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鐵（Ferrum）是(shi)一種金屬元素，原(yuan)子序數為26，位(wei)于周期(qi)表第四周期(qi)，第VIII族。

純鐵是銀白(bai)色有(you)光澤的金(jin)屬，密度7.86g/cm3，熔(rong)點1539℃。鐵除(chu)了有(you)導電性(xing)、導熱性(xing)、延展性(xing)外，還能(neng)被磁鐵吸引，具有(you)鐵磁性(xing)。

鐵(tie)的重要化(hua)合物有三(san)氧化(hua)二(er)鐵(tie)、四(si)氧化(hua)三(san)鐵(tie)、氯化(hua)鐵(tie)及鐵(tie)的配(pei)合物等(deng)。自然界中主要礦(kuang)(kuang)(kuang)物是赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要是三(san)氧化(hua)二(er)鐵(tie)），磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要是四(si)氧化(hua)三(san)鐵(tie)）和菱(ling)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要是碳酸亞鐵(tie)）等(deng)。工業(ye)上(shang)用鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)、焦炭和石灰石混(hun)合在高(gao)爐中冶煉而得，根據(ju)含碳量不同(tong)可分(fen)為生鐵(tie)、熟鐵(tie)和鋼。

研究簡史

古代(dai)社會鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)器時代(dai)大約(yue)起(qi)始于(yu)(yu)前(qian)2000年，但(dan)最(zui)早(zao)發現(xian)和(he)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)來自(zi)外空的(de)(de)隕(yun)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)。隕(yun)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)和(he)鎳、鈷等金屬的(de)(de)混合物(wu)、含(han)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)量較(jiao)高。在埃(ai)及(ji)、西(xi)南亞等地(di)一些文明(ming)古國所發現(xian)的(de)(de)最(zui)早(zao)的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)器，都(dou)是(shi)(shi)由(you)隕(yun)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)加(jia)(jia)工而成的(de)(de)。1972年中(zhong)國河北省藁城縣臺(tai)西(xi)村(cun)出土了一把(ba)商代(dai)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)刃青(qing)銅(tong)鉞，制(zhi)(zhi)造(zao)年代(dai)約(yue)在前(qian)14世紀。在青(qing)銅(tong)鉞上嵌(qian)的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)刃，是(shi)(shi)將隕(yun)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)經加(jia)(jia)熱鍛(duan)(duan)打后(hou)，和(he)鉞體(ti)嵌(qian)鍛(duan)(duan)在一起(qi)的(de)(de)。中(zhong)國還曾(ceng)出土過(guo)類似的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)刃銅(tong)鉞和(he)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)援銅(tong)戈各一件，年代(dai)相當于(yu)(yu)商末周初，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)部分(fen)也是(shi)(shi)由(you)隕(yun)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)加(jia)(jia)工成的(de)(de)。古埃(ai)及(ji)人(ren)把(ba)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)叫做“天石(shi)”，可(ke)見人(ren)類最(zui)早(zao)認識(shi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)從隕(yun)石(shi)開始的(de)(de)。天外來的(de)(de)隕(yun)石(shi)數量很少(shao)，因此用(yong)(yong)隕(yun)石(shi)制(zhi)(zhi)作(zuo)的(de)(de)器具(ju)當然稀少(shao)而珍貴，同時還帶有神秘的(de)(de)色彩。用(yong)(yong)隕(yun)石(shi)作(zuo)工具(ju)是(shi)(shi)很少(shao)的(de)(de)，所以對(dui)生(sheng)產進步(bu)沒有什(shen)么明(ming)顯影響，但(dan)通(tong)過(guo)隕(yun)石(shi)的(de)(de)利(li)用(yong)(yong)，畢竟使(shi)人(ren)類最(zui)早(zao)接觸并認識(shi)到鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)。

