3.1 铁及其化合物 共2课时 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

◆你能证明补铁剂中的铁元素是二价铁还是三价铁呢？ 资料卡片 铁元素是动植物体内的必需微量元素。铁虽然不是叶绿素的组成部分，但它是合成叶绿素的必需品，若植物缺铁，叶绿体结构容易遭到破坏，会影响叶绿素的形成，会出现新叶变黄、叶子白化、停止生长等病症。 缺铁 第三章《铁金属材料》 第一节：铁单质的性质 (第1课时) 铁是世界上使用最广泛的金属 思考：这些材质的主要成分是什么？ 新课导入 铁元素在地壳中的含量排在 ，仅次于 ， 在自然界中的形态有 和 ，即 铁 游离态（单质）：陨铁 化合态：以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中 一、铁元素在自然界中的存在形态 第四位 氧硅铝 是含量第二多的金属元素，是使用最广泛的金属。 游离态 化合态 • 陨铁（单质） • 赤铁矿（Fe2O3） • 黄铁矿（FeS2） • 磁铁矿（Fe3O4） 铁元素除存在于地壳中，还存在于人体血液中的血红蛋白中 常见的铁矿石 目前发现最早的人工冶铁制品是1957年甘肃灵台出土的春秋初年秦国的青铜柄铁剑。但是，1990年河南省三门峡市玉柄铁剑被发现，将中国最古老冶炼铁器记录的时间又往前推了两百年，年代距今2800年。 中华第一剑 铁文化 铁文化 河南三门峡出土的玉柄铁剑 铁质农具 古代冶铁 战国时期最大的铁器 —长方形铁炉 二 铁的物理性质 （1）颜色 状态： 银白色 金属光泽 （2）密度： ρ=7.86g/cm3 （3）硬度： 质软 （4）熔点 沸点： 1535°C 2750°C 较高 （5）导电 导热性 延展性： 良好 (金属的通性) （6）特性： 能被磁铁吸引，被磁化 铁的物理性质 （粉末为黑色） （其导电性不如铜和铝） 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。 Fe 物质类型角度 元素价态角度 强还原性 金属单质 +3 强氧化剂 +2 弱氧化剂 与非金属单质反应 与酸溶液反应 与某些盐溶液反应 S、H+、Cu2+等 Cl2等 三、铁的化学性质 ①与O2反应 3Fe＋2O2===Fe3O4 点燃 现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 铁在潮湿的空气中易被腐蚀，生成铁锈 点燃: 常温： ②与Cl2反应 现象：剧烈燃烧，生成棕褐色烟 ③与S反应 Fe＋S = FeS 现象：生成黑褐色固体 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 Fe2O3·xH2O 1.与非金属单质反应 +2、+3 2. Fe与非强氧化性酸反应 Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ 非强氧化性酸：HCl、稀硫酸、CH3COOH 强氧化性酸：HNO3、浓硫酸、HClO Fe与浓硫酸常温下不反应，Fe表面生成一层致密的氧化物薄膜而钝化 Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu ①与CuSO4溶液反应： 3.与盐溶液反应 曾青得铁则化为铜 Fe＋2Fe3＋ = 3Fe2＋ ②与FeCl3溶液反应 Fe＋2FeCl3= 3FeCl2 铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应： 铁与氧化性较强的氧化剂（如Cl2、O2等）反应： Fe-2e-→Fe2+ Fe-3e-→Fe3+ 4.与水的反应 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。 试管底部放入湿棉花，加热湿棉花产生水蒸气。中部放入铁粉装好装置，加热，使水蒸气与铁粉在高温下反应。 装置末端将产生的气体导入肥皂液中是为了产生气泡，便于通过点燃验证产物中的气体。 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，说明生成的气体为氢气，反应后试管内固体仍为黑色。 现象： 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。 【思考】如何验证固体是否是四氧化三铁（ Fe3O4 具有磁性）。 分析：根据气体检测结果，证明气体为氢气；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。 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 高温 四氧化三铁中铁元素化合价为+2、+3价,Fe3O4的组成可用Fe2O3 ·FeO表示,但是Fe3O4是纯净物。 某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题： 课堂小练 (1)A装置的作用是_________，B中反应的化学方程式为 _______________________。 (2)D的作用是____________ ___ (3)E中的现象是_________________________________________。 产生水蒸气 吸收未反应的水蒸气 黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成 收集H2，并检验其纯度 A　 (4)A、B两个装置中应先点燃_____处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作_____________________。 第三章《铁 金属材料》 第一节：铁及其化合物 (第2课时) 一、铁的常见化合物 磁铁矿(Fe3O4) 硫酸亚铁(FeSO4) 赤铁矿(Fe2O3) 氧化亚铁(FeO) 黄铁矿(FeS2) 氯化铁(FeCl3) 铁的化合物： 氧化物 盐 氢氧化物 铁的氧化物 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 俗名 铁的化合价 颜色状态 水溶性 稳定性 氧化物类别 用途 +2 +3 铁红 磁性氧化铁 FeO Fe2O3 Fe3O4 +2 +3 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 不溶于水 不稳定，在空气中受热，能迅速氧化成Fe3O4 稳定 稳定 碱性氧化物 油漆和涂料 已知四氧化三铁(Fe3O4)中+2，+3价的个数比为1:2 ，请分别写出三种氧化物与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。 23 Fe2O3＋6H＋ == 2Fe3＋ ＋ 3H2O FeO＋2H＋ == Fe2＋ ＋ H2O FeO＋2HCl== FeCl2＋ H2O Fe2O3＋6HCl == 2FeCl3＋ 3H2O Fe3O4＋8H＋ == 2Fe3＋ ＋Fe2＋ ＋ 4H2O Fe3O4＋8HCl == 2FeCl3＋FeCl2 ＋ 4H2O 1.铁的氢氧化物的制备 金属的氢氧化物通常有以下几种方案： ✭单质和水反应 ✭氧化物和水反应 ✭可溶性盐和碱溶液反应 如何制备Fe(OH)3 、Fe(OH)2 ？说出你选择此法的理由 分析：根据铁和水蒸气的反应，可知方案1不可行；根据铁的氧化物的水溶性，可知方案2不可行，因此采用方案3。 实验3-1 课本P71 1.铁的氢氧化物的制备 实验3-1 FeSO4溶液 NaOH溶液 制备氢氧化亚铁 FeCl3溶液 NaOH溶液 制备氢氧化铁 红褐色 红褐色 灰绿色 白色沉淀 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色状态 制备 与O2反应 与酸反应 稳定性 白色固体 红褐色固体 Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 Fe3++3OH- =Fe(OH)3↓ Fe2++2OH- =Fