第三章第一节铁及其化合物第1课时 铁的单质 课件 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 第1课时 铁的单质 人类在四千五百年前就开始使用铁器。铁是目前产量最大、使用最广泛的金属。铁及其化合物具有怎样的性质？应如何进行研究呢？通过研究铁及其化合物的性质和用途，可以使我们从物质类别和元素价态的视角认识物质间的转化关系，深化对物质及其变化多样性的认识。 金属材料对于生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。对不同类型合金的性能和用途的认识，可以进一步强化性能决定用途的观念。 陨铁制品 陨铁石孙悟空，有陨硫铁斑点，可见维斯台登结构，可以看到120度与60度的威德曼交角。 人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁 铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。 赤铁矿 铁的存在与性质 一 1、铁的存在 Fe2O3 + CO 2Fe + CO2 2、铁的冶炼 铁的单质（性质） 二 1.铁的物理性质 银白色金属单质 铁粉（黑色） 铁块（银灰色） 熔点：1535℃ 沸点：2750℃ 密度：7.86g/cm3 良好的延展性、导热性好、能够导电（不如铜和铝） 2.铁的化学性质 铁 钠 非金属单质 非氧化性酸 盐溶液 水 2Na + Cl2 2NaCl 4Na + O2 = 2Na2O 2Na + O2 Na2O2 2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑ Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 2Na + CuSO4 +2H2O = Na2SO4 + Cu(OH)2 + H2↑ Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 常温下，铁与水不反应 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 3Fe + 2O2 Fe3O4 Fe+S FeS 思考交流 1.铁有+2和+3变价，是什么决定生成物中铁元素的化合价？ 上面的反应中氧化性较强的是什么物质？ 2.铁的反应现象为什么远没有钠的反应剧烈？ 氧化剂的氧化性 氯气 铁比钠的活动性弱 改变条件，铁与水能反应吗？ ①棉花的作用： 。 ②酒精灯的火焰可用防风罩套住，____________________。 ③肥皂液的作用： 。 ④结束时，先_________，再_________。 爆鸣 H2 提供水蒸气 为了产生气泡，便于通过点燃验证产物中的气体 思考交流 提高温度，加热效果更好 撤导管 移酒精灯 现象：加热时铁粉红热，蒸发皿中产生大量的肥皂泡，放出的气体能点燃且发出爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。 A 例题 铁是人体必需的微量元素中含量最多的一种（约4~5克），缺铁性贫血已成为仅次于结核病的全球患病率最高、耗资最大的公共卫生问题。那铁元素在人体中又是以什么形式存在呢？ 食补 药补 都是亚铁！ 思考交流 砖的颜色为什么有青有红？ 氧化铁可作外墙涂料 黏土中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色的Fe3O4或FeO和红色的Fe2O3。 氧化亚铁是一种黑色粉末，不稳定，受热会转化为四氧化三铁。你能写出方程式吗？ 6FeO + O2 2Fe3O4 铁的重要化合物 二 1.铁的氧化物 铁的氧化物都不溶于水，也不与水发生反应。都能与酸（非氧化性酸）发生反应： FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O Fe2O3+6H+ =2Fe3+ +3H2O Fe3O4+ H+ - Fe3O4+8H+ = Fe2++2Fe3+ +4H2O 为什么氧化亚铁在空气中加热生成四氧化三铁而不是三氧化二铁？ 让氧化亚铁氧化不需要特别高的温度。如果按需要的温度加温，此时的四氧化三铁显然还是固体。而此物质晶格致密，进一步反应需要的氧分子无法透过而与亚铁离子反应。 如果超温加热，就像铁丝燃烧的温度。那样此时氧化铁本身已经不稳定而要分解放出氧气了，此时四氧化三铁反而最稳定。 故常见情况下是生成四氧化三铁。 12 1、司南是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的发明，《论衡》中记载有“司南之杓（sháo），投之于地，其柢（chí）指南”。下列说法正确的是( ) A.“杓”的主要成分是四氧化三铁 B. 纯净的铁在常温下与水反应可得到磁性氧化铁 C. 磁性氧化铁为Fe2O3和FeO的混合物 D. Fe、Fe2O3、Fe3O4均具有磁性 A 例题 2.铁的氢氧化物 铁有两种氢氧化物，它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应而制得。 2.铁的氢氧化物 铁有两种氢氧化物，它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应而制得。 