冶鐵技術(shu)發(fa)(fa)明(ming)于原(yuan)始社(she)(she)會(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)末期。冶鐵技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)明(ming)，代(dai)(dai)表冶金史的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個新階段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開始。居住在亞(ya)美尼亞(ya)山地的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基茲溫達部落(luo)在前2000年(nian)時，就(jiu)發(fa)(fa)明(ming)了(le)(le)一(yi)(yi)種煉鐵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效方法，后來(lai)逐步傳(chuan)開了(le)(le)。小亞(ya)細亞(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)赫梯(ti)人在前1400年(nian)左右也已(yi)掌握了(le)(le)冶鐵技術(shu)；兩河流域北部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)亞(ya)述人，在前1300年(nian)已(yi)進入(ru)鐵器時代(dai)(dai)。鐵制(zhi)工具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)量出現，社(she)(she)會(hui)(hui)生(sheng)(sheng)產(chan)力(li)顯(xian)著提高，從而(er)(er)對社(she)(she)會(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展產(chan)生(sheng)(sheng)巨大(da)影(ying)響(xiang)。有(you)些(xie)民族因(yin)此而(er)(er)迅速地由原(yuan)始公社(she)(she)制(zhi)過渡(du)到奴隸社(she)(she)會(hui)(hui)。古(gu)希臘和古(gu)羅馬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奴隸社(she)(she)會(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)，就(jiu)是由于鐵制(zhi)工具(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣(guang)泛(fan)使(shi)(shi)用，促(cu)使(shi)(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)力(li)大(da)大(da)提高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果。在古(gu)代(dai)(dai)中國(guo)、埃及等文(wen)明(ming)古(gu)國(guo)，則因(yin)有(you)適(shi)合農(nong)業耕作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖積平原(yuan)，有(you)便(bian)利的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)灌溉系統，所以在擁有(you)青銅工具(ju)(ju)(ju)后，便(bian)已(yi)進入(ru)奴隸社(she)(she)會(hui)(hui)，而(er)(er)一(yi)(yi)旦鐵制(zhi)工具(ju)(ju)(ju)逐步取代(dai)(dai)了(le)(le)青銅工具(ju)(ju)(ju)，生(sheng)(sheng)產(chan)力(li)獲得(de)飛(fei)速發(fa)(fa)展，生(sheng)(sheng)產(chan)關(guan)系進一(yi)(yi)步發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)變化，社(she)(she)會(hui)(hui)便(bian)又前進一(yi)(yi)步向封(feng)建制(zhi)度過渡(du)。

冶(ye)(ye)鐵技(ji)術(shu)(shu)和(he)(he)青銅(tong)冶(ye)(ye)煉技(ji)術(shu)(shu)一樣，首先(xian)是由于社(she)會生(sheng)產發展的需要(yao)。青銅(tong)工具在生(sheng)產中的作用誘使(shi)人(ren)們(men)(men)去尋找更多的金(jin)屬(shu)資(zi)源，但因銅(tong)礦分(fen)布(bu)不廣(guang)，錫、鉛礦更是稀少，人(ren)們(men)(men)很自然地(di)要(yao)去尋找新的金(jin)屬(shu)。另外，在當時已具備了冶(ye)(ye)鐵的物(wu)質和(he)(he)技(ji)術(shu)(shu)條件，特別是許多民(min)族已有冶(ye)(ye)煉青銅(tong)的經驗(yan)，發明(ming)冶(ye)(ye)鐵技(ji)術(shu)(shu)是很自然的。

早期(qi)的(de)(de)冶鐵(tie)(tie)(tie)技(ji)術(shu)，大多采用“固體還(huan)(huan)原法”，即冶鐵(tie)(tie)(tie)時，將(jiang)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)石和(he)木炭一(yi)層(ceng)夾一(yi)層(ceng)地碼放在爐(lu)窯中，點火焙燒，在650—1000℃溫度下，利用碳的(de)(de)不(bu)完全燃燒，產生一(yi)氧化(hua)碳，使(shi)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)中的(de)(de)氧化(hua)鐵(tie)(tie)(tie)被還(huan)(huan)原成鐵(tie)(tie)(tie)。但(dan)由于溫度不(bu)夠高(gao)，還(huan)(huan)原出來的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)以塊(kuai)狀沉到爐(lu)底，人(ren)們只能(neng)待(dai)鐵(tie)(tie)(tie)煉成爐(lu)窯冷卻(que)后將(jiang)鐵(tie)(tie)(tie)塊(kuai)取(qu)出。這(zhe)種鐵(tie)(tie)(tie)實際上是海(hai)綿鐵(tie)(tie)(tie)，表面粗糙，夾雜渣(zha)滓，不(bu)具(ju)有明顯(xian)金(jin)屬(shu)特(te)征(zheng)，有的(de)(de)其堅韌性還(huan)(huan)不(bu)如(ru)青(qing)銅。因此。中國(guo)古代(dai)人(ren)稱這(zhe)種鐵(tie)(tie)(tie)為“惡金(jin)”。這(zhe)就(jiu)造(zao)成一(yi)種情況，盡管(guan)冶鐵(tie)(tie)(tie)技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)明雖比青(qing)銅技(ji)術(shu)只稍(shao)晚一(yi)些，但(dan)在有發(fa)達的(de)(de)青(qing)銅冶煉業(ye)的(de)(de)民族那(nei)里(li)，鐵(tie)(tie)(tie)器的(de)(de)廣泛使(shi)用卻(que)常較使(shi)用青(qing)銅器推(tui)遲了(le)很(hen)多年。

