3.1.1铁的单质 课件 2024-2025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 第1课时 铁的单质 第三章 铁 金属材料 1 学习目标 1.了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，体会化学对人类生活的重要意义；从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献,增强文化自信。 2.能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质， 基于实验事实写出铁与水蒸气反应的化学方程式，并用于解释生产中简单的化学问题，培养安全意识。 3.结合应用实例，将铁的性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题，强化性质决定用途的观念。 金属及其化合物的研究方法 金属单质 Fe FeO Fe3O4 Fe2O3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2+ Fe3+ 金属氧化物 碱 盐 新课引入 一、铁在自然界中的存在 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。 陨铁 磁铁矿 Fe3O4 菱铁矿 FeCO3 赤铁矿 Fe2O3 黄铁矿 FeS2 一、铁在自然界中的存在 丹霞地貌的岩层因 Fe2O3 而呈红色 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。 地壳中元素含量递减 O Si Al Fe Ca 铁矿场 二、铁的冶炼方法 春秋初年 隋唐年间 明代 现代工业 秦国的铜柄铁剑 用煤炼铁 用焦炭冶炼生铁 高炉炼铁 据《吴越春秋》记载:“请干将许作名剑二收。干将作剑来五山之铁精，六合之金英，使童男童女三百人， 鼓橐（tuó）装炭，遂以成剑，阳曰干将，阴曰莫邪。” 干将莫邪剑 （中国五大名剑之一） 铁精：铁的精华，纯铁 金英：金属的精华 原料？ 春秋初年，我国人民已经掌握冶铁技术 二、铁的冶炼方法 二、铁的冶炼方法 Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2 高温 三、铁的物理性质 ① 银白色(铁粉为黑色)，有金属光泽。 ② 有延展性和导热性。 ③ 能导电，但其导电性不如铜和铝。 ④ 能被磁铁吸引。 ⑤ 熔点：1535 ℃；沸点：2750 ℃；密度：7.86 g/cm3。 四、铁的化学性质 金属活动性顺序表: K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 铁单质具有那些化学性质呢? 根据金属活动顺序表，铁的化学性质比较活泼，它能与许多物质发生反应。如：铁与氯气反应，铁与稀盐酸反应，铁硫酸铜反应。 容易失去最外层电子以及部分次外层电子，表现出较强的还原性。 在化合物中表现出+2价、+3价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+6价少见。 四、铁的化学性质 1.与非金属单质反应 ②与Cl2和Br2反应：2Fe+3Cl2===2FeCl3 ①与O2反应： 点燃：3Fe+2O2===Fe3O4（黑色） 点燃 空气中缓慢氧化生成铁锈：Fe2O3（红棕色） ③与S反应：Fe+S === FeS Δ ④与I2反应：Fe+I2=== FeI2 Δ 氧化性：Cl2>Br2>I2>S 2Fe+3Br2===2FeBr3 把溶液中活泼性小于铁的金属置换出来 Fe+CuSO4 === FeSO4+Cu Fe+2AgNO3 === Fe(NO3)2+2Ag Fe+2FeCl3 === 3FeCl2 Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu  Fe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag  【思考】若向含0.1molCu2+、0.1molFe3+的混合溶液中加入5.6g铁粉，最后溶液中剩下的各种离子物质的量是多少？ 四、铁的化学性质 2.与部分盐溶液反应 0.2molFe2+、0.05molCu2+ 四、铁的化学性质 3.