金属铁的化学性质及物理性质

金属铁的化学性质及物理性质

物理性质:纯铁是带有银白色金属光泽的金属晶体，通常情况下呈灰色到灰黑高纯铁丝色无定形细粒或粉末。有良好的延展性、导电、导热性能。有很强的铁磁性，属于磁性材料。纯铁质地软，不过如果是铁与其他金属的合金或者是掺有杂质的铁，通常情况下熔点降低，硬度增大。

化学性质:铁是一种良好的还原剂。铁在空气中不能燃烧，在氧气中却可以剧烈燃烧常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，若有杂质，在潮湿的空气中易锈蚀；在有酸、碱或盐的溶液存在的湿空气中生锈更快。在高温时，则剧烈反应。铁易溶于稀的无机酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁钝化，故可用铁制品盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸。

请写出铁的两种物理性质和两种化学性质

铁：
物理性质：纯净的铁是一种具有银白色金属光泽的，坚韧的金属。密度=7.86克每立方厘米，熔点1535度，能被磁铁吸引。铁受到电流作用时自身会变成磁铁，电流去掉时失去磁性。工业上利用这种性质，用纯净的铁做电磁铁。
原子结构：原子核带26个单位正电荷，核外有4层电子层，第一层有2个电子，第二层有8个电子，第三层有14个电子，第四层有2个电子。所以铁原子不但容易失去最外层上的2个电子成为亚铁离子（Fe++）还会失去次外层上的1个电子成为铁离子（Fe+++）。因此铁的化合价有+2，+3两种。
化学性质：
1 铁与氧气及其他非金属的反应
铁在潮湿空气中或在氧气中灼烧生成暗褐色的四氧化三铁。 3Fe+2O2=Fe3O4（或FeO Fe2O3）条件是点燃
与其他非金属的反应
Fe+S=FeS条件加热
2Fe+3Cl2=2FeCl3条件加热
在高温下铁还能和碳硅磷等非金属反应
2 铁与水的反应
红热的铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2（气体符号）条件高温
工业上利用这个反应制取大量的氢气
常温下铁不能与水反应，但能与H2O，O2，CO2共同作用生成铁锈。铁锈是铁的含水氧化物。主要成分是Fe2O3 H2O

铁的性质是什么？

铁（Ferrum）是一种金属元素，原子序数为26，铁单质化学式：Fe，英文名：iron。平均相对原子质量为55.845。纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。熔点1538℃、沸点2750℃，能溶于强酸和中强酸，不溶于水。铁有0价、+2价、+3价、+4价、+5价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+4价、+5价和+6价少见。
铁在生活中分布较广，占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，位居地壳含量第四。纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属，用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一（另外两种是铬和锰）（其实纯净的生铁是银白色的，铁元素被称之为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色四氧化三铁的保护膜）[1]。另外人体中也含有铁元素，+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。
主要使用的铁矿石有：Fe2O3（赤铁矿）、Fe3O4（磁铁矿）、FeCO3（菱铁矿）等。

