陰極保護法）

②在鋼鐵表面鍍鋅、錫或鉻

③在鋼鐵表面涂油或刷油漆

④將鋼鐵進行“烤藍”處理

⑤在鋼中加入鉻、鎳等金屬制成不銹鋼

三、鐵的氧化物

鐵的氧化物有三種，分別是 FeO、Fe2O3、和Fe3O4：其中FeO是一種黑色粉末，它不穩定，在空氣里加熱即迅速被氧化成Fe3O4。Fe3O4是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，它可用作油漆的顏料等。Fe3O4是具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵。在其晶體中■顯 +2價，■顯+3價，它的組成可寫成Fe2O3、FeO形式。這三種物質都可用來煉鐵。

四、鐵的氫氧化物

鐵的氫氧化物有兩種，分別是 Fe(OH)2和Fe(OH)3，其中Fe(OH)2是白色沉淀，它不穩定，遇到空氣中的O2容易變成Fe(OH)3，Fe(OH)3是紅褐色沉淀，在制備Fe(OH)2時，要將盛NaOH溶液的膠頭滴管深入亞鐵鹽的溶液中，不管是制取Fe(OH)2還是制取Fe(OH)3，都必須用可溶性堿與可溶性鹽反應，若有一個難溶的，反應就不能發生。

[練習] ①制備Fe(OH)2的實驗中，能看的什么現象？寫出反應的化學方程式

②Mg(OH)2和FeCl3溶液混合能否反應？

③Fe(OH)3膠體是如何制備的呢？

五、Fe2+和Fe3+的轉化

Fe2+的溶液是淺綠色，Fe3+的溶液是淺黃色的，它們之間是可以相互轉化的，具體如下：

1.Fe2+ ■Fe3+

常用氧化劑有氯水、O2、H2O2、HNO3等。

2.Fe2++Cl2=2Fe3+

3.Fe3+■Fe2+

常用的還原劑是 Fe粉和Cu粉，反應如下：

①2Fe3++Fe=3Fe2+

②2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

[練習]

1.為什么在配制FeCl2溶液時，要加入還原性鐵粉？

2.在配制FeCl3溶液時，為什么要加少量鹽酸？

六、Fe2+和Fe3+檢驗

1.Fe3+的檢驗

①向含Fe3+的溶液中加入NaOH，會出現紅褐色沉淀 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓

②向含Fe3+的溶液中加入KSCN，會出現血紅色 Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3

③ 向含Fe3+的溶液中加入苯酚，溶液顯紫色。

2.Fe2+的檢驗

①向含Fe2+的溶液中，加入NaOH，會出現白色沉淀，但白色沉淀立即轉變成灰綠色，最終變成紅褐色。

②向含Fe2+溶液中，加入KSCN，無現象，再加入氯水或稀HNO3，立即出現血紅色。

（作者單位：江蘇省邳州市明德實驗學校）