3.1.1 铁单质 课件 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第一节 铁及其化合物 3.1.1 铁 第三章 铁 金属材料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1、了解铁在自然界中的存在形态及冶炼方法 2、掌握铁的物理性质和化学性质 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、人类历史使用工具的顺序是石器→‌‌青铜器‌→‌铁器(铁单质)→铝器等等，同学们在初中就已经知道，铁的性质比较活泼，在自然界以化合态的形式存在，那个时候的人类手中的铁器最开始是从哪里来的了？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、铁元素的存在及冶炼 (1)铁元素是地壳主要组成成分之一。铁在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝、居第4位。主要以化合物的形式存在，在化合物中铁元素的化合价主要有+2和 +3价。 1、铁元素在自然界的存在形态 (3)陨铁是自然界中铁元素的单质形态。人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。 【注意】 常见铁矿石：磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2) 赤铁矿 内蒙古磁铁矿 陨铁 游离态和化合态(主)均有 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一块取自“汉伯顿陨石”的陨铁，标价90000英镑 新疆哈密花伊丁陨石陨铁723.7克 富康陨铁：2000年在中国新疆省发现，质量1003公斤 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 我国目前发现最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出图的春秋初年秦国的短柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。现代工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿中提炼出来。 战国时期最大的铁器——长方形铁炉 现代工业炼铁： 3CO＋Fe2O3 = 2Fe＋3CO2 高温 战国冶铁遗址 高炉炼铁 2、铁的冶炼 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 6 3CO＋Fe2O3 = 2Fe＋3CO2 高温 工业炼铁(以Fe2O3为例)反应原理： 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 二.铁单质的性质 1、铁单质的物理性质 铁是一种有金属光泽的银白色金属，有良好的导热性和延展性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。密度是7.68g·cm－3，熔点是1535℃，沸点是2750℃，粉末为黑色。铁属于重金属、黑色金属、常见金属。铁能被磁铁吸引 陨铁 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、为什么铁片是银白色，而铁粉却是黑色? 思考 金属小颗粒能反射光线。而小颗粒的分布是非常混乱的，所以不能像镜面一样把入射光线定向地反射回去。入射光线进到金属小颗粒中，就像进了“迷魂阵”，从一个小颗粒反射到另一个颗粒，这样反射过来又反射回去，光线越来越弱，很少按入射方向返回去，因此看上去是黑色的。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2.铁的化学性质 (1)铁原子结构特点   失去2e- 失去3e- Fe Fe3+ Fe2+ 铁是较活泼的金属，很容易失去电子，有比较强的还原性，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。 在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①铁与氧化性较弱的氧化剂(如：盐酸、硫酸铜溶液、S，I2，Fe3+等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物(Fe - 2e- = Fe2+) ②铁与氧化性较强的氧化剂(如：氯气、硝酸、Br2，浓硫酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物(Fe - 3e- = Fe3+) ③铁在纯氧中燃烧得到产物为Fe3O4。 ④铁与稀硝酸反应的产物可能为Fe2+或Fe3+，还可能都有。 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)Fe与非金属反应 ①Fe与O2的反应 点燃 3Fe + 4O2 = Fe3O4 现象：剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体 ②Fe在氯气中燃烧 Fe + Cl2 = FeCl3 点燃 现象：剧烈燃烧、产生棕褐色的烟 ③Fe与硫的反应 Fe＋S = FeS Δ 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (3)Fe与酸的反应 ①与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑    Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑ 现象：产生气泡，放出热量，生成浅绿色的溶液 ②与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 【注意】常温下，铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫、浓硝酸将铁的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master a.少量的铁与稀硝酸反应： Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O   生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应： Fe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2  b.过量的铁与稀硝酸反应： 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O c.少量的铁与浓硝酸共热： Fe＋6HNO3(浓)=Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master Fe＋CuSO4 = Cu＋FeSO4 ①与CuSO4溶液反应 (4)与盐溶液反应： 现象：有红色物质生成，溶液逐渐变为浅绿色 Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu Fe＋2FeCl3=3FeCl2 ②与FeCl3溶液反应 现象：溶液逐渐由黄色变为浅绿色 Fe＋2Fe3+=3Fe2+ 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学性质 化学方程式举例 与非金属单质反应 与(非)氧化性酸反应 与盐溶液反应 Fe在反应中作_____剂，遇到较强的_____剂(如Cl2等)生成____价铁的化合物，遇到较弱的_____剂(如稀硫酸等)生成____价铁的化合物。 