铁元素理化性质(铁元素理化性质有哪些)

导语：铁元素 理化性质

物理性质

高纯铁丝

外观与形状：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。

比热容为460J/(kg·℃)。

声音在铁中的传播速率：5120m/s。

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。

晶体结构：面心立方和体心立方。

铁的相对原子质量为55.85，基态原子电子排布式为：1s2 2s2 2p6 3s2 6 3d64s2。 [5] （粗体部分是价电子）

化学性质

生锈前的铁钉

铁是工业部门不可缺少的一种金属。铁与少量的碳制成合金——钢，磁化之后不易去磁，是优良的硬磁材料，同时也是重要的工业材料，并且也作为人造磁的主要原料。铁有多种同素异形体。

铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面，化学性质比较活泼，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。

铁是变价元素，0价只有还原性，+6价只有氧化性，+2，+3价既有还原性又有氧化性。在置换反应中一般显+2价，但有少数显+3价，如溴化亚铁和过量氯气反应：

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，如铁在氧气中燃烧，生成Fe3O4，赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。加热时均能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成+2和+3价氧化物外，还有复合氧化物Fe3O4（磁铁的主要成分）生成。

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。在加热时，铁可以与浓硫酸或浓硝酸反应，生成+3价的铁盐，同时生成SO2或NO2。 [1] [6]

化学反应

铁丝在纯氧中的燃烧

1.铁在氧气中燃烧

铁丝在氧气中的燃烧（如右图）：

在高温时，铁在纯氧中燃烧，剧烈反应，火星四射，生成Fe3O4，Fe3O4可以看成是FeO·Fe2O3。（应注意：铁在氧气中燃烧火星四射的原因是铁丝中通常含有少量碳元素，而纯铁燃烧几乎不会有火星四射的现象。）反应方程式：

（点燃）。

2.铁与酸反应

铁与非氧化性稀酸的反应（置换反应）

一般情况下，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，有气泡产生。实际情况下则较复杂。但铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸会钝化，生成致密的氧化膜（主要成分Fe3O4）故可用铁器装运浓硫酸和浓硝酸，方程式为：

铁与非氧化性酸（盐酸）、硫酸、硫、硫酸铜溶液等反应时失去两个电子，成为+2价；与硝酸反应时要看物质的量之比和硝酸的浓度(下列concentrated代表浓，dilute代表稀，excess代表过量）。

（置换反应）

（置换反应）

（氧化还原反应）

（氧化还原反应）

（氧化还原反应）

（氧化还原反应）

（氧化还原反应）

（氧化还原反应）

3.铁与盐的反应

例：铁与硫酸铜溶液发生置换反应：

（湿法炼铜的原理）该实验说明了铁的金属活动性比铜强。

4.Fe3+的氧化还原反应

（常温下即可反应，用于刻蚀铜板）

（Fe3+与I-不能共存的原因）

（铁在置换中一般显+2价的本质）

5.与卤素反应

例：铁与氯气发生化合反应：

铁与氯气在点燃时反应剧烈，产生大量棕红色烟（FeCl3小颗粒）与Cl2、Br2反应被氧化成Fe3+，与l2反应被氧化成Fe2+。方程式为：

（化合反应）

（化合反应）

6.与水反应

（high temperature指高温）（置换反应）

7.与单质硫反应

（化合反应）

铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁Fe₂N。

8.其它

二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。纯净的三价铁离子为淡紫色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物，如 Phen为菲罗林，配位数通常为6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6价态的化合物，但在水溶液中只有+6价的（FeO42-）。

9.电离能：（单位kJ /mol)

M - M+ 759.3

M+ - M2+ 1561

M2+ - M3+ 2957

M3+ - M4+ 5290

M4+ - M5+ 7240

M5+ - M6+ 9600

M6+ - M7+ 12100

M7+ - M8+ 14575

M8+ - M9+ 22678

M9+ - M10+ 25290

核反应

在所有原子核中，铁56原子核是最稳定的，其平均结合能是最大的，因此在元素周期表中，比铁56轻的元素聚变释放能量，比铁56重的裂变释放能量，唯有铁56，聚变和裂变都要吸收能量而且需要非常苛刻的条件。这也就是大质量恒星为什么当核心变成铁时便塌缩成中子星或黑洞。

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