3.1 铁及其化合物 第1课时 课件 2024-2025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 课时1 铁的单质 铁元素在自然界中的分布 陨铁 赤铁矿 磁铁矿 陨铁是自然界中铁元素的单质形态，但是铁元素更多地以化合物的形式存在于矿石中。 钠在自然界有单质吗？为什么？ 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 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 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 2. 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。 陨铁 赤铁矿（Fe2O3） 红棕色 磁铁矿（Fe3O4） 黑色 形态 单质（游离态） 化合态 地壳中元素含量递减 O Si Al Fe 6 铁元素的存在及使用 ①铁在成人体中的含量为4～5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。 ②人体内的铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。 ③体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。 ④为了满足生理需要，成人每天铁的适宜摄入量为15～20mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。 工业炼铁的原理 3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2 高温 工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。你还记得炼铁高炉内发生的化学反应吗? 其中生成CO的反应是 C + O2 ==== CO2 CO2 + C ==== 2CO 高温 高温 【例1】下列有关物质的性质与用途对应关系错误的是（ ） A．铁粉具有还原性，可作食品的抗氧化剂 B．小苏打可溶于水，可作糕点的膨松剂 C．臭氧具有强氧化性，可作食品的杀菌剂 D．维生素C具有还原性，可作食品的抗氧化剂 B 解析：Fe粉具有还原性，易和空气中的氧气反应，可用作食品袋中的抗氧化剂，故A不选；小苏打加热分解会产生二氧化碳，可作糕点的膨松剂，物质的性质与用途对应关系错误，故B选；臭氧是一种强氧化性的气体，具备强有力的杀菌消毒功效，可作食品的杀菌剂，故C不选；维生素C又名抗坏血酸，具有酸性和强还原性，可用作食品抗氧化剂，故D不选；正确答案是B。 【例2】纯净铁的物理性质有：①光亮的银白色　②黑色　③在潮 湿的空气中易被腐蚀　④有延展性　⑤能导电导热　⑥硬而脆　⑦ 能被磁铁吸，引易被磁化（ ） A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．全部 B 解析：纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸，引易被磁化；只有①④⑤⑦符合题意，故答案选B。 联系金属钠的性质，结合铁的原子结构示意图（原子序数为26）思考金属铁具有哪些化学性质？ ①铁原子结构特点：   失去2e- 失去3e- Fe Fe3+ Fe2+ 【结论】铁原子可失去2个电子生成Fe2+，也可失去3个电子生成Fe3+。且稳定性： Fe3+>Fe2+。 思考与交流：观察下列反应式，查看铁的化合价变化有何异同。 2Fe+3Cl2——2FeCl3 加热 Fe FeCl3 化合价升高 0 +3 Fe+2HCl——2FeCl2+H2 Fe FeCl2 化合价升高 0 +2 Fe+CuSO4——FeSO4+Cu Fe FeSO4 化合价升高 0 +2 为什么有的反应式中铁的化合价变成+2，有的变成+3？ 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。 铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应，铁原子失去2个电子生成+2价铁的化合物。 铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气等）反应，铁原子则失去3个电子生成+3价铁的化合物。 Fe-3e-→Fe3+ 棕黄色 Fe-2e-→Fe2+ 浅绿色 实验1：Fe与O2反应 现象：剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体 原理： 3Fe + 4O2 Fe3O4 实验2：Fe与S反应 Fe＋S FeS 点燃 【例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 解析：A. 在冶金上，把铁归为黑色金属，但纯铁为银白色，故A不选；B. 铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，故B不选；C. 由于纯铁不易形成原电池，所以纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化，故C选；D. 铁在氯气中燃烧只生成FeCl3，不会生成FeCl2，故D不选。故选C。 