1、原子和離子結(jié)構(gòu):鐵原子次外層有3d亞層且只排布了6個電子,它可以形成兩種陽離子;當(dāng)失去4s的2個電子形成fe2+,若同時又失去3d的一個電子出現(xiàn)3d5半充滿結(jié)構(gòu)就形成了fe3+。兩種離子的最外層分別有14和13個電子,都是不飽和結(jié)構(gòu)。而典型主族金屬元素原子內(nèi)層結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定的,它們只失去最外層的全部電子形成一種陽離子,這些離子最外電子層均是飽和結(jié)構(gòu)。
2、化合價:鐵主要有+2、+3兩種正化合價,是一種有可變化合價的金屬元素。因此必須注意:鐵跟強(qiáng)氧化劑(如cl2、hno3、濃h2so4)反應(yīng),顯示+3價;和較弱的氧化劑(如s、h+、cu2+)反應(yīng),顯示+2價;而在一定條件下與o2、h2o等氧化劑反應(yīng)生成fe3o4,可認(rèn)為其中鐵同時顯+2和+3兩種化合價。而典型的主族金屬元素參與反應(yīng),只顯示一種化合價。
3、氧化物:鐵由于顯不同化合價而形成feo、fe2o3、fe3o4等氧化物。而典型的主族金屬元素只有一種化合價,由于結(jié)合氧的含量不同而形成幾種氧化物,如na2o、na2o2,可認(rèn)為其中氧的化合價不同。feo中+2價鐵為中間價態(tài),既表現(xiàn)氧化性(如和c反應(yīng))又表現(xiàn)還原性(如和o2反應(yīng))。而na2o2由其中氧的作用,只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。
4、氫氧化物:鐵的氧化物均不與水反應(yīng),但對應(yīng)有兩種氫氧化物fe(oh)2和fe(oh)3。fe(oh)2易被氧化為fe(oh)3。fe(oh)2如同feo一樣,溶于非氧化性酸溶液中,其化合價不變;和氧化性酸只有一種,其各種氧化物與水反應(yīng),均生成該種氫氧化物,它們與各種酸反應(yīng)均為中和反應(yīng)。
5、鹽類:鐵能形成亞鐵鹽和鐵鹽,氧化、還原性是它們化學(xué)性質(zhì)的核心。fe2+主要表現(xiàn)較強(qiáng)還原性,易被cl2、br2、o2、hno3、kmno4(h+)等氧化為fe3+。而fe3+有較強(qiáng)氧化性,易被cu、fe、zn、h2s、s2-、i-等還原為fe2+。因此要格外注意zn等比fe活潑些的金屬,只能從fe2+溶液中置換出鐵。而典型主族金屬元素只形成一種鹽,主要從鹽的通性去認(rèn)識其化學(xué)性質(zhì)。此外,fe2+、fe3+均易形成絡(luò)合物。
制法:自然界中的鐵大多氧化物形式存在且為中等活潑金屬,因而常用還原劑(co)將鐵從其氧化物中還原出來。典型主族金屬元素很活潑,其氯化物普遍存在或易獲得,其離子很難獲得電子,用電解熔融氯化物的方法制得金屬。
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