高中化学 07 铁、铁的化合物

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一、铁的性质

物理性质：纯铁是一种具有银白色金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性，能被磁铁吸引。

化学性质：

与非金属反应：铁在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色的四氧化三铁，化学方程式为\(3Fe + 2O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Fe_{3}O_{4}\)；铁与氯气反应生成氯化铁，剧烈反应，产生棕褐色的烟，化学方程式为\(2Fe + 3Cl_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2FeCl_{3}\)。

与水反应：常温下铁与水不反应，但在高温下，铁能与水蒸气发生反应，生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为\(3Fe + 4H_{2}O(g)\stackrel{高温}{=\!=\!=}Fe_{3}O_{4}+ 4H_{2}\)。

与酸反应：铁与非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸）反应，生成亚铁盐和氢气，化学方程式为\(Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}\uparrow\)；铁与氧化性酸（如浓硫酸、硝酸）反应，情况较为复杂，常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化，加热时则会发生氧化还原反应，但不会生成氢气。

与盐溶液反应：铁能将比它活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来，如\(Fe + CuSO_{4}=FeSO_{4}+Cu\)。

二、铁的氧化物

氧化亚铁（FeO）：黑色粉末，不稳定，在空气中受热易被氧化为四氧化三铁。它属于碱性氧化物，能与酸反应，如\(FeO + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}O\)。

氧化铁（Fe₂O₃）：俗称铁红，红棕色粉末，可用作红色颜料。它是一种碱性氧化物，能与酸反应，如\(Fe_{2}O_{3}+ 6HCl = 2FeCl_{3}+ 3H_{2}O\)。工业上常用一氧化碳还原氧化铁来炼铁，化学方程式为\(Fe_{2}O_{3}+ 3CO\stackrel{高温}{=\!=\!=}2Fe + 3CO_{2}\)。

四氧化三铁（Fe₃O₄）：黑色晶体，具有磁性，俗称磁性氧化铁。它可以看作是由\(FeO\)和\(Fe_{2}O_{3}\)组成的复杂氧化物，与酸反应时生成亚铁盐、铁盐和水，如\(Fe_{3}O_{4}+ 8HCl = FeCl_{2}+ 2FeCl_{3}+ 4H_{2}O\)。

三、铁的氢氧化物

氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）：白色絮状沉淀，在空气中易被氧化，颜色由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，反应的化学方程式为\(4Fe(OH)_{2}+ O_{2}+ 2H_{2}O = 4Fe(OH)_{3}\)。制备氢氧化亚铁时，要注意将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管插入新制硫酸亚铁溶液的液面以下，以防止氢氧化亚铁被氧化。

氢氧化铁（Fe(OH)₃）：红褐色沉淀，受热易分解生成氧化铁和水，化学方程式为\(2Fe(OH)_{3}\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}Fe_{2}O_{3}+ 3H_{2}O\)。氢氧化铁是一种弱碱，能与酸发生中和反应，如\(Fe(OH)_{3}+ 3HCl = FeCl_{3}+ 3H_{2}O\)。