C 例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 解析：常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。 D 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？ 钢水注入干燥的模具 提示：铁与水会反应吗？ 生活经验告诉我们，常温下，铁与水是不发生反应的。但在高温下，铁能与水发生反应。 铁与水蒸气反应 有人设计了如图所示的装置，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。 【实验现象】蒸发皿中产生大量的肥皂泡，放出的气体能点燃，或会发出爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。 【原理分析】根据气体检测结果，证明为氢气；反应后试管内固体仍为黑色，说明不是氧化铁或氢氧化铁，因此可能是四氧化三铁。 【验证产物】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。 【温馨提示】若铁无剩余，该检验方法是正确的，若铁有剩余，该法则有缺陷。更好的解决方案待到学完铁的氧化物，我们再来设计。 【实验结论】Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2(置换反应) 【实验说明】湿棉花受热可以提供反应所需的水蒸气；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。 【实验探究】实验装置的改进。 【答案】①改变水蒸气的生成方式 ②氢气的收集方式。如下图： 装置可以有哪些改进点？ 例1某学习小组按如图所示实验，下列组员的认识一定不合理 的是（ ） A．甲同学认为试管b中收集到的气体 可点燃，且产生淡蓝色火焰 B．乙同学认为试管a中生成的黑色固 体可能为四氧化三铁 C．丙同学认为用盐酸溶解固体生成物 所得溶液有颜色 D．丁同学认为将少量还原铁粉放入试管中，加适量的水，加热也 可实现该反应 D 解析：铁与水蒸气在高温下反应生成氢气，故b管收集到的为氢气，可燃，发生淡蓝色火焰，A正确；铁与水蒸气在高温下反应黑色的四氧化三铁，留在试管a中，B正确；生成的四氧化三铁可溶于盐酸生成氯化铁和氯化亚铁溶液，都有颜色，C正确；要实现该反应，铁只能和水蒸气在高温下反应，D错误；故选D。 例2用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说 法正确的是（ ） A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯 B．反应中H2O作氧化剂，发生反应的化学 方程式为2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2 C．干燥管中加入的固体干燥剂 可以是无水氯化钙 D．收集反应产生的气体选用装置② C 解析：A．实验时，应先用水蒸气排出装置中的空气，即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯，A错误；B．铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；C．氢气是中性气体，可以用碱石灰干燥，C正确；D．收集的是氢气，密度比空气小，应用向下排气法，选用装置c，D错误；故选C。 (1)反应开始时，应先点燃___处的酒精灯，其目的是___________________________，若点燃顺序反了，可能有什么后果？ 例3利用如图装置也可以实现Fe与水蒸气的反应 b 用水蒸气排装置内的空气 ①Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应； ②Fe与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。 (2)此装置如何检验Fe与水蒸气反应生成的气体产物？ 用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微噗声，证明生成了H2。 存在形态 物理性质 化学性质 化合态 游离态 熔沸点高、导热、导电、延展性、可以被磁铁吸引 与O2、Cl2、S反应与H2O反应与酸反应与盐反应 1.铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有关说法正确的是(　　) A．三种非金属单质中，S的氧化性最弱 B．等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数相等 C．反应生成的三种产物都只具有氧化性 D．反应生成的三种产物都是易溶于水的固体 A 2.下列反应中，能生成正三价铁的是 A．铁钉投入硫酸铜溶液中 B．铁粉跟硫粉混合加热 C．铁屑加入稀硫酸中 D．铁丝在氯气中燃烧 D 3.饼干、月饼、蛋糕等零食包装中常常有个小纸袋，上面一般标有“保鲜剂”或者“脱氧剂”的字样。里面的粉状或颗粒状物质，除了硅胶或硫酸亚铁外，还有可能是 A．无水硫酸铜 B．蔗糖 C．铁粉 D．食盐 C 4.铁粉与水蒸气反应的实验装置图(夹持装置已略去)如图，下列说法错误的是 A．实验进行前，应检查装置的气密性 B．该实验表明：常温下，铁的化学性质不活泼 C．生成的气体在点燃之前，必须验纯 D．该反应的基本反应类型为置换反应 B Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$