还原 氧化 ＋3 氧化 ＋2 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、下列叙述正确的是(　　) A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属 B．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化 D．足量的铁在氯气中燃烧生成FeCl2和FeCl3 2、下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是 (　　) A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸 D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂 C 【练一练】 D 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理。这是为什么呢？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【思考与讨论】有人设计了如图3-5所示的装置，进行还原铁粉与水蒸气反应的实验。请讨论该装置的实验原理，并根据实验现象，分析可能的生成物。 (5)与水蒸气的反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 实验现象:肥皂液产生肥皂泡,把燃着的火柴靠近,有爆鸣声,稍后有肥皂泡飘到空中,证明生成了H2。 3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2 点燃 不打气体符号 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 20 ③A处酒精灯处提供反应需要的水蒸气;B处酒精灯提供反应需要的“高温”条件; 4、下图装置用来探究铁与水蒸气的反应，请回答下列问题： ①上述实验装置中，湿棉花的作用是什么? ②还原铁粉处酒精灯为什么配用金属套筒? ③A，B两处酒精灯的作用 思考 ①受热时提供反应所需的水蒸气 ②聚集火焰，提高温度 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 水蒸气与铁粉反应装置 产物收集装置 水蒸气的发生装置 5、装置可以有哪些改进点？ 思考 ①改变水蒸气的生成方式 ②氢气的收集方式。如下图： 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 6、下图的酒精灯放在湿棉花下面加热，效果会不会更好？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【几点强调】 ①铁与水蒸气的反应实验中，湿棉花的作用是加热时可产生水蒸气，与铁粉反应生成氢气 ②铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应 ③常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀 ④验证固体是否是四氧化三铁方法：试管冷却后，利用磁铁在试管外侧吸一吸。若固体被吸引，证明固体是四氧化三铁(如果铁有剩，则此法不成立)。 ⑤酒精灯上加防风罩可以保证集中加热，以达到较高的反应温度；肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master K、Ca、Na、Mg、Al，Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 冷H2O 热H2O 水蒸气 3、金属与水的反应规律 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)K、Ca、Na等可以和冷水作用，生成可溶性碱和氢气。 (2)Mg、Al很难与冷水反应，但是可与沸水迅速反应，生成难溶性碱和氢气。 (3)Zn、Fe、Sn、Pb要和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和氢气。 (4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au则不与水作用。 3、金属与水的反应规律 K、Ca、Na、Mg、Al，Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 冷H2O 热H2O 水蒸气 与水不反应 金属活动性顺序表中,金属越活泼，越容易与水反应,反应越剧烈。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 资料卡片 人体中的铁元素 铁在人体中的含量为4~5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。 人体内的含铁化合物 功能性铁 储存铁 参与氧的运输 与一些酶结合 缺铁会造成 记忆力、免疫力、对温度适应力下降、贫血 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)由于铁性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质(　　) (2)氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取也可由铁与氯气化合制取(　　) (3)由于钠与水反应生成NaOH和H2，所以铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2(　　) × × 3、判断正误 × 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、某化学兴趣小组利用如图装置(铁架台及夹持装置已省略)进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题: (1)A装置的作用是　　　　　　　　, 烧瓶底部放碎瓷片的作用是　　　　。  (2)写出装置B中发生反应的化学 方程式:　　　　　　　, 该反应中氧化剂是　　　　, 氧化产物是　　　。  (3)D的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)E中的实验现象是 　 。  (5)A、B两个装置中应先点燃　　　　处的酒精灯(或酒精喷灯),点燃E处酒精灯之前应进行的操作是　　　　　　　。 产生水蒸气　 防止加热时液体暴沸 吸收未反应的水蒸气,干燥H2 黑色固体变成红色,玻璃管内壁上有水珠生成 A 收集H2并检验其纯度 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 H2O　 Fe3O4 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 29 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$