人类使用铁的历史可以追溯到四千五百多年以前，不过那时的铁是从太空掉下的陨铁（其中含铁90％以上）。我国在商代就开始用铁，在河北、北京、河南的某些地区出土过用陨铁打制的铁刃铜钺。我国最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了人工冶铁技术。
钢铁工业是国家工业的基础，新中国成立以后，我国的钢铁工业得到了飞速发展。1949年我国的钢产量仅居世界第26位，1996年，我国钢产量超过1亿吨，跃居世界首位。
在元素周期表中，铁位于第四周期第Ⅷ族。铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
它是一种历史悠久、应用最广泛、用量最大的金属。
铁原子的最外电子层只有2个电子，在化学反应中容易失去这2个电子而变为亚铁离子：
Fe-2e-→Fe2+
Fe-3e-→Fe3+
铁的化学性质比较活泼。它能跟许多物质发生化学反应。例如，它能跟氧气及某些非金属单质反应，跟水、酸、盐溶液反应。
铁跟非金属的反应在初中时，我们曾学过，灼热的铁丝在氧气里燃烧，生成黑色的四氧化三铁。铁还能跟其他非金属反应吗？让我们共同做一个实验。
【实验1】 把一束烧得红热的细铁丝伸到盛有Cl2的集气瓶中，观察现象。把少量水注入集气瓶中，振荡，观察溶液的颜色。
我们可以观察到，铁丝在Cl2中燃烧，生成棕黄色的烟，这是FeCl3的小颗粒。加水振荡后，生成黄色溶液。
加热时，Fe还能跟S起反应：
Fe+S
FeS
讨论1 从Fe跟Cl2、S反应时化合价变化的不同，讨论这两种非金属单质的氧化性的强弱。
Fe与这两种物质发生化学反应时，化合价的变化不同。在Fe跟Cl2的反应里，Fe原子失去3个电子变成+3价的Fe。在Fe跟S的反应里，Fe原子失去2个电子变成+2价的Fe。这说明，在Cl2、S这两种物质中，Cl2夺电子的能力强，它的氧化性强，S的氧化性相对较弱。
2．铁跟水的反应
在常温下，Fe跟H2O不起反应。但在水和空气里的O2、CO2等共同作用
下，Fe却很容易被腐蚀。
在高温下，Fe能不能跟H2O反应呢？
【实验2】 在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。观察现象。
我们看到，红热的铁能跟水蒸气起反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能发出爆鸣声，这是氢气。反应的化学方程式为：
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑
3．铁跟酸的反应
我们已经知道，铁跟盐酸、稀硫酸反应时，铁被氧化为+2价的铁，酸中的H+被还原为H2：
Fe+2H+=Fe2++H2↑
但在常温下，铁遇到浓硫酸、浓硝酸时，则发生钝化，生成致密的氧化物薄膜，这层薄膜可阻止内部金属进一步被氧化。
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4．铁跟盐溶液的反应
铁跟比它活动性弱的金属的盐溶液起反应时，能置换出这种金属。例
如，把Fe放入CuSO4或CuCl2溶液中时，Fe被氧化成离子进入溶液，铜离子被还原成铜从溶液中析出，反应的离子方程式为：
Fe+Cu2+=Fe2++Cu
1．铁的氧化物
铁的氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁
（Fe3O4）等。
FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气里加热，就迅速被氧化成Fe3O4。
Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，它可用作油漆的颜料。
Fe3O4是一种复杂的化合物，它是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。
铁的氧化物都不溶于水，也不跟水起反应。
FeO和Fe2O3都能跟酸起反应，分别生成亚铁盐和铁盐。
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
2．铁的氢氧化物
铁有两种氢氧化物，它们可分别由相对应的可溶性盐跟碱溶液起反应而制得。
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【实验3】在试管里注入少量FeCl3溶液，再逐滴滴入NaOH溶液。观察发生的现象。
从实验可以看到，溶液里立即生成了红褐色的Fe(OH)3沉淀。
Fe3++3OH-＝Fe(OH)3↓
加热Fe(OH)3时，它就失去水而生成红棕色的Fe2O3粉末。
【实验4】在试管里注入少量新制备的FeSO4溶液，用胶头滴管吸取NaOH溶液，将滴管尖端插入试管里溶液底部，慢慢挤出NaOH溶液，观察发生的现象（见右图）。实验后应立即用盐酸、蒸馏水洗净滴管。
