铁是一种常见的过渡金属元素，位于元素周期表的第四周期第Ⅷ副族，通常有+2、+3两种化合价。金属的密度一般比较大，熔沸点较高，有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。
铁是地球中分布最广、最常用的金属之一，约占地壳总质量的5.1%，在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。铁在自然界通常以化合物的形式存在，只有从太空中掉下来的陨石中才能发现单质铁。它是一种历史悠久、应用最广泛、用量最大的金属。
学习铁及其化合物的性质要注意：
⑴ 抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。
⑵ 想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。
一、金属铁
⒈ 铁片是银白色的，铁粉呈黑色，熔沸点高。
⒉ 铁有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。
⒊ 铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，红热的铁丝在氯气中反应生成氯化铁，铁粉与硫粉混合加热时反应生成硫化亚铁；
3Fe+2O2=点燃=Fe3O4
现象：剧烈燃烧,火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。
2Fe+3Cl2=点燃=2FeCl3
现象：铁丝在氯气中燃烧,火星四射，生成棕黄色的烟。
S+Fe=加热=FeS
现象：开始无现象，加热到一定温度时，反应开始，混合物开始变红，放热，反应之后，反应物逐渐变黑。
⒋ 铁发生置换反应，往往生成亚铁盐；铁与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸、醋酸等)反应生成氢气和亚铁盐；
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑
⒌ 铁与浓硫酸或浓硝酸在常温下发生“钝化”现象，即生成致密氧化膜使得反应停止。
⒍ 铁与过量稀硝酸反应生成一氧化氮和硝酸铁，铁与不足量稀硝酸反应可能生成一氧化氮和硝酸亚铁
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
⒎ 与部分盐溶液反应生成亚铁盐；
Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu
Fe＋2Fe3+=3Fe2+
⒏ 红热的铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；
3Fe+4H2O(g)=高温=Fe3O4+4H2
⒐ 纯铁不易生锈，但生铁（含碳杂质的铁）在潮湿的空气中易生锈。
（原因：形成了铁碳原电池。）。
⒑ 铁发生电化学腐蚀，电极反应方程式为：Fe-2e¯=Fe2+
二、钢铁的冶炼
⒈ 铁矿石的俗名和成分
⑴ 铁丹、铁红、赭石、赤铁矿，主要化学成分：Fe2O3
⑵ 铁黄、铁锈，主要化学成分：Fe2O3·nH2O
⑶ 铁黑、磁铁矿，主要化学成分：Fe3O4
⑷ 褐铁矿，主要化学成分：2Fe2O3·3H2O
⑸ 菱铁矿，主要化学成分：FeCO3
⑹ 黄铁矿、硫铁矿、愚人金，主要化学成分：FeS2
⑺ 绿矾、黑矾，主要化学成分：FeSO4·7H2O
⒉ 炼铁
(1)反应原理：利用氧化——还原反应，在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来。
(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气
(3)设备：高炉
(4)生产过程
①还原剂的生成
C+O2=点燃=CO2
CO2+C=△=2CO
②铁矿石还原成铁
Fe2O3+3CO=△=2Fe+3CO2↑
③除脉石、炉渣的形成
CaCO3=高温=CaO+CO2↑
SiO2+CaO=高温=CaSiO3
⒊ 炼钢
(1)设备：氧气顶吹转炉
(2)主要原料：炼钢生铁、生石灰、氧气。
(3)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化为气体或炉渣除去。
(4)炼钢时的主要反应：
①氧化剂的生成，热能的来源 2Fe+O=高温=2FeO
②降低碳的含量 C+FeO=高温=CO+Fe
③除去S、P等杂质
④加硅铁、锰铁、铝除剩余FeO——脱氧
2FeO+Si=高温=2Fe+SiO2
⒋ 铁的合金
一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
一般地说，含碳量在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。
钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能。
三、铁的氧化物
⒈ 种类：
氧化亚铁，黑色，不稳定；
氧化铁，红色(红色颜料--铁红，铁锈的主要成分)；
四氧化三铁，黑色（磁性氧化铁）
⒉ Fe3O4是复杂化合物，在晶体中有1/3的Fe是+2价，2/3的Fe是+3价，可看成FeO· Fe2O3，不是一般的氧化物。
⒊ 跟盐酸反应，生成氯化物，铁的价态不变；
FeO+2HCl==FeCl2+H2O
Fe2O3+6HCl==2FeCl2+3H2O
Fe3O4+8HCl==FeCl2+2FeCl3+4H2O
⒋ 跟硝酸反应，四氧化三铁和氧化亚铁可被氧化为三价铁。
FeO+2HNO3==Fe(NO3)3+H2O
Fe2O3+6HNO3==2Fe(NO3)3+3H2O
Fe3O4+8HNO3==Fe(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O
注：铁的氧化物与硝酸反应的定量规律：生成的H2O的物质的量等于H2HNO3物质的量的一半。
⒌ 铁的氧化物跟CO高温反应，被还原成铁(工业炼铁反应)；
Fe3O4+4CO=高温=3Fe+4CO2
Fe2O3+3CO=高温=3Fe+3CO2
FeO+CO=高温=Fe+CO2
⒍ 铁的氧化物跟氢气高温反应，被还原成铁。
FeO+H2=高温=Fe+H2O
Fe2O3+3H2=高温=2Fe+3H2O
Fe3O4+4H2=高温=3Fe+4H2O
注：
⑴ 铁的氧化物与CO在高温下反应的定量规律：生成的二氧化碳的物质的量等于氧化物中的氧元素的原子数。
⑵ 铁的氧化物与氢气在高温下反应的定量规律：生成的H2O的物质的量等于H2的物质的量。
⒎ 铁的氧化物跟铝在高温下发生铝热反应，被还原成铁(野外炼铁反应)；
Fe2O3+2Al=高温=2Fe+Al2O3
3Fe3O4+8Al=高温=9Fe+4Al2O3
四、铁的氢氧化物
⒈ 种类：
氢氧化亚铁，白色，不稳定；
氢氧化铁，红褐色；
⒉ 氢氧化铁属于弱碱，加热生成氧化铁和水。
2Fe(OH)3==Fe3O3+3H2O
⒊ 氢氧化亚铁具有还原性，能和水以及空气中的氧气反应生成氢氧化铁。
现象：白色沉淀→灰绿色→红褐色
⒋ 氢氧化亚铁与氢氧化铁能与较强的酸发生中和反应
Fe(OH)2+2HCl==FeCl2+2H2O
Fe(OH)3+3HCl==FeCl3+3H2O
Fe(OH)2+H2SO4==FeSO4+2H2O
2Fe(OH)3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+6H2O
离子方程式：
Fe(OH)2＋2H+=Fe2+＋2H2O
Fe(OH)3＋3H+=Fe3+＋3H2O
⒌ 氢氧化铁与还原性较强的酸除了发生中和反应，还得到氧化产物，如：2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+I2+H2O。
⒍ 氢氧化亚铁与氧化性较强的酸除了发生中和反应，还得到还原产物，如：
10HNO3+3Fe(OH)2=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O。
五、铁离子的性质
⒈ Fe3+在水溶液中显棕黄色
⒉ Fe3+为最高价，具有氧化性。
⒊ 三价铁盐溶液中加入碱溶液，生成红褐色沉淀。
⒋ 三价铁盐溶液中滴加KSCN或NH₄SCN溶液，溶液变血红色（检验Fe3+的特征反应）。
⒌ 三价铁离子与酚类作用显示特殊颜色，如遇苯酚显紫色。
⒍ 苯与卤素(Cl2，Br2)反应时加铁屑催化，实质是铁盐起催化作用。
⒎ 铁离子具有很强的水解能力，只存在于酸性溶液中。
六、亚铁离子的性质
⒈ Fe2+在水溶液中显浅绿色。
⒉ Fe2+处于中间价态，既具有还原性，又具有一定的氧化性。
⒊ 亚铁盐溶液中加入碱溶液生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
⒋ 二价铁盐溶液滴加KSCN溶液不变红色，如果再加氯水，变红色(检验Fe2+)。
⒌ 二价铁盐溶液滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀(检验Fe2+的特征反应)。
⒍ 在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+。
七、铁离子和亚铁离子的转化
从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化。
㈠ Fe→Fe2+
铁在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物。
S+Fe=加热=FeS
Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑
Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu
Fe+I2=加热=FeI2
㈡ Fe→Fe3+
当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物。
2Fe+3Cl2=点燃=2FeCl3
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
㈢ Fe2+→Fe3+
⒈ 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色）。
⒉ 在酸性溶液中，Fe2+易被空气中的氧氧化：
4Fe2+＋O2＋4H+=4Fe3+＋2H₂O
亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3
⒊ 在碱性溶液中，Fe2+的还原性更强，它能把NO-3还原成NO或NH3；
3Fe2+＋NO3-＋4H+=3Fe3+＋NO↑＋2H2O
8Fe2+＋NO3-＋10H+=8Fe3+＋NH4+＋H2O
⒋ 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+
在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。
⒌ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
㈣ Fe3+→Fe2+
⒈ 在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色；如加入过量的Na2S溶液，则又有黑色沉淀生成（FeS）
2Fe3++S2+=2Fe2++S
向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：
2Fe3+＋H2S=2Fe2+＋S↓＋2H+
⒉ Fe3+能被SO32－还原成Fe2+
2Fe3++SO32－+2H2O=2Fe2++SO42-+2H+
⒊ Fe3+能被I-还原成Fe2+：
2Fe3++2I－=2Fe2++I2
⒌ Fe3+在酸性溶液中容易被SnCl2等还原成Fe2+：
2Fe3+＋Sn2+=2Fe2＋Sn4+
⒍ Fe3+还能被金属铁还原：
2Fe3+＋Fe=3Fe2+
⒎ 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。
㈤ Fe3+→Fe
Fe2O3+3H2=高温=2Fe+3H2O
Fe2O3+3CO=高温=3Fe+3CO2
Fe2O3+2Al=高温=2Fe+Al2O3
㈥ Fe2+→Fe
FeO+H2=高温=Fe+H2O
FeO+CO=高温=Fe+CO2
八、Fe2+与Fe3+的颜色变化
㈠ Fe2+的颜色变化
⒈ Fe2+通常表现还原性（还原性弱于Fe、Cu、KI等），加入氧化剂，将其氧化转化为Fe3+，溶液颜色由浅绿色变为棕黄色。
2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl-
⒉ 亚铁盐溶液中加入碱溶液生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
（加氨水）Fe2+＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓＋2NH4+白至绿
（加强碱）Fe2+＋2OH-=Fe(OH)2↓白至绿
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3↓红褐
㈡ Fe3+的颜色变化
⒈ 向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色。
Fe3+＋SCN−==［Fe(SCN)］2+
⒉ 加碱法：FeCl3溶液与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀。
（加氨水）Fe3+＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NH4+红褐
（加强碱）Fe3+＋3OH‾==Fe(OH)3↓红褐
⒊ 向FeCl3溶液溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀。
2Fe3+＋H2S=2Fe2+＋2H+＋S↓
⒋ 向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀；当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀。
2Fe3+＋S2-=2Fe2+＋S↓
Fe2+＋S2-=FeS↓(黑)
⒌ 向FeCl3溶液中加入过量Fe粉时，溶液变浅绿色。
2Fe3+＋Fe=3Fe2+
⒍ 向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色。
2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+
⒎ 将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液中，溶液变蓝色。
2Fe3+＋2I‾=2Fe2+＋I2
碘遇淀粉变蓝。
⒏ 向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变紫色。
Fe3+＋6C6H5OH→［Fe(C6H5O)6］3−＋6H+（了解）
九、Fe2+与Fe3+的鉴别方法
Fe2+与Fe3+的性质不同而又可以相互转化，中学化学中可用以下几种方法加以鉴别：
⒈ 观察法
其溶液呈棕黄色者是Fe3+溶液，呈浅绿色者是Fe2+溶液。
⒉ H2S法
用2支试管分取两种溶液各少量，分别通入H2S气体或加入氢硫酸，有浅黄色沉淀析出者是Fe3+溶液，而Fe2+溶液不反应。
2Fe3+＋H2S=2Fe2+＋2H+＋S↓
⒊ 可溶性硫氰化物法
用2支试管分取两种溶液各少量，分别滴入可溶性硫氰化物(如 KSCN、NaSCN、NH4SCN)等溶液，呈血红色者是Fe3+溶液，这是鉴别鉴别Fe3+与Fe2+最常用、最灵敏的方法。
Fe3+＋SCN−==［Fe(SCN)］2+
不变血红色的是Fe2+的溶液，因为Fe2+与SCN-生成的络合物 Fe(SCN)2为无色的。
Fe2+＋2SCN-=Fe(SCN)2
再滴加新制氯水，溶液立即变红色。
2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl-
⒋ 苯酚法
在盛苯酚溶液的2支试管中分别滴入几滴二溶液，显透明紫色的是Fe3+溶液，（苯酚与 Fe3+生成紫色的络离子），无此现象的是Fe2+的溶液。
Fe3+＋6C6H5OH→［Fe(C6H5O)6］3−＋6H+
⒌ 碱液法
用2支试管分别取两种溶液，分别通入氨气或碱液，生成红褐色沉淀的是Fe3+溶液，生成白色沉淀并迅速变为灰绿色、最终变成红褐色的是Fe2+溶液。
Fe3+＋3NH3·H2O==Fe(OH)3↓＋3NH4+；
Fe3+＋3OH‾==Fe(OH)3↓
Fe2+＋2NH3·H2O==Fe(OH)2↓＋2NH4+；
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2==4Fe(OH)3
⒍ 淀粉碘化钾试纸法
用2支试管分取两种溶液各少量，分别将碘化钾淀粉试纸浸入两种溶液中，能使淀粉KI试纸变蓝的是Fe3+溶液，
2Fe3+＋2I‾=2Fe2+＋I2
不能使试纸变蓝的是Fe2+的溶液。
⒎ 铜片法
在铜片的两个位置上分别滴上二溶液，过一段时间后铜片腐蚀且溶液渐渐变为蓝色的是Fe3+溶液，无明显现象的是Fe2+溶液。
2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+
⒏ 高锰酸钾法
分取二溶液分别加入酸性高锰酸钾溶液中，振荡，能使高锰酸钾溶液的紫红色变浅的是Fe2+溶液，
5Fe2+＋MnO4−＋8H+=5Fe3+＋Mn2+＋4H2O
不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是 Fe3+的溶液。
⒐ 黄血盐法
取二溶液分别滴入黄血盐溶液，出现普鲁士蓝沉淀的是Fe3+的溶液，无普鲁士蓝沉淀生成的是Fe2+的溶液。
4Fe3+＋3Fe(CN)64-=Fe4[Fe(CN)6]3↓普鲁士蓝
⒑ 赤血盐法
取二溶液分别滴入赤血盐溶液，出现滕氏蓝沉淀的是Fe2+的溶液，无滕氏蓝沉淀生成的是Fe3+的溶液
3Fe2+＋2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓滕氏蓝
⒒ 纯碱法
取二溶液分别滴入纯碱溶液，产生灰色沉淀的是含Fe2+的溶液。
Fe2+＋CO32-=FeCO3↓灰色
生成红褐色沉淀的是Fe3+的溶液：
2Fe3+＋3CO32-＋3H2O=3CO2↑＋2Fe(OH)3↓红褐色
⒓ 双氧水法
取二溶液，分别滴入双氧水和氰化钾溶液，产生红褐色沉淀的是Fe2+的溶液
6FeSO4＋12KCN＋3H2O2=4Fe(CN)3＋6K2SO4＋2Fe(OH)3↓红褐色
⒔ 铬酸钾法
分取二溶液，分别加入铬酸钾和硫酸的混合液，有深绿色沉淀生成的是Fe2+的溶液：
6Fe2+＋2CrO42-＋10H+=6Fe3+＋5H2O＋Cr2O3↓深绿色
无深绿色沉淀生成的是Fe3+的溶液。
⒕ 溴水法
在分别盛有用硫酸酸化的溴水的2支试管中，分别滴入二溶液，振荡，能使溴水褪色的是Fe2+的溶液：
2Fe2+＋Br2=2Fe3+＋2Br-
不能使溴水褪色的是Fe3+溶液。