各种常见金属的化学.物理性质

几种重要的金属
1．金属的物理性质
(1)状态：在常温下，除汞(Hg)外，其余金属都是固体．
(2)颜色：大多数金属呈银白色，而金、铜、铋具有特殊颜色．金属都是不透明的，整块金属具有金属光泽，但当金属处于粉末状时，常显不同颜色．
(3)密度：金属的密度相差很大，常见金属如钾，钠、钙、镁、铝均为轻金属(密度小于4.5 g?cm－3)，密度最大的金属是铂，高达21.45 g?cm－3．
(4)硬度：金属的硬度差别很大，如钠、钾的硬度很小，可用小刀切割；最硬的金属是铬．
(5)熔点：金属的熔点差别很大，如熔点最高的金属为钨，其熔点为3 410℃，而熔点最低的金属为汞，其熔点为－38.9℃，比冰的熔点还低．
(6)大多数金属都具有延展性，可以被抽成丝或压成薄片．其中延展性最好的是金．
⑺金属都是电和热的良导体．其中银和铜的传热、导电性能最好．
2．镁和铝
[镁和铝]
元 素镁(12Mg)铝(13Al)
在元素周期表中的位置第二周期ⅡA族第三周期ⅢA族
单质物理性质颜色和状态银白色固体银白色固体
硬 度镁(很软)＜铝(较硬)
密 度g?cm－3镁(1.738)＜铝(2.70)
熔点／℃镁(645)＜铝(660.4)
沸点／℃沸点(1 090)＜铝(2 467)
自然界存在形式均以化合态形式存在
用 途用于制造合金用于制作导线、电缆；铝箔用于食品、饮料的包装；用于制造合金
[镁与铝元素的原子结构及单质化学性质的比较]
元 素镁(Mg)铝(A1)
原子结构最外层电子数2个(较少)3个(较多)
原子半径r(Mg)＞r(A1)
失电子能力、还原性及金属性Mg＞A1
单
质
的
化
学
性
质与O2的反应常温Mg、Al均能与空气中的O2反应，生成一层坚固而致密的氧化物保护膜．所以，金属镁和铝都有抗腐蚀性能
点燃2Mg + O2(空气) 2MgO
4Al + 3O2(纯) 2A12O3与S、X2等非金属的反应Mg + S MgS
Mg + C12 MgCl2
2Al + 3S A12S3
2Al + 3Cl2 2AlCl3与酸的反应非氧化性酸例 Mg + 2H＋ ＝ Mg2＋ +H2↑例 2A1 + 6H＋ ＝ 2A13＋ +3 H2↑
氧化性酸例 4Mg + 10HNO3(极稀)＝4Mg(NO3)2 + N2O↑+ 5H2O铝在冷的浓HNO3、浓H2SO4中因发生钝化而难溶
与碱的反应不反应2A1 + 2NaOH + 2H2O ＝ 2NaAlO2 + 3H2↑
与氧化物的反应2Mg + CO2 2MgO + C
(金属镁能在CO2气体中燃烧)2A1 + Fe2O3 2Fe + A12O3
[铝热反应]
说明 铝与比铝不活泼的金属氧化物(如CuO等)都可以发生铝热反应
[铝的重要化合物]
氧化铝(A12O3)氢氧化铝[A1(OH)3]硫酸铝钾[KAl(SO4)2]
物理性质白色固体，熔点高，难溶于水不溶于水的白色胶状固体；能凝聚水中的悬浮物，有吸附色素的性能硫酸铝钾晶体[KAl(SO4)2?12H2O]俗称明矾．明矾是无色晶体，易溶于水
所属类别两性氧化物两性氢氧化物复盐(由两种不同金属离子和一种酸根离子组成)
电离方程式在水中不能电离A13＋+3OH－ A1(OH)3 AlO2－+H＋+H2OKAl(SO4)2＝K＋+A13＋+2SO42－
化学性质既能与酸反应生成铝盐，又能与碱反应生成偏铝酸盐：Al2O3 + 6H＋＝2A13＋+ 3H2O ，Al2O3 + 2OH－＝2 AlO2－+ H2O①既能溶于酸，又能溶于强碱中：A1(OH)3 + 3H＋＝A13＋+ 3H2O ，A1(OH)3 + OH－＝2AlO2－+ 2H2O
②受热分解：
2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O①同时兼有K＋、A13＋、SO42－三种离子的性质②水溶液因A1 3＋水解而显酸性：
A13＋+3H2O A1(OH)3 + 3H＋
制 法2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O可溶性铝盐与氨水反应：A13＋+ 3NH3?H2O A1(OH)3↓ + 3NH4＋
用 途①作冶炼铝的原料②用于制耐火坩埚、耐火管、耐高温仪器制取氧化铝作净水剂
[合金]
(1)合金的概念：由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合在一起而成的具有金属特性的物质．
(2)合金的性质：①合金的硬度比它的各成分金属的硬度大；②合金的熔点比它的各成分金属的熔点低．
*[硬水及其软化]
(1)基本概念．
①硬水和软水：
硬水：含有较多的Ca2＋和Mg2＋的水．
软水：不含或只含少量Ca2＋和Mg2＋的水．
②暂时硬度和永久硬度：
暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的水的硬度．
永久硬度：由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的水的硬度．
③暂时硬水和永久硬水：
暂时硬水：含有暂时硬度的水．
永久硬水：含有永久硬度的水．
(2)硬水的软化方法：
①煮沸法．这种方法只适用于除去暂时硬度，有关反应的化学方程式为：
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2 MgCO3↓+CO2↑+H2O
MgCO3 + H2O Mg(OH)2↓+CO2↑
②离子交换法．这种方法可同时除去暂时硬度和永久硬度．
③药剂软化法．常用的药剂法有石灰——纯碱法和磷酸钠法．
(3)天然水的硬度：天然水同时有暂时硬度和永久硬度，一般所说的硬度是指两种硬度之和．
(4)硬水的危害：
①长期饮用硬度过高或过低的水，均不利于身体健康．
②用硬水洗涤衣物，浪费肥皂，也不易洗净．
③锅炉用水硬度过高，易形成锅垢[注：锅垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2]，不仅浪费燃料，还会引起爆炸事故．
3．铁和铁的化合物
[铁]
(1)铁在地壳中的含量：铁在地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝．
(2)铁元素的原子结构：铁的原子序数为26，位于元素周期表第四周期Ⅶ族，属过渡元素．铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定．
