铁的理化性质

铁的相对原子质量约为56，基态原子电子排布式为1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2或[Ar]3d6 4s2；
1.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；具有延展性。
2. 有良好的延展性、导电、导热性能；
3.有很强的铁磁性，属于磁性材料；
4.比热容为460J/(kg·℃)；
7.声音在铁中的传播速率：5120m/s
8.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。 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。
铁是一变价元素，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，在置换反应中永远显+2价。
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（是磁性氧化物）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。
化学反应
1.铁在氧气中燃烧
铁丝在氧气中的燃烧：
在高温时，铁在纯氧中燃烧，剧烈反应，生成Fe3O4。
2.铁与酸反应
铁与稀酸的反应
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
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，故可用铁器装运浓硫酸和浓硝酸。[3]
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；与硝酸反应时要看过量与少量和硝酸的浓稀(下列thick代表浓，scarce代表稀，much代表过量）。
（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）
3.铁与盐的反应
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
铁与硫酸铜发生置换反应。
2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
常温下即可反应，用于刻蚀铜板。
4.与卤素反应
2Fe+3Cl₂=2FeCl₃（化合反应）
铁与氯在加热时反应剧烈，与Cl₂、Br₂、反应被氧化成Fe3+。
5.与水反应
3Fe+4H₂O(g)=高温==Fe₃O₄+4H₂（g）
铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe₃O₄，可以看成是FeO·Fe₂O₃。
6.与单质硫反应
Fe+S=FeS
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。
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。
7.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
晶体结构：面心立方和体心立方
名称由来：盎格鲁-撒克逊语：iron（铁）；元素符号来自于拉丁文“ferrum”（铁）。
元素描述：柔韧而有延展性的银白色金属。在地壳中含量第四（百万分之56300），在宇宙中含量第九。
元素来源：取自铁矿。把石灰石、焦炭和铁矿石分层投入高炉，自底部鼓入高温气流，使得焦炭炽热发红，于是铁被从氧化物 中还原出来，熔化成液态，从炉底流出。
主要使用的铁矿石有：Fe₂O₃（赤铁矿）， Fe₃O₄（磁铁矿）FeCO₃（菱 铁矿） 。 单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4）为原料，与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应，焦炭燃烧产生二氧化碳（CO2），二氧化碳与过量的焦炭接触就生成一氧化碳（CO），一氧化碳和矿石内的氧化铁作用就生成金属铁。加入CaCo3在高温下生成CaO除去铁矿石中的SiO2，生成CaSiO3（炉渣） 。
C+O₂=点燃=CO₂（提供热量和CO₂)
CO₂+C=高温=2CO
Fe₂O₃+3CO=高温=2Fe+3CO₂
Fe₃O₄+4CO=高温=3Fe+4CO₂
CaCO3=高温=CaO+CO2↑
SiO2+CaO=CaSiO₃ 实验室通常用一氧化碳氧化氧化铁制备少量单质铁。
3CO+Fe2O3=点燃=2Fe+3CO2