在人們經過一段實踐摸索的(de)認識(shi)過程后(hou)，終于發(fa)現(xian)，將(jiang)煉出的(de)鐵(tie)(tie)(tie)塊(kuai)反(fan)復(fu)加熱和(he)壓延錘(chui)打，才能(neng)使鐵(tie)(tie)(tie)柔韌不脆。人們還發(fa)現(xian)將(jiang)赤熱的(de)鍛鐵(tie)(tie)(tie)猛淬入冷水，會變成堅韌的(de)好鐵(tie)(tie)(tie)。這種好鐵(tie)(tie)(tie)的(de)性(xing)能(neng)遠(yuan)遠(yuan)超越于青銅之(zhi)上。當(dang)人們能(neng)廣泛用這種鍛鐵(tie)(tie)(tie)制造工具時，青銅工具才逐漸被鐵(tie)(tie)(tie)器取代。

理化性質

物理性質

鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)是一(yi)(yi)種銀白色頗軟的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬，有(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)展性(xing)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)會因(yin)(yin)摻雜了(le)痕量的(de)(de)(de)(de)(de)其它元(yuan)素(su)而(er)發生(sheng)變化。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)性(xing)在極大(da)程度上(shang)決(jue)定于(yu)所(suo)含的(de)(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)，并且會因(yin)(yin)退火(huo)的(de)(de)(de)(de)(de)程度而(er)變。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)純度越(yue)高磁(ci)(ci)導率越(yue)大(da)，且降低了(le)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)滯后損失。以(yi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)和鈷(gu)(gu)為(wei)基體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼或合(he)金(jin)(jin)(jin)用于(yu)制造(zao)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)，常用鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)與其它鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)性(xing)金(jin)(jin)(jin)屬鈷(gu)(gu)和鎳(nie)所(suo)制的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)，例如FeNi和FeNi?都有(you)(you)很高的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)導率。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)一(yi)(yi)鈷(gu)(gu)一(yi)(yi)鎳(nie)系的(de)(de)(de)(de)(de)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)和鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)磁(ci)(ci)性(xing)材料屬于(yu)第一(yi)(yi)代(dai)合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)。近(jin)(jin)20年(nian)來發展的(de)(de)(de)(de)(de)第二代(dai)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)是稀(xi)土鈷(gu)(gu)系合(he)金(jin)(jin)(jin)，如SmCo5和Sm2Co17等，近(jin)(jin)10年(nian)來則發展了(le)第三(san)代(dai)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)Nd一(yi)(yi)Fe一(yi)(yi)B系合(he)金(jin)(jin)(jin)。近(jin)(jin)年(nian)又發展起來Sm一(yi)(yi)Fe一(yi)(yi)N系永(yong)(yong)磁(ci)(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)，是以(yi)Sm2Fe17為(wei)基質(zhi)進(jin)行滲氮而(er)得到的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種綜合(he)性(xing)能優越(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)體(ti)(ti)，有(you)(you)可能成(cheng)為(wei)第四代(dai)新(xin)型永(yong)(yong)磁(ci)(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)。

化學性質

同單質的反應

鐵(tie)(tie)能在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)(wen)下吸收氫生(sheng)成(cheng)(cheng)固溶體。在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度高于(yu)800℃時(shi)鐵(tie)(tie)能與(yu)(yu)少量氮(dan)反(fan)應(ying)(ying)，但反(fan)應(ying)(ying)速度很慢(man)，在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度超過400℃時(shi)很容易(yi)與(yu)(yu)氨氣(qi)(qi)反(fan)應(ying)(ying)，生(sheng)成(cheng)(cheng)Fe?N。這是鋼(gang)鐵(tie)(tie)表面氮(dan)化(hua)(hua)生(sheng)成(cheng)(cheng)硬保(bao)護膜層的反(fan)應(ying)(ying)原(yuan)(yuan)理。鐵(tie)(tie)容易(yi)和(he)大多數非金屬(shu)在(zai)(zai)(zai)適當高溫(wen)(wen)下反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)二(er)元(yuan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)。鐵(tie)(tie)與(yu)(yu)氧(yang)的反(fan)應(ying)(ying)決(jue)定(ding)于(yu)反(fan)應(ying)(ying)條件，新還原(yuan)(yuan)出(chu)來的微細鐵(tie)(tie)粉在(zai)(zai)(zai)空氣(qi)(qi)中(zhong)室(shi)溫(wen)(wen)下就(jiu)會自(zi)燃。塊(kuai)狀鐵(tie)(tie)在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度超過150℃時(shi)在(zai)(zai)(zai)干燥空氣(qi)(qi)中(zhong)就(jiu)開始氧(yang)化(hua)(hua)，在(zai)(zai)(zai)過量氧(yang)氣(qi)(qi)中(zhong)生(sheng)成(cheng)(cheng)的主要產(chan)(chan)物(wu)(wu)是Fe?O?和(he)Fe?O?，高于(yu)575℃和(he)低氧(yang)空氣(qi)(qi)中(zhong)則(ze)主要氧(yang)化(hua)(hua)產(chan)(chan)物(wu)(wu)為FeO。鐵(tie)(tie)與(yu)(yu)硫(liu)或磷(lin)反(fan)應(ying)(ying)時(shi)放出(chu)大量熱，分別生(sheng)成(cheng)(cheng)FeS和(he)Fe?P。鹵(lu)素(su)則(ze)可在(zai)(zai)(zai)較低溫(wen)(wen)度（-200℃）與(yu)(yu)鐵(tie)(tie)反(fan)應(ying)(ying)，氟、氯和(he)溴與(yu)(yu)鐵(tie)(tie)反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)Fe（Ⅲ）化(hua)(hua)合物(wu)(wu)FeX?，而碘則(ze)只生(sheng)成(cheng)(cheng)Fe（Ⅰ）化(hua)(hua)合物(wu)(wu)FeI?。

