铁的化学性质独特,其相对原子质量为55.847。它存在多种同素异形体,包括α铁、β铁、γ铁和б铁。当炽热的铁与水蒸气接触时,会发生反应生成四氧化三铁(Fe₃O₄)。铁在酸性环境中表现活跃,能溶于稀无机酸和浓盐酸,产生二价铁盐,并伴随氢气的释放。常温下,铁与浓硫酸、铁矿、锡石、锑华及浓硝酸反应,主要显+2和+3价态,其中+3价化合物更稳定。
铁的电子构型为(Ar)3d64s2,氧化态范围广泛,从0到+6。作为强还原剂,铁在室温下能缓慢从水中置换出氢,反应过程如下:3Fe+4H₂O(高温)=Fe₃O₄+4H₂。此反应可分两步进行,一是高温下与水蒸气反应,生成的氢气无气体符号;二是将热铁投入冷水中,即淬火,此时需注明气体符号。
在干燥空气中,铁不易与氧反应,但在潮湿环境中易腐蚀,酸性或卤素气体的存在会加速腐蚀。铁还能从溶液中还原其他金属离子,如CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu。铁在非氧化性酸中如盐酸和稀硫酸中,形成二价铁离子并放氢气,而在冷稀硝酸中则生成三价铁离子和硝酸铵。
铁的氧化态以+2和+3为主,二价铁离子呈现淡绿色,易被氧化成三价铁。三价铁离子颜色随水解程度变化,从黄色到棕色。铁可以与多种配位体形成稳定的配合物,如菲罗林(Phen)等。此外,铁还能形成羰基铁,如Fe(CO)5等,这些化合物具有挥发性和毒性。
铁的化合物主要分为亚铁(Fe(Ⅱ))和正铁(Fe(Ⅲ))两类,比如氧化亚铁(FeO)、三氯化铁(FeCl₃)等。在实际应用中,如在亚铁氰化钾(黄血盐)和铁氰化钾(赤血盐)中,铁与环戊二烯形成的二茂铁是一种金属有机化合物,而在工业制取过程中,涉及CO₂和铁的反应,如CaO+SiO₂=CaSiO₃等。
扩展资料
铁是一种化学元素,它的化学符号是Fe,它的原子序数是26,是最常用的金属。它是过渡金属的一种。是地壳含量第二高的金属元素。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家。1973年在中国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺,表明中国劳动人民早在3300多年以前就认识了铁,熟悉了铁的锻造性能,识别了铁与青铜在性质上的差别,把铁铸在铜兵器的刃部,加强铜的坚韧性。经科学鉴定,证明铁刃是用陨铁锻成的。随着青铜熔炼技术的成熟,逐渐为铁的冶炼技术的发展创造了条件。人体中也含有铁。另外,铁还常被用做姓氏等。
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