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假如你哪一天穿越到了某個(gè)元素世界，這個(gè)世界是某個(gè)元素的天堂，那請(qǐng)務(wù)必?cái)y帶此手冊(cè)，也許可以在那個(gè)世界（也可以是現(xiàn)實(shí)世界）救你一命。

本手冊(cè)僅供學(xué)術(shù)交流（包括但不限于高中化學(xué)學(xué)習(xí)的課外知識(shí)），沒有作者 bilibili@火山下的第一騎士 同意禁止用于商業(yè)用途，鼓勵(lì)在標(biāo)注原作者的前提下轉(zhuǎn)載。

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對(duì)于鐵，我們可以輕易的說出TA的一些特性：產(chǎn)量大、應(yīng)用廣、容易生銹、常見化合價(jià)有0、+2、+3以及天天在題目中出現(xiàn)的+6等等。

但是回歸最初，你知道“鐵”這個(gè)名稱是怎么來的嗎？

在西亞古蘇美爾文明中，鐵被叫做“安巴爾”，意思是“天降之火”，而鐵的符號(hào)“Fe”與英文“Iron”，是來自于TA的拉丁文“Ferrum”,意思為“堅(jiān)固”。

而從“天降之火”這種極其中二的名稱中，也可以明白為什么人類在掌握冶鐵技術(shù)之前就擁有了鐵質(zhì)工具與武器——早期的鐵來源于鐵質(zhì)隕石，當(dāng)鐵質(zhì)隕石掉落在沙漠等地方時(shí)就可能被早期人類撿拾利用。

我們?cè)賮砜纯磋F的各種色彩紛呈的鐵的化合價(jià)。

0價(jià)的鐵單質(zhì)熔鑄呈塊狀時(shí)有明顯的銀白色金屬光澤，2價(jià)的亞鐵離子有如同帽子一樣的淺綠色（誤），3價(jià)的鐵離子一般為明顯的黃色，而6價(jià)的鐵離子不能單獨(dú)存在，只能以高鐵酸根（FeO4 2-）存在，并且擁有令人愉悅的酒紅色。

問題來了，鐵離子的電子組態(tài)已經(jīng)是【Ar】3d5，為什么還能再次失去3個(gè)電子成為比較穩(wěn)定的+6價(jià)？

問題的關(guān)鍵點(diǎn)在于+6價(jià)的鐵只能形成高鐵酸根存在：在（FeO4 2-）中，接受了4個(gè)氧的孤對(duì)電子的鐵的電子組態(tài)是【Ar】3d10，恰好為最穩(wěn)態(tài)！

由此也可以推測(cè)+4價(jià)的鐵也可以以鐵酸根（FeO3 2-）形式存在，比如氫氧化鐵和氫氧化鋇共熔形成的鐵酸鋇。

（PS：+1、+5、+7價(jià)的鐵也可以存在，但是存在形式更加奇怪，這里就不多說了）

但是我們發(fā)現(xiàn)，并不存在理論上的+8價(jià)鐵（FeO5 2-），這這是由于鐵離子的半徑有限，不能同時(shí)容納5個(gè)氧原子。

我們?cè)賮砜纯?2、+3和+6價(jià)的鐵的一些奇怪特點(diǎn)。

+2價(jià)的鐵可以用四個(gè)字來形容——“天理難容”，因?yàn)闊o論在酸性環(huán)境，還是在堿性環(huán)境，二價(jià)鐵都可以以肉眼可見的速度被氧氣氧化。因此實(shí)驗(yàn)室一般不會(huì)配置二價(jià)鐵的溶液試劑，如果配置了也必須在溶液中加入鐵釘或者鐵塊，還原溶液中被氧化的二價(jià)鐵：

Fe+2Fe3+=3Fe2+

這個(gè)“男上加男”的反應(yīng)也可以看出三價(jià)鐵具有一定的氧化性。

在高中化學(xué)中，三價(jià)鐵不但可以氧化自己，還可以氧化單質(zhì)銅（刻蝕銅電路板），不僅如此，三價(jià)鐵還可以氧化一些低價(jià)態(tài)的離子，比如二價(jià)錫：

SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2

二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的檢驗(yàn)也是高中必考內(nèi)容之一。

以下為一些題目的較優(yōu)解法（敲黑板）：

當(dāng)溶液中不存在三價(jià)鐵而檢驗(yàn)是否有二價(jià)鐵時(shí)

1、先加入氯水，再加入硫***溶液，現(xiàn)象為溶液變紅

2、加入氫氧化鈉溶液，現(xiàn)象為出現(xiàn)沉淀，并且溶液從白色變成灰綠色再變成紅褐色（鈷離子也會(huì)也類似反應(yīng)，不推薦）

3、加入鐵***溶液，現(xiàn)象為溶液變藍(lán)

