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\(Fe(OH)_{3}+ 3HCl = FeCl_{3}+ 3H_{2}O\)。

四、铁盐和亚铁盐

铁盐（Fe³⁺）：

氧化性：铁盐具有较强的氧化性，能与一些还原剂发生反应。例如，\(FeCl_{3}\)溶液能腐蚀铜，生成氯化亚铁和氯化铜，化学方程式为\(2FeCl_{3}+ Cu = 2FeCl_{2}+ CuCl_{2}\)。

检验：向含有\(Fe^{3+}\)的溶液中加入\(KSCN\)溶液，溶液会立即变为血红色，这是检验\(Fe^{3+}\)的特征反应。

亚铁盐（Fe²⁺）：

还原性：亚铁盐具有较强的还原性，易被氧化剂氧化为铁盐。例如，在酸性条件下，\(Fe^{2+}\)能被\(H_{2}O_{2}\)氧化为\(Fe^{3+}\)，反应的化学方程式为\(2Fe^{2+}+H_{2}O_{2}+2H^{+}=2Fe^{3+}+2H_{2}O\)。

检验：先向溶液中加入\(KSCN\)溶液，无明显现象，再加入氯水等氧化剂，溶液变为血红色，说明原溶液中含有\(Fe^{2+}\)。

五、铁及其化合物的相互转化

从单质铁出发，铁与氯气等强氧化剂反应生成铁盐，与非氧化性酸反应生成亚铁盐。

亚铁盐与强氧化剂反应可转化为铁盐，铁盐与还原剂反应可转化为亚铁盐。

氢氧化亚铁在空气中被氧化可转化为氢氧化铁，氢氧化铁受热分解可得到氧化铁，氧化铁被一氧化碳等还原剂还原可得到铁。

铁及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，如钢铁是重要的建筑材料和工业原料，氯化铁可用于印刷电路板的制作等。同时，它们的性质和相互转化也是高中化学的重要知识点，在各类考试中经常出现。

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