与酸反应 ①与非氧化性酸（HCl、稀硫酸）反应： Fe+2H+=Fe2++H2↑ ②与氧化性酸（浓硫酸、硝酸）反应（后续详细学习）： 与稀硝酸或者在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸发生反应，但是无H2产生 遇到冷的浓硫酸和浓硝酸会发生钝化 Fe＋4HNO3=== Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe＋8HNO3=== 3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 铁少量： 铁足量： 铁与稀HNO3反应： Fe＋6HNO3(浓) === Fe(NO3)3＋3NO2 ↑ ＋3H2O △ 了解铁与浓硝酸、浓硫酸的反应： 2Fe＋6H2SO4(浓) === Fe2(SO4)3＋3SO2 ↑ ＋6H2O △ 四、铁的化学性质 【思考】在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前必须进行充分的干燥处理，不得留有水，这是为什么呢？ 生活经验告诉我们，常温及加热条件下，铁与水是不发生反应的。 那么在高温下，铁能与水发生反应吗? 【思考1】从理论上来说，铁是否具备与水反应的可能性？（类比Na） 铁可能与水发生反应 【思考2】从氧化还原反应角度，铁与水反应中，氧化剂和还原剂是谁？ 铁作还原剂，水作氧化剂 【思考3】水的氧化性强吗？ 较弱，因此需要较强的反应条件：高温、水蒸气 【思考4】铁与水反应，预期产物是什么？（类比Na） 【思考5】若要证明铁与水蒸气的反应，如何设计实验装置？ 四、铁的化学性质 Fe + H2O(g) H2？+ 含铁化合物？ 高温 四、铁的化学性质 4.与水反应 ①水蒸气的发生装置 ②水蒸气与铁粉反应装置 ③产物的检验 (收集) 装置 四、铁的化学性质 4.与水反应 实验注意点： ①试管口略向下倾斜； ②酒精灯先加热湿棉花，有水蒸气后，再点燃酒精灯加热还原铁粉； ③加热一会后再将导管插入到肥皂水中； ④结束时，先撤导管，再移酒精灯。 实验现象： 蒸发皿中产生大量肥皂泡，试管中固体仍呈黑色。 3Fe + 4H2O(g)===Fe3O4 + 4H2 高温 四、铁的化学性质 金属与水反应的一般规律 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属性越强，常温下与水反应越剧烈； ①活泼金属K、Na等可与冷水迅速剧烈反应(放热)，生成可溶性碱与H2。 ②Mg与冷水反应缓慢，但在加热条件(或沸水)，Mg与水的反应加快。 ③Fe、Zn等可以与水蒸气反应生成金属氧化物和H2。 ④Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。 常见金属的活动性顺序： 3Fe + 4H2O(g)===Fe3O4 + 4H2 高温 2K+2H2O===2KOH+H2↑ Mg+2H2O === Mg(OH)2+H2↑ △ 1.以下说法正确的有_______。 ①浓盐酸与铁屑反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ ②纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附 ③铁在高温下与H2O(g)发生置换反应生成Fe3O4 ④ Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3 ⑤用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有发生化学反应 ⑥Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价，但Fe3O4为纯净物 ⑦Fe与浓硝酸、浓硫酸不反应，可用铁制容器储运浓硝酸、浓硫酸 ⑧氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂 随堂训练 ③⑥ 2. 我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是（ ） A.“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性 B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈 C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 C 随堂训练 五、铁的用途 人体中的铁元素 铁在人体中的含量为 4~5 g ，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 五、铁的用途 第一节 铁及其化合物 第2课时 铁的氧化物和氢氧化物 第三章 铁 金属材料 24 学习目标 1.能根据铁的氧化物、氢氧化物的性质和发生的变化，认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的化学学习观念。