當(dāng)溶液中不存在二價(jià)鐵而檢驗(yàn)是否存在三價(jià)鐵時(shí)

1、加入亞鐵***溶液，現(xiàn)象為溶液變藍(lán)

2、加入硫***溶液，現(xiàn)象為溶液變紅

3、加入苯酚溶液，現(xiàn)象為溶液變紫

當(dāng)溶液中存在三價(jià)鐵而檢驗(yàn)是否存在二價(jià)鐵時(shí)（劃重點(diǎn)）

1、加入酸性高錳酸鉀稀溶液，現(xiàn)象為高錳酸鉀紫色褪去

2、加入酸性重鉻酸鉀稀溶液，現(xiàn)象為重鉻酸鉀橙色褪去

回到三價(jià)鐵，三價(jià)鐵的氧化性不能說太強(qiáng)，只能說是個(gè)中強(qiáng)的氧化劑。

因此，在特殊條件下，TA也可以進(jìn)入更高價(jià)態(tài)的天堂。

做題目時(shí)，我們有時(shí)會(huì)看到“在三氯化鐵溶液中加入過量過量過量氫氧化鉀溶液，再小心且持續(xù)通入氯氣，最后溶液變成酒紅色”，這就是制取最常見的+6價(jià)鐵鹽——高鐵酸鉀的最標(biāo)準(zhǔn)方法之一。

當(dāng)然，如果嫌這套方法過于麻煩并且礦里有家（比如H2實(shí)驗(yàn)室）的人，可以直接在硫酸亞鐵溶液中加入偏高碘酸溶液，這樣子得到的高鐵酸不僅顏色美麗，而且偏高碘酸那更加美麗的價(jià)格可以讓你的錢包無比美麗。

高鐵酸鉀雖然制取麻煩，但是在生產(chǎn)生活應(yīng)用中卻是個(gè)寶——TA被稱為最有前景的凈水劑之一，因?yàn)?6價(jià)鐵那不弱的氧化性可以先給病菌來個(gè)下馬威，然后反應(yīng)后形成的+3價(jià)容易沉淀的氫氧化鐵能再給水里的臟東西來個(gè)白狼王自爆——大家一起死。

一個(gè)非常有趣的思考題：為什么氯氣可以氧化+3價(jià)鐵形成+6價(jià)鐵，但是高鐵酸鉀和稀鹽酸反應(yīng)卻又可以放出氯氣。

答案很簡(jiǎn)單，但是沒有經(jīng)驗(yàn)的話思考到很難：酸堿性不同。

堿性條件下+6價(jià)鐵的氧化性被抑制，但是酸性條件卻可以激發(fā)+6價(jià)鐵的獸性（類似的海洋堿性條件下+2價(jià)鐵被氧化的速度遠(yuǎn)超酸性條件下）——這個(gè)差異可以用能斯特方程進(jìn)行計(jì)算，這里就不多講了。

而這也限制了高鐵酸在實(shí)際生產(chǎn)中的使用——畢竟新鮮制取的高鐵酸就已經(jīng)在氧化水了，稍微加點(diǎn)溫水浴就可以看到溶液瘋狂冒氧氣（是氧氣不是氫氣）的場(chǎng)景了。

作為生命必須元素，鐵主要以血紅蛋白的形式無聲無息地存在于我們的血紅蛋白中——那問題來了，為什么血紅蛋白是紅色的而不是綠色的？

這是因?yàn)榕潴w的差異，平時(shí)的淺綠色+2價(jià)鐵、黃色的+3價(jià)鐵實(shí)際上都是水與+2、+3鐵離子的配合物；當(dāng)配體不同時(shí)，顏色也可能發(fā)生改變。

除了紅色的+2價(jià)“鐵”血紅蛋白，常見的還有黃色的+2價(jià)“鐵”草酸亞鐵，和綠色的+3價(jià)“鐵”三草酸合鐵酸鉀。

而在化學(xué)的世界中，這種不符合一般規(guī)律的情況也絕非個(gè)例，比如后面可能會(huì)說到的“相對(duì)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)規(guī)律”。

科學(xué)的發(fā)展，本來就需要不斷地打破原有的觀點(diǎn)與規(guī)律，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)新的事物。

而人的發(fā)展，又何嘗不是如此呢？

畢竟，世界上唯一不變的，就是改變。

感謝你看到這里，如果本篇專欄讓你對(duì)氫元素有了更多的了解，不要忘記點(diǎn)贊支持一下哦！接下來，讓我們來了解一下，陪伴了人類數(shù)千年卻依舊有時(shí)讓人陌生的金屬——錫。