同化合物的反應

以(yi)(yi)上電(dian)勢表(biao)(biao)明，單質鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)是(shi)一種還原劑，而在(zai)堿性(xing)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)則是(shi)一種更強的(de)(de)(de)還原劑。依照(zhao)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)電(dian)勢在(zai)電(dian)位(wei)序中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)。可(ke)以(yi)(yi)從(cong)稀(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)水溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)置(zhi)(zhi)換(huan)出氫氣(qi)，能(neng)從(cong)銅(tong)（Ⅱ）鹽(yan)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)置(zhi)(zhi)換(huan)銅(tong)，本身則轉化(hua)成(cheng)(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)（Ⅱ）鹽(yan)。當用(yong)普(pu)通鐵(tie)(tie)(tie)與(yu)(yu)稀(xi)(xi)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)或鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)反(fan)應時，放出的(de)(de)(de)氫氣(qi)有一種極特別(bie)的(de)(de)(de)氣(qi)味，這(zhe)是(shi)由于(yu)(yu)(yu)氫氣(qi)中(zhong)(zhong)夾雜(za)了(le)鐵(tie)(tie)(tie)中(zhong)(zhong)雜(za)質元素(su)（如碳、硫、磷、砷(shen)等）的(de)(de)(de)氫化(hua)物所致。氧化(hua)性(xing)酸(suan)(suan)(suan)(suan)，如硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、冷稀(xi)(xi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)仍可(ke)與(yu)(yu)鐵(tie)(tie)(tie)生成(cheng)(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)（Ⅱ）鹽(yan)，但(dan)熱濃(nong)酸(suan)(suan)(suan)(suan)只能(neng)生成(cheng)(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)（Ⅲ）鹽(yan)。當鐵(tie)(tie)(tie)與(yu)(yu)濃(nong)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)短時間(jian)接觸(chu)后(hou)，便表(biao)(biao)現(xian)有抗御與(yu)(yu)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)進一步反(fan)應的(de)(de)(de)作用(yong)，稱為表(biao)(biao)面鈍(dun)化(hua)，不再(zai)能(neng)溶(rong)于(yu)(yu)(yu)稀(xi)(xi)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)，也(ye)不再(zai)能(neng)從(cong)銅(tong)（Ⅱ）鹽(yan)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)置(zhi)(zhi)換(huan)銅(tong)，但(dan)它(ta)能(neng)溶(rong)于(yu)(yu)(yu)還原性(xing)酸(suan)(suan)(suan)(suan)，如稀(xi)(xi)鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)。這(zhe)種鈍(dun)化(hua)作用(yong)是(shi)由于(yu)(yu)(yu)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)表(biao)(biao)面上生成(cheng)(cheng)了(le)一層氧化(hua)物保護膜(mo)。用(yong)其(qi)它(ta)氧化(hua)劑，如鉻（Ⅵ）酸(suan)(suan)(suan)(suan)也(ye)可(ke)以(yi)(yi)使(shi)鐵(tie)(tie)(tie)表(biao)(biao)面鈍(dun)化(hua)。

鐵在(zai)高(gao)(gao)于(yu)500℃時(shi)(shi)可(ke)以快速地同水(shui)蒸氣反(fan)應放出(chu)氫氣，溫度(du)低(di)于(yu)570℃時(shi)(shi)生(sheng)成(cheng)(cheng)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物是Fe3O4，而高(gao)(gao)于(yu)此溫度(du)時(shi)(shi)生(sheng)成(cheng)(cheng)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物是FeO。二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳也可(ke)以同樣地與鐵反(fan)應生(sheng)成(cheng)(cheng)這兩種氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物（決定(ding)于(yu)溫度(du)條件(jian)），同時(shi)(shi)二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳被還原成(cheng)(cheng)一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳。鐵粉(fen)在(zai)100一(yi)200℃與200atm的一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳反(fan)應生(sheng)成(cheng)(cheng)揮(hui)發性的劇(ju)毒化(hua)合物五羰合鐵Fe（CO）5。

鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)鐵(tie)(tie)(tie)與(yu)(yu)空(kong)氣(qi)和(he)水(shui)發(fa)生(sheng)作(zuo)用生(sheng)成水(shui)合(he)氧化物的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)。這是(shi)一(yi)個(ge)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)問題，因(yin)為(wei)有重(zhong)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟重(zhong)要(yao)性而(er)受到(dao)(dao)重(zhong)視。鐵(tie)(tie)(tie)在室(shi)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)現象與(yu)(yu)水(shui)、氧氣(qi)和(he)一(yi)種電解質的(de)(de)(de)(de)存(cun)在是(shi)不可少的(de)(de)(de)(de)。二氧化碳(tan)對(dui)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)影響不大(da)(da)，高濃度(du)的(de)(de)(de)(de)二氧化碳(tan)氣(qi)氛其實對(dui)鐵(tie)(tie)(tie)還有表面保(bao)護作(zuo)用。鐵(tie)(tie)(tie)完全浸泡在表面上(shang)有空(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)淡水(shui)或(huo)鹽水(shui)中(zhong)會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)緩(huan)慢的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)作(zuo)用，但如(ru)果(guo)(guo)此鐵(tie)(tie)(tie)是(shi)部分浸沒(mei)的(de)(de)(de)(de)，在鐵(tie)(tie)(tie)一(yi)水(shui)交界面上(shang)的(de)(de)(de)(de)氧氣(qi)會(hui)(hui)迅(xun)速得到(dao)(dao)補充，便會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)快速的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)。在空(kong)氣(qi)中(zhong)，如(ru)果(guo)(guo)濕(shi)度(du)達到(dao)(dao)50（水(shui)蒸(zheng)氣(qi)分壓約為(wei)6mmHg），鐵(tie)(tie)(tie)件(jian)會(hui)(hui)開始發(fa)生(sheng)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)；如(ru)果(guo)(guo)濕(shi)度(du)達到(dao)(dao)80%，則(ze)鐵(tie)(tie)(tie)件(jian)會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)。

此時溶(rong)液中的(de)(de)Fe2?和OH?在氧氣的(de)(de)作(zuo)用下便生成了黃棕色的(de)(de)水合(he)氧化鐵（Ⅲ）沉淀物(wu)鐵銹。

大氣(qi)銹(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度會因塵埃(ai)粒子和(he)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)的存在(zai)(zai)而(er)大大被加(jia)速(su)(su)。在(zai)(zai)濱海(hai)地區，空(kong)氣(qi)塵埃(ai)中(zhong)含(han)有鹽(yan)分，如(ru)果沒有其它(ta)促(cu)銹(xiu)(xiu)(xiu)因素的話，銹(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度將隨距(ju)(ju)海(hai)的距(ju)(ju)離而(er)變，距(ju)(ju)海(hai)越(yue)遠銹(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度越(yue)慢。在(zai)(zai)城區和(he)工業(ye)區，空(kong)氣(qi)中(zhong)的二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)將是(shi)促(cu)銹(xiu)(xiu)(xiu)的主(zhu)要(yao)因素。在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)和(he)水的作用下，二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)轉化(hua)(hua)(hua)成(cheng)硫(liu)(liu)酸，硫(liu)(liu)酸將侵蝕(shi)(shi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)制(zhi)器(qi)件。當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)或鋼的表面上出現(xian)了硫(liu)(liu)酸鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)（Ⅱ）之(zhi)(zhi)后，在(zai)(zai)潮濕(shi)空(kong)氣(qi)中(zhong)，即使不再有二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)，銹(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)過程就繼續進行。防止鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)器(qi)銹(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)的方法之(zhi)(zhi)一是(shi)在(zai)(zai)表面涂刷阻(zu)銹(xiu)(xiu)(xiu)劑，如(ru)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈉、磷酸鈉或鉻酸鉀溶液。還(huan)(huan)有一種(zhong)“磷酸鹽(yan)化(hua)(hua)(hua)處理”，是(shi)將鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)器(qi)浸置在(zai)(zai)磷酸錳(meng)（Ⅱ）或磷酸鋅(xin)（Ⅱ）溶液中(zhong)，使鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)表面上生成(cheng)一層磷酸鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)（Ⅱ）蓋層。還(huan)(huan)有一種(zhong)防銹(xiu)(xiu)(xiu)辦法是(shi)在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)表面上遮鍍(du)一層其它(ta)金屬，如(ru)鍍(du)鋅(xin)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)（白(bai)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)）、鍍(du)錫鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)（馬口鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)）等(deng)。涂刷紅(hong)鉛漆(qi)(qi)或油漆(qi)(qi)也是(shi)常(chang)用的防銹(xiu)(xiu)(xiu)辦法。