Fe3++ 3OH- = Fe(OH)3↓ 红褐色沉淀 Fe2++ 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 白色絮状沉淀 迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O Fe(OH)3和Fe(OH)2都是不溶性碱，它们都能与酸发生反应。（但随着酸的氧化性强弱不同，产物不同，以后学习） 科学方法 类比是一种很好的科学方法，但也要谨慎使用 Ca(OH)2 CaO + H2O Fe(OH)2 FeO + H2O ? 这里忽略了Fe(OH)2易被空气中氧气氧化为Fe(OH)3，继续灼烧，只能得到Fe2O3 。 坩埚里灼烧不溶性碱（或弱碱） 【分析】 Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，因此实验室中得到Fe(OH)2的关键是防止氧气的干扰。其中包括溶液中的氧气的干扰与空气中的氧气的干扰。 【措施】 1.在新制的FeSO4溶液中加入少量铁粉; 2. 将NaOH溶液煮沸，减少溶解在溶液中的氧气含量; 3. 将胶头滴管伸入到液面以下，减少带入空气中的氧气。 方法： ①将吸有的NaOH溶液(煮沸过)的长胶头滴管伸人到新制的FeSO4溶液的液面以下，挤出NaOH溶液。 3.铁盐和亚铁盐 Fe3+溶液一般呈现棕黄色 Fe2+溶液一般呈现浅绿色 3.铁盐和亚铁盐 滴入KSCN溶液 FeCl3溶液 FeCl2溶液 溶液呈红色 ：Fe3++ 3SCN- ⇌Fe(SCN)3(红色) 无明显变化：Fe2++2SCN-=Fe(SCN)2 (无色) FeCl3溶液 FeCl2溶液 结论：可利用此KSCN（硫氰化钾）来确定Fe3+ 的存在和鉴别Fe3+、 Fe2+。 铁盐和亚铁盐 [实验3--3]向盛有 2 mL FeCl 3 溶液的试管中加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后，滴入几滴 KSCN 溶 液，观察实验现象。把上层清液转移至另一支试管，滴入几滴氯水，又发生了什么变化？ FeCl 3 (aq) 𝐅𝐞 浅绿色溶液 𝐊𝐒𝐂𝐍(𝐚𝐪) 无变化 上层清液 𝐂𝐥 𝟐 血红色溶液 如果改变试剂的添加顺序，先向 FeCl 3 溶液中滴 加 KSCN 溶液，再加入铁粉，会有什么现象？ FeCl 3 (aq) 𝐊𝐒𝐂𝐍(𝐚𝐪) 血红色溶液 𝐅𝐞 褪色 2Fe3++ Fe = 3Fe2+ 2Fe2++ Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- Fe3+ Fe2+ 还原剂 氧化剂 实验：FeCl3溶液中先加铁粉，再滴加KSCN溶液,最后滴加氯水 P69【思考与讨论】 ( 1 )Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中，哪种物质可做氧化剂，哪种可做还原剂，哪种既可做氧化剂又可做还原剂?举例写出相应反应的化学方程式，并加以说明。 (2)请你用图示的方法归纳Fe、Fe2+和Fe3+三者之间的相互转化关系，并与同学讨论。 （Fe可做还原剂；Fe2(SO4)3做氧化剂；FeSO4既可做氧化剂又可做还原剂。） 铁三角的应用 【背景】电子工业中常用覆铜板(以绝缘板为基材，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料)为基础材料制作印刷电路板，印刷电路板广泛用于电视机、计算机、手机等电子产品中。用覆铜板制作印刷电路板的原理是，利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”将覆铜板上不需要的铜腐蚀。即把预先设计好的电路在覆铜板上用蜡或不透水的物料覆盖，以保护不被腐蚀;然后，把覆铜板放到FeCl3溶液中。 根据工业上制作印刷电路板的原理，我们可以利用覆铜板制作所需要的图案(如图3-12)。 【探究】利用覆铜板制作图案(了解FeCl3制作印刷电路板) 【实验】取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象，并展示制作的图案。 【思考与讨论】 (1)在上述实验中，发生了什么化学反应，生成的主要产物是什么?请运用氧化还原反应的规律进行分析，并尝试写出反应的化学方程式。 (2)为使使用后的“腐蚀液”能得到充分利用，如何处理使用后的“腐蚀液”? 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 先加人适量的铁粉与废液中Cu2+反应，回收铜；再向废液中加人氯水等氧化剂，实现FeCl3溶液的再生。 归纳小结 Fe3+和Fe2+的检验方法 (6)淀粉KI试液； Fe2+溶液无明显现象，Fe3+溶液变蓝色。（原溶液里无其它可以氧化I-的物质） (5)铁氰化钾K3[Fe(CN)6] （黄色)溶液检验Fe2+,生成有特征的深蓝色沉淀 例题 D 例题 C 例题 Lavf57.41.100 mp4creator 1.6.1d Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$