通过实验我们可以看到，挤入 NaOH溶液后，开始时析出一种白色的絮状沉淀，这是氢氧化亚铁〔Fe(OH)2〕。
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。这是因为白色的Fe(OH)2（为+2价铁）被空气里的氧气氧化成了红褐色的Fe(OH)3（为+3价铁）。
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱，它们能跟酸反应，分别生成亚铁盐和铁盐。
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
3．铁化合物和亚铁化合物的相互转变
三价铁的化合物遇到较强的还原剂时，会被还原成亚铁化合物。例如，FeCl3溶液遇Fe等还原剂时，能被还原生成FeCl2。
2Fe3++Fe=3Fe2+
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亚铁化合物在较强的氧化剂的作用下会被氧化成三价铁的化合物。例
如，FeCl2溶液跟Cl2起反应，立即被氧化成FeCl3。
2Fe2+Cl2＝2Fe3++2Cl-
以上事实说明，Fe2+和Fe3+在一定条件下是可以相互转变的。
思考：铁元素在不同条件下表现出不同的化合价，选择适当的反应物和反应条件，设法完成上图中的六个箭号所表示的化学反应。
【实验5】在2个试管里分别加入10 mL FeCl2溶液和FeCl3溶液，各滴入几滴KSCN溶液。观察发生的现象。
通过实验我们看到，Fe3+遇到KSCN溶液变成红色，Fe2+遇KSCN溶液不显红色。我们可以利用这一反应检验Fe3+的存在。
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
【实验6】在实验5的盛有FeCl2和KSCN溶液的试管里再滴入几滴新配制的氯水，观察现象。
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【实验7】在试管里加入5
mL FeCl3溶液，加入几滴盐酸和适量还原铁
粉，振荡一会儿，滴入几滴KSCN溶液。观察发生的现象。
讨论2 以上几个实验中溶液颜色的变化说明了什么？其中发生了哪些反应？
元素周期表的中部有十个纵行（从IIIB到IIB族），包括镧系和锕系，共有六十多种元素，人们习惯上称这些元素为过渡元素。它们分属于第四周期至第七周期，如图5-18所示。铁是一种重要的过渡元素。过渡元素在生产、生活上都有重要意义。
过渡元素都是金属，所以人们又把它们叫做过渡金属。过渡金属的密度一般较大，熔点和沸点也较高。例如，铂的密度是21.45 g/cm3，约是铝的8倍；钨的熔点是3 410℃，是所有金属里最难熔的。过渡金属往往具有较高的硬度、较好的延性、展性和机械加工性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。过渡金属可以组成具有多种特性的合金。
过渡金属原子最外层电子数不超过2个，在化学反应中，最外层电子容易失去，有时还会再失去次外层电子。因此，过渡元素往往有可变化合价。例如，铁常表现+2、+3价，锰表现+2、+3、+4、+6、+7价等。
过渡元素的化合物以及它们的溶液往往带有颜色。例如，氯化铁溶液是黄色的、氢氧化铁是红褐色的、无水硫酸铜是白色的、五水合硫酸铜是蓝色的，等等。
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门有着极其重要的意义。钢铁、铜、钛、铬、锰、镍、锌…… 都是必不可少的金属或合金材料。铀是原子反应堆的燃料。多种过渡金属还是化学工业的重要催化剂。
我国有丰富的过渡元素矿藏，例如镧系元素、钨、钼、锰、钒、钛等都有丰富的储量，这对于我国工农业的发展是一个有利的条件。
铁是人体健康、植物生长所必需的元素之一。
一个成年人的身体里约含3g～5g铁元素，其中70％以上在血红蛋白里。人体必须保证足够的铁的摄入，如果每天膳食中的含铁量太低，长时间供铁不足，就会患缺铁性贫血。这类病人往往面色苍白，并有头昏、无力、心
悸、气急等症状。因此，应多吃一些含铁丰富的食物。含铁较多的食物有动物的肝脏，苋菜、芹菜、番茄等。
植物生长也离不开铁，铁是植物制造叶绿素时不可缺少的催化剂。如果一盆花很快失去艳丽的颜色和芳香的气味，叶子发黄枯萎，这就是土壤中缺铁的特征，就应施加如硫酸亚铁等予以补充。
问题与思考
1．铁跟氯气反应生成FeCl3，铁跟碘反应是否能成生FeI3呢？
2．铁与稀硝酸反应，生成的是Fe2+还是Fe3+？
3．Fe3O4是纯净物还是混合物，其中铁元素的化合价是多少？
4．将少量钠、锌、铜分别投入到FeCl3溶液中有何现象？为什么？
5．亚铁盐溶液跟碱溶液反应时，为什么很难观察到白色的Fe(OH)2沉淀？
6．亚铁盐溶液跟碱反应时，若要观察到白色絮状的Fe(OH)2沉淀，实验时注意什么？
7．用你们学过的知识，总结Fe3+和Fe2+鉴别的方法。