制備方法

工業制備

純(chun)鐵(tie)(tie)可用氫(qing)還原純(chun)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)或氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)來制備。例如將氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)在純(chun)氫(qing)氣流(liu)中加熱，并將溫度從400℃升(sheng)高至(zhi)700℃直(zhi)到還原過(guo)程(cheng)完成。還原鐵(tie)(tie)冷卻后吸收的氫(qing)量(liang)可以忽略(lve)不計，在低溫（360一(yi)530℃）下還原氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物所得純(chun)鐵(tie)(tie)是粉末(mo)狀(zhuang)固體，遇空氣會著(zhu)火(huo)。

將五(wu)羰合鐵(tie)Fe（CO）5氣化并在250℃左右(you)使之分解可得到不(bu)含任何雜質的微細粉末(mo)狀純鐵(tie)，將這種純鐵(tie)在高(gao)真(zhen)空下煅燒可以除去殘留在鐵(tie)中的痕量碳和氧(yang)，以一氧(yang)化碳的形(xing)式被除去。

單質(zhi)鐵的(de)(de)制備一般采用冶煉法(fa)。以赤(chi)鐵礦(kuang)（Fe2O3）或(huo)磁(ci)鐵礦(kuang)（Fe3O4）為原料，與焦炭和(he)助溶劑在(zai)熔礦(kuang)爐內反應，焦炭燃燒產生(sheng)二氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)（CO2），二氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)與過(guo)量的(de)(de)焦炭接(jie)觸就生(sheng)成一氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)（CO），一氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)和(he)礦(kuang)石內的(de)(de)氧(yang)化鐵作用就生(sheng)成金(jin)屬鐵。加入CaCO3在(zai)高溫(wen)下(xia)生(sheng)成CaO除去鐵礦(kuang)石中的(de)(de)SiO2，生(sheng)成CaSiO3（爐渣）。

工業制備步驟

步驟 方程式

造氣

（提供熱量）

（產生CO）

煉鐵

（赤鐵礦煉鐵）

（磁鐵礦煉鐵）

造渣

實驗室制備

實(shi)驗(yan)室通常用一氧化(hua)碳還原氧化(hua)鐵制備(bei)少量(liang)單質鐵。

應用領域

工業用途

鐵用(yong)于農藥(yao)、粉末(mo)冶(ye)金(jin)、熱(re)氫發(fa)生器、凝膠推進劑(ji)、燃燒活性劑(ji)、催(cui)化劑(ji)、水清(qing)潔吸附劑(ji)、燒結活性劑(ji)、粉末(mo)冶(ye)金(jin)制(zhi)(zhi)品、各種機(ji)械零部件(jian)制(zhi)(zhi)品、硬質合(he)金(jin)材料(liao)制(zhi)(zhi)品等(deng)。純(chun)鐵用(yong)于制(zhi)(zhi)發(fa)電(dian)機(ji)和電(dian)動機(ji)的(de)鐵芯，還原鐵粉用(yong)于粉末(mo)冶(ye)金(jin)，鋼鐵用(yong)于制(zhi)(zhi)造機(ji)器和工具。此外(wai)，鐵及其(qi)化合(he)物(wu)還用(yong)于制(zhi)(zhi)磁鐵、藥(yao)物(wu)、墨(mo)水、顏(yan)料(liao)、磨料(liao)等(deng)。

鐵(tie)的(de)(de)(de)最(zui)重要(yao)用途(tu)是(shi)冶煉鋼和合(he)(he)(he)金(jin)，少部分(fen)的(de)(de)(de)鐵(tie)以鑄(zhu)鐵(tie)和生鐵(tie)的(de)(de)(de)形式應用。鐵(tie)是(shi)特種(zhong)合(he)(he)(he)金(jin)鋼的(de)(de)(de)重要(yao)組(zu)(zu)成部分(fen)，特種(zhong)合(he)(he)(he)金(jin)鋼材料的(de)(de)(de)鐵(tie)含量有時(shi)低(di)于50%，其(qi)它(ta)組(zu)(zu)成物有鉻、鎳、鈷(gu)等。在(zai)某些(xie)鎳基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)和鈷(gu)基(ji)合(he)(he)(he)金(jin)中鐵(tie)僅(jin)為低(di)含量組(zu)(zu)成物，有時(shi)低(di)于10%。

醫療用途

鐵有(you)一(yi)些少數(shu)化合物(wu)可(ke)作為(wei)人的內服(fu)藥(yao)物(wu)，例如硫(liu)酸(suan)亞(ya)鐵曾用(yong)為(wei)兒(er)童(tong)缺鐵性貧血的治(zhi)療藥(yao)劑(ji)，但(dan)也有(you)報道(dao)說有(you)兒(er)童(tong)誤服(fu)大量硫(liu)酸(suan)亞(ya)鐵而導致死亡(wang)的事例。誤服(fu)有(you)毒鐵化合物(wu)的治(zhi)療一(yi)般為(wei)內服(fu)碳酸(suan)氫鈉（小(xiao)蘇(su)打）水溶液和致嘔吐藥(yao)劑(ji)。