(宏观辨识与微观探析)。 2.通过探索氢氧化亚铁的制备方法的体验，培养学生的创新意识和创新思维能力，养成实事求是的科学精神、严谨的科学态度和勤于思考、善于思考、敢于创新、不断创新的科学素养。(科学探究与创新意识) 新课引入 外磁场 载药纳米 磁性氧化铁 癌细胞 利用该铁磁流体的磁性，实现磁性导向的靶向给药等…… 小材料大用途 一、铁的氧化物 氧化亚铁（FeO） 氧化铁（Fe2O3） 四氧化三铁（Fe3O4） 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 色态 铁的价态 水溶性 稳定性 是否为碱性氧化物 氧化性 —— 铁红 磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 +2 +3 +2、+3 不溶 不溶 不溶 稳定 稳定 高温时，都能与C、CO、H2反应，被还原生成Fe(炼铁原理) 是 是 否 不稳定 6FeO+O2=== 2Fe3O4 FeO·Fe2O3 一、铁的氧化物 一、铁的氧化物 【思考1】写出FeO、Fe2O3、Fe3O4分别溶于稀硫酸的离子方程式。 FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+ === 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ === Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 【思考2】写出FeO、Fe3O4分别溶于稀硝酸的化学方程式。 3FeO + 10HNO3(稀) === 3Fe(NO3)3　 + NO↑+ 5H2O 3 Fe3O4 + 28HNO3 (稀)===9 Fe(NO3)3 + NO↑+14H2O 【思考3】写出Fe2O3、Fe3O4分别溶于氢碘酸的化学方程式。 Fe3O4 + 8HI === 3 FeI2 + I2 +4H2O Fe2O3 + 6HI === 2FeI2+ I2 + 3H2O 一、铁的氧化物 a.作为冶炼金属的原料 b.Fe2O3 用于制红色油漆和涂料 c.Fe3O4用于制录音磁带、电讯器材、复印机、打印机墨粉。 铁的氧化物的用途： FexOy＋yCO === xFe＋yCO2 高温 二、铁的氢氧化物 【实验3-1】在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液(氨水也可)，观察并描述发生的现象。 FeCl3和NaOH溶液 FeSO4和NaOH溶液 现象 化学方程式 离子方程式 FeCl3＋3NaOH=== Fe(OH)3↓＋3NaCl Fe3+ + 3OH− === Fe(OH)3↓ FeSO4＋2NaOH=== Fe(OH)2↓＋Na2SO4 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O===4Fe(OH)3 生成白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 产生红褐色沉淀 Fe2+ + 2OH− === Fe(OH)2↓ 二、铁的氢氧化物 从物质分类、化合价两个角度预测Fe(OH)2、Fe(OH)3性质。 ③ Fe(OH)3的氧化性 ④热不稳定性 ①碱性 Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+===Fe2++3H2O ② Fe(OH)2的还原性 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 3Fe(OH)2 + 10HNO3 (稀)===3Fe(NO3)3 +NO↑+8H2O 2Fe(OH)3 +6HI===2FeI2 + I2+6H2O 2Fe(OH)3===Fe2O3+3H2O △ Fe(OH)2的受热分解较复杂 二、铁的氢氧化物 【探究】欲制取Fe(OH)2应注意什么问题？实验时如何操作？ ①把配制溶液用的蒸馏水事先加热煮沸一下。 煤油 NaOH溶液 新制FeSO4溶液 ②使用新配制的FeSO4溶液和NaOH溶液。 ③在试管中FeSO4溶液液面上预先注入一层植物油，加入NaOH溶液的胶头滴管的尖端插入FeSO4溶液液面以下。 防止氧气的干扰 【方案1】 二、铁的氢氧化物 操作：先滴加_________，然后收集氢气并验纯，当氢气纯净后，再滴加______________。 NaOH溶液 稀硫酸 排除溶解氧的方法：加热煮沸或以气排气 【方案2】 【方案3】 操作：先______止水夹，在试管Ⅱ出口处收集氢气并验纯，当氢气纯净后，_______止水夹。产生的氢气使A中压强________，将生成的硫酸亚铁溶液从长导管排入_________。 