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铁的物理化学性质

时间: 芷琼1026 分享

铁的物理化学性质

  铁是一种化学元素,它的化学符号是Fe,原子序数是26,在化学元素周期表中位于第4周期、第VIII族,是铁系元素的代表。接下来学习啦小编为你整理了铁的物理化学性质,一起来看看吧。

  铁的物理性质

  同素异形体:铁有多种同素异形体,如铁、铁、铁、铁等。

  电子层分布:2-8-14-2 。

  晶胞:为体心立方,每个晶胞含有2个金属原子。晶胞参数:a = 286.65 pm b = 286.65 pm c = 286.65 pm α = 90° β = 90° γ = 90° 。

  外观:铁是有光泽的银白色金属,硬而有延展性。

  熔点:1535℃

  沸点:3000℃。

  物理性能:有很强的铁磁性,并有良好的可塑性和导热性。声音在其中的传播速率:512 m/s。

  铁的化学性质

  元素属性

  铁的元素符号为Fe,原子序数26,相对原子质量55.847。

  活性

  铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面。

  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,在高温时,则剧烈反应。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。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中,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”,故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。

  化合价

  铁是一变价元素,常见价态为+2和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子,成为+2价。与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应,则被氧化成Fe3+ 。铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3,其中有1/3的Fe为+2价,另2/3为+3价。铁的+3价化合物较为稳定。

  化合物

  主要有两大类:亚铁Fe(Ⅱ)和正铁Fe(Ⅲ)化合物,亚铁化合物有氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁等;正铁化合物有三氧化二铁、三氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等。如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]·3H2O和铁氰化钾K3[Fe(CN)6]中。铁与环戊二烯的化合物二茂铁,是一种具有夹心结构的金属有机化合物。

  氧化态

  铁的电子构型为(Ar)3d64s2,氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的最重要的氧化态是+2和+3。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。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。

  铁为强还原剂,在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢,在500℃以上反应速率增高: 3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2

  铁在干燥空气中很难与氧发生作用,但在潮湿空气中很易腐蚀,若含有酸性气或卤素蒸气时,腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子,如:CuSO4+Fe→FeSO4+Cu

  铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中,形成二价铁离子并放出氢气;在冷的稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵:

  Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑ 4Fe+10HNO3 →4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O

  铁溶于热的或较浓的硝酸中,生成硝酸铁并释放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中,铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈。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。

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