分布情況

鐵(tie)(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)地殼中(zhong)第四(si)個豐度最(zui)大(da)的(de)(de)(de)元素，人(ren)們認為地球的(de)(de)(de)核心主要是(shi)(shi)由(you)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)構成的(de)(de)(de)。在地殼中(zhong)存(cun)在的(de)(de)(de)單質(zhi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)是(shi)(shi)極(ji)為少見的(de)(de)(de)，但廣泛(fan)以化(hua)(hua)合態出(chu)現(xian)，許多(duo)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)由(you)于含有(you)(you)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)而(er)呈現(xian)特有(you)(you)的(de)(de)(de)顏色。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)最(zui)重(zhong)要礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)是(shi)(shi)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)和(he)碳酸鹽(yan)。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)含量最(zui)高的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)是(shi)(shi)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)（Fe3O4），磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)是(shi)(shi)一(yi)種黑色有(you)(you)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)磁(ci)性(xing)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)，磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)一(yi)個變種稱為“羅底石”（Lodestone）。赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)（Fe2O3）為紅棕色礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)，含鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量最(zui)高可達(da)70%。褐鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)是(shi)(shi)氧化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)（Ⅲ）礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)一(yi)個變種，褐鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)含有(you)(you)可變量的(de)(de)(de)水(shui)，但其近(jin)似組成往(wang)往(wang)是(shi)(shi)2Fe2O3?3H2O。碳酸鐵(tie)(tie)(tie)(tie)FeCO3。出(chu)現(xian)為菱鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)，碳酸鹽(yan)礦(kuang)(kuang)(kuang)往(wang)往(wang)與黏土和(he)煤共生(sheng)，稱為鐵(tie)(tie)(tie)(tie)石。黃鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)（FeS2）是(shi)(shi)一(yi)種常見的(de)(de)(de)脈(mo)石礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)，但黃鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)不直接(jie)用為鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)，因為黃鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)有(you)(you)很高含量的(de)(de)(de)硫而(er)被看成是(shi)(shi)一(yi)種重(zhong)要的(de)(de)(de)非金屬化(hua)(hua)工原料礦(kuang)(kuang)(kuang)。在自然界(jie)中(zhong)還存(cun)在有(you)(you)多(duo)種多(duo)樣的(de)(de)(de)硅(gui)酸鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)。

安全措施

環境危害

（1）侵(qin)占土地城市生活垃(la)圾如不(bu)能得到及(ji)時處理和處置，將會(hui)占用農田，破壞農業生產，以及(ji)地貌、植被、自然景觀等。

（2）廢鐵的堆積(ji)，產生銹(xiu)味，嚴重影響了空氣質量。

健康危害

鐵本身不(bu)具有毒性，但(dan)當(dang)攝(she)入(ru)過量(liang)或誤服過量(liang)的鐵制劑時也可能(neng)導致鐵中毒。

短(duan)期暴露：吸(xi)入鐵(tie)粉(fen)或氧(yang)化鐵(tie)煙(yan)粉(fen)塵(chen)刺激呼吸(xi)道，引起咽喉發(fa)炎、咳嗽、呼吸(xi)短(duan)促(cu)、乏力、疲勞、寒(han)戰、出汗(han)、肌(ji)肉和關節疼痛；皮膚接觸熱金屬會灼傷，眼睛接觸粉(fen)塵(chen)可(ke)導致(zhi)發(fa)炎和灼傷；食入可(ke)導致(zhi)昏(hun)睡(shui)、呆滯(zhi)、心(xin)跳和呼吸(xi)加速、休克(ke)、吐血、腹瀉；

長期(qi)暴露：吸入過(guo)量(liang)會導(dao)致(zhi)肺、脾、淋巴系統(tong)產生鐵積沉；吸入粉(fen)塵導(dao)致(zhi)肺部產生色斑。

毒理資料

鐵及其(qi)氧化(hua)物(wu)的(de)(de)蒸(zheng)汽和煙氣(qi)會對人產生(sheng)一(yi)種非(fei)致命性的(de)(de)刺激與病痛，稱(cheng)為金屬(shu)煙熱癥。但(dan)鐵的(de)(de)化(hua)合物(wu)羰基鐵Fe（CO）5卻是極毒(du)的(de)(de)，羰基鐵遇熱或(huo)在陽光照射下分解(jie)產生(sheng)一(yi)氧化(hua)碳。