打开 关闭 增大 B中 止水夹 1.某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答: (1)仪器1的名称　 　。 装置5的作用　　　　　　　　　　　　。  (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一 段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中 溶液不能进入4中。请为装置作一处 改进，使溶液能进入4中　 。  (3) 装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因:　　　　　　　　　　　　　　　。 分液漏斗　 液封，防止空气进入装置4 在装置2、3之间添加控制开关 装置4内的空气没有排尽 随堂训练 2.如图为制取Fe(OH)2的实验装置，分液漏斗中是稀硫酸，烧瓶中是Fe粉，b中是NaOH溶液。下列说法错误的是(　　) A.NaOH溶液被煮沸过，目的是除去溶液中溶解的O2 B.反应过程中产生的H2能排除装置中的O2 C.分液漏斗对反应的速率有控制能力 D.e在实验开始时关闭，在生成Fe(OH)2时打开 D 随堂训练 第一节 铁及其化合物 第3课时 Fe2+、Fe3+的检验和相互转化 第三章 铁 金属材料 37 学习目标 1.掌握Fe2+和Fe3+的检验方法， 并能正确进行有关实验操作。 2.能够通过化合价的角度，选择合适的试剂，掌握Fe2+和Fe3+的相互转化，巩固提高氧化还原反应的知识。 3.能够基于分类、比较、归纳的学习方法，构建铁盐和亚铁盐的知识体系。 一、Fe2+和Fe3+的检验 方案1：观察溶液颜色 Fe3+溶液： 黄色 Fe2+溶液： 浅绿色 方案2：向FeCl3溶液和FeCl2溶液中各滴入NaOH溶液。 白色沉淀 灰绿色 红褐色沉淀 红褐色沉淀 一、Fe2+和Fe3+的检验 【实验3-2】观察实验，填写下表： 滴入KSCN溶液的现象 解释（用离子方程式） 结论与应用 FeCl3溶液 FeCl2溶液 Fe3+＋3SCN− =Fe(SCN)3 溶液变红色 没有明显现象 可用来检验Fe3+ 一、Fe2+和Fe3+的检验 【实验3-3】观察实验，填写下表： 现象 反应的化学方程式 结论 在 FeCl3溶液中加入铁粉，充分反应再加入KSCN溶液 再加入氯水，振荡 2Fe3+＋Fe === 3Fe2+ 2Fe2+ + Cl2===2Fe3+ + 2Cl− 氧化性： Cl2>Fe3+>Fe2+ 【思考】检验Fe2+时，能否先加氯水，再加KSCN溶液？ 不能 加入铁粉， 溶液变浅绿色， 再加KSCN溶液， 没有明显现象。 溶液变红色 一、Fe2+和Fe3+的检验 【探究】四氧化三铁中铁元素的化合价 可选试剂：墨粉、稀硫酸、NaOH溶液、KSCN溶液、铁氰化钾溶液 【知识卡片】 Fe2+和Fe3+的检验 试剂 现象 离子方程式 Fe2+ K3[Fe(CN)6]赤血盐 产生蓝色沉淀 Fe3+ KSCN硫氰化钾 溶液变血红色 K++Fe2++[Fe(CN)6]3− =KFe[Fe(CN)6]↓ Fe3+＋3SCN− =Fe(SCN)3 一、Fe2+和Fe3+的检验 【探究】四氧化三铁中铁元素的化合价 可选试剂：墨粉、稀硫酸、NaOH溶液、KSCN溶液、铁氰化钾溶液 适量 墨粉 稀硫酸 静置 取上层 清液 KSCN溶液 含有Fe3+ 铁氰化钾溶液 含有Fe2+ 【实验方案】 若变血红色 若产生蓝色沉淀 一、Fe2+和Fe3+的检验 【小结】Fe3+、Fe2+的检验方法： (1)Fe2+的检验 (2)Fe3+的检验 试剂顺序 K++Fe2++[Fe(CN)6]3− =KFe[Fe(CN)6]↓ Fe3+ + 3SCN− =Fe(SCN)3 一、Fe2+和Fe3+的检验 【小结】Fe3+、Fe2+的检验方法： (3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验 ①Fe3+的检验 ②Fe2+的检验 (Cl−也能还原KMnO4， 会造成干扰) 随堂训练 1.证明某溶液只含有Fe2+而不含Fe3+最佳的实验方法是（ ） A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色 B．先滴加NH4SCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C．滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后显红褐色 D．加入几滴酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色 B 【研究与实践】欲检验菠菜中的铁元素，请设计实验方案。 