(3)铁的化学性质：
①与非金属反应：
3Fe + 2O2 Fe3O4
2Fe + 3C12 2FeCl3
说明 铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色．
Fe + S FeS
说明 铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫．
②与水反应：
a．在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)．
b．在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
③与酸反应：
a．与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应．例如： Fe + 2H＋ ＝ Fe2＋ + H2↑
b．铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中．
④与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应．例如： Fe + Cu2＋ ＝ Fe2＋ + Cu
归纳：铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律如下；
[铁的氧化物的比较]
铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁
俗 称铁红磁性氧化铁
化学式FeOFe2O3Fe3O4
铁的价态+2价+3价+2价和+3价
颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体
水溶性都不溶于水
化学性质①在空气中加热时，被迅速氧化；6FeO + O2 2Fe3O4②与盐酸等反应：FeO + 2H＋＝Fe2＋+ H2O①与盐酸等反应：Fe2O3 + 6H＋＝2Fe3＋+ 3H2O②在高温时，被CO、C、A1等还原：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2兼有FeO和Fe2O3的性质，如Fe3O4 + 8H＋＝2Fe3＋+ Fe2＋+ 4H2O
[氢氧化亚铁和氢氧化铁的比较]
Fe(OH)2Fe(OH)3
颜色、状态在水中为白色絮状沉淀在水中为红褐色絮状沉淀
水溶性难溶于水难溶于水
制 法可溶性亚铁盐与强碱溶液或氨水反应：
注：制取时，为防止F e2＋被氧化，应将装有NaOH溶液的滴管插入FeSO4溶液的液面下
可溶性铁盐与强碱溶液、氨水反应：
化学性质①极易被氧化：
沉淀颜色变化：白色→灰绿色→红褐色
②与非氧化性酸如盐酸等中和：
①受热分解；
固体颜色变化：红褐色→红棕色
②与酸发生中和反应：
[Fe3＋和Fe2＋的相互转化]
例如：2Fe3＋ + Fe ＝ 3Fe2＋
应用：①除去亚铁盐(含Fe2＋)溶液中混有的Fe3＋；②亚铁盐很容易被空气中的O2氧化成铁盐，为防止氧化，可向亚铁盐溶液中加入一定量的铁屑．
例如：2Fe2＋+ Cl2＝2Fe3＋+ 2Cl－
应用：氯化铁溶液中混有氯化亚铁时，可向溶液中通入足量氯气或滴加新制的氯水，除去Fe2＋离子．
Fe2＋ Fe3＋
[Fe2＋、Fe3＋的检验]
(1)Fe2＋的检验方法：
①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色；
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2＋．
③向待检液中先滴加KSCN溶液，无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色，说明含Fe2＋．有关的离子方程式为：
2Fe2＋ + Cl2 ＝ 2Fe3＋ + 2Cl－ Fe3＋ + 3SCN－ ＝ Fe(SCN)3
(2)Fe3＋的检验方法：
①含有Fe3＋的溶液呈黄色；
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3＋．
③向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3＋．
进行铁及其化合物的计算时应注意的事项：
(1)铁元素有变价特点，要正确判断产物；
(2)铁及其化合物可能参加多个反应，要正确选择反应物及反应的化学方程式；
(3)反应中生成的铁化合物又可能与过量的铁反应，因此要仔细分析铁及其化合物在反应中是过量、适量，还是不足量；
(4)当根据化学方程式或离子方程式计算时，找出已知量与未知量的关系，列出方程式或方程式组；
(5)经常用到差量法、守恒法．
4．金属的冶炼
[金属的冶炼]
(1)从矿石中提取金属的一般步骤有三步：①矿石的富集．除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；②冶炼．利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂将金属矿石中的金属离子还原成金属单质；⑧精炼．采用一定的方法，提炼纯金属．
(2)冶炼金属的实质：用还原的方法，使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子．
(3)金属冶炼的一般方法：
①加热法．适用于冶炼在金属活动顺序表中，位于氢之后的金属(如Hg、Ag等)．例如：
2HgO 2Hg + O2↑ HgS + O2 Hg + SO2↑
2Ag2O 4Ag + O2↑ 2AgNO3 2Ag + 2NO2↑+ O2↑
②热还原法．适用于冶炼金属活动顺序表中Zn、Fe、Sn、Pb等中等活泼的金属．常用的还原剂有C、CO、H2、Al等．例如：
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2(炼铁) ZnO + C Zn + CO↑(伴生CO2)
WO3 + 3H2 W + 3H2O Cr2O3 + 2Al 2Cr + A12O3(制高熔点的金属)
⑧熔融电解法．适用于冶炼活动性强的金属如K、Ca、Na、Mg、A1等活泼的金属，通过电解其熔融盐或氧化物的方法来制得．例如：
2A12O3 4Al + 3O2↑ 2NaCl 2Na + C12↑