生理作用

鐵(tie)(tie)(tie)是(shi)動物身體(ti)組(zu)織和血液的(de)(de)(de)(de)極(ji)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)組(zu)成物。鐵(tie)(tie)(tie)是(shi)人(ren)(ren)體(ti)中(zhong)必(bi)需(xu)的(de)(de)(de)(de)痕量(liang)元素中(zhong)含量(liang)最高(gao)的(de)(de)(de)(de)一個，約(yue)占(zhan)(zhan)人(ren)(ren)體(ti)總重(zhong)量(liang)的(de)(de)(de)(de)0.006%。鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)人(ren)(ren)體(ti)內主要分布于血紅(hong)細胞中(zhong)，約(yue)占(zhan)(zhan)人(ren)(ren)體(ti)總鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)60%一70%。在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)蛋白和肌紅(hong)蛋白中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)則分別約(yue)占(zhan)(zhan)人(ren)(ren)體(ti)總鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)7%—15%和3%—5%。鐵(tie)(tie)(tie)不(bu)僅是(shi)人(ren)(ren)體(ti)血液中(zhong)交換(huan)與輸送氧氣(qi)所(suo)必(bi)需(xu)的(de)(de)(de)(de)，而且又(you)是(shi)某(mou)些酶(mei)（如過氧化氫酶(mei)、過氧化物酶(mei)、苯丙氨酸羥(qian)化酶(mei)等）和許多氧化還原體(ti)系所(suo)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)(de)(de)(de)元素，在(zai)生物催(cui)化、在(zai)呼吸鏈上傳遞(di)電子等方面都起著(zhu)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)作用。

血(xue)紅蛋(dan)白(bai)(bai)是由一(yi)(yi)種稱為珠朊(ruan)的(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)和含鐵的(de)(de)(de)(de)亞(ya)鐵血(xue)紅素(su)(su)結(jie)合在(zai)(zai)一(yi)(yi)起組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，亞(ya)鐵血(xue)紅素(su)(su)是卟啉(lin)的(de)(de)(de)(de)鐵（Ⅱ）絡合物(wu)，在(zai)(zai)其中鐵（Ⅱ）原子(zi)的(de)(de)(de)(de)配位(wei)數為6。鐵（Ⅱ）與卟啉(lin)平面上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)四個(ge)(ge)吡咯環氮(dan)原子(zi)相聯結(jie)，并(bing)與珠朊(ruan)上(shang)(shang)(shang)組氨酸的(de)(de)(de)(de)咪(mi)唑(zuo)氮(dan)在(zai)(zai)垂(chui)直于(yu)卟啉(lin)平面的(de)(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)上(shang)(shang)(shang)聯結(jie)，第(di)六個(ge)(ge)位(wei)置(zhi)則可能被一(yi)(yi)個(ge)(ge)水分子(zi)所占據。這個(ge)(ge)結(jie)構(gou)允許在(zai)(zai)此第(di)六個(ge)(ge)配位(wei)位(wei)置(zhi)上(shang)(shang)(shang)可逆地吸放分子(zi)氧(yang)(yang)(yang)，使紅血(xue)球得以把氧(yang)(yang)(yang)分子(zi)輸載(zai)到身體的(de)(de)(de)(de)各部(bu)分，這是動物(wu)呼(hu)吸作用的(de)(de)(de)(de)機理。血(xue)紅蛋(dan)白(bai)(bai)對一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)親合作用大于(yu)對氧(yang)(yang)(yang)分子(zi)的(de)(de)(de)(de)親合作用，生成(cheng)碳(tan)氧(yang)(yang)(yang)血(xue)紅蛋(dan)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)過程是不(bu)可逆的(de)(de)(de)(de)，這就導(dao)致了一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)劇(ju)毒性。

儲存運輸

儲存方法

放入緊(jin)封的儲藏器內，儲存于陰涼、干燥的庫房。

運輸方法

一(yi)般是鐵水運輸(shu)方式。

1.魚(yu)雷(lei)罐(guan)標準鐵(tie)路運輸方式魚(yu)雷(lei)罐(guan)具有容量大(da)、保(bao)溫性能好、重心低、安全(quan)性高(gao)等(deng)特(te)點，可作為鐵(tie)鋼(gang)(gang)界(jie)面間的緩沖(chong)環(huan)節，對煉(lian)鐵(tie)和煉(lian)鋼(gang)(gang)起(qi)著(zhu)銜接、匹配、協調、緩沖(chong)的作用，在大(da)型鋼(gang)(gang)鐵(tie)企業中得到(dao)廣泛(fan)應用。

2.鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)罐(guan)運(yun)輸方式該方式采用(yong)鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)罐(guan)作為(wei)鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)從高爐(lu)到煉(lian)鋼的(de)運(yun)輸和儲(chu)存容(rong)器，從高爐(lu)出鐵(tie)(tie)場(chang)受鐵(tie)(tie)開始至(zhi)煉(lian)鋼鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)兌入轉爐(lu)終止(zhi)，全過程采用(yong)一(yi)個鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)罐(guan)，減少了魚雷罐(guan)運(yun)輸流程中的(de)鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)倒罐(guan)環節。