固体样品 预处理 溶液 固体样品检验思维模型： 将菠菜研磨或煮沸，所得溶液加氧化剂（稀硝酸）、KSCN溶液： 一、Fe2+和Fe3+的检验 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 Fe2+ Fe3+ Cl2 、O2 、HNO3、H2O2、浓H2SO4、KMnO4（H+） Fe、Cu、I− 、SO2 、 S2− 浅绿色 还原性为主 氧化性 黄色 2Fe2++Cl2 ===2Fe3++2Cl− 2Fe2++H2O2+2H+ ===2Fe3++2H2O 3Fe2++N+4H+ ===3Fe3++NO↑+2H2O 4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O 5Fe2+ + Mn+ 8H+ === 5Fe3+ + Mn2+ + 4H₂O 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 Fe2+ Fe3+ Cl2 、O2 、HNO3、H2O2、浓H2SO4、KMnO4（H+） Fe、Cu、I− 、SO2 、 S2− 浅绿色 还原性为主 氧化性 黄色 ① 2Fe3++2I− ＝2Fe2++I2 ② 2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++ S+4H+ ③ 2Fe3++S2− ＝2Fe2++S↓ ④ 2Fe3++H2S＝2Fe2++S↓+2H+ ⑤ 2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+ ⑥ 2Fe3++Fe＝3Fe2+ 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 【应用1】含Fe2+、Fe3+的分离、除杂方法(括号内为杂质) (1)FeCl3溶液(FeCl2)： (2)FeCl2溶液(FeCl3)： (3)FeSO4溶液(CuSO4)： 【应用2】判断离子能否共存 ①Fe2+与N(H+)、ClO−、Mn(H+)因发生氧化还原反应而不能共存; ②Fe3+与S2−、I−、S HS因发生氧化还原反应而不能共存。 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 加足量氯水或通入足量Cl2。 加足量铁粉，充分反应后过滤。 加足量铁粉，充分反应后过滤。 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 薄膜防止Fe2+被氧化 ？ Vc会有什么作用？ 【思考1】亚铁盐易被氧化，补铁的试剂是亚铁盐，补铁药品如何达到 2~3年的保质期？ 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 【实验】在氯化铁滴加硫氰化钾溶液，再加入维生素C。 现象：氯化铁溶液，滴加硫氰化钾溶液后显红色，加入维生素C红色褪去，说明维生素C将Fe3+还原为Fe2+ 。 维生素C和补铁试剂同时使用，可以保证吸收的都是Fe2+ 由左至右分别为 氯化铁溶液、 添加维生素C后、 添加维生素C一分钟后 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 【实验】了解FeCl3制作印刷电路板 制作过程：先在塑料板上镀上一层铜，然后在设计好的铜线路上涂上一层石蜡，把板浸到氯化铁溶液中，没有在线路上的铜即没有被石蜡覆盖住的铜就被反应掉。 Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+ 【思考】为充分利用资源，如何从“腐蚀液”回收得到 Cu 和 FeCl3？ CuCl 2 FeCl 2 FeCl 3 腐蚀液 过滤 过滤 Cl2/H2O2 FeCl 3 Cu Fe FeCl 2 盐酸 Cu FeCl 2 Fe 1.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为 (　 )　　　　　　　　　　　　　　　 A.0.21 mol B.0.25 mol C.0.3 mol D.0.35 mol 2.有0.4 g铁的氧化物，用足量CO在高温下将其还原，把生成的气体全部通入石灰水中，得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物是(　　) A.FeO　 B.Fe2O3 　C.Fe3O4　 D.无法确定 B 二、Fe2+和Fe3+的相互转化 B Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf55.33.100 $$