请说出铁的两种物理性质和两种化学性质

铁：
物理性质：纯净的铁是一种具有银白色金属光泽的，坚韧的金属。密度=7.86克每立方厘米，熔点1535度，能被磁铁吸引。铁受到电流作用时自身会变成磁铁，电流去掉时失去磁性。工业上利用这种性质，用纯净的铁做电磁铁。
原子结构：原子核带26个单位正电荷，核外有4层电子层，第一层有2个电子，第二层有8个电子，第三层有14个电子，第四层有2个电子。所以铁原子不但容易失去最外层上的2个电子成为亚铁离子（Fe++）还会失去次外层上的1个电子成为铁离子（Fe+++）。因此铁的化合价有+2，+3两种。
化学性质：
1 铁与氧气及其他非金属的反应
铁在潮湿空气中或在氧气中灼烧生成暗褐色的四氧化三铁。 3Fe+2O2=Fe3O4（或FeO Fe2O3）条件是点燃
与其他非金属的反应
Fe+S=FeS条件加热
2Fe+3Cl2=2FeCl3条件加热
在高温下铁还能和碳硅磷等非金属反应
2 铁与水的反应
红热的铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2（气体符号）条件高温
工业上利用这个反应制取大量的氢气
常温下铁不能与水反应，但能与H2O，O2，CO2共同作用生成铁锈。铁锈是铁的含水氧化物。主要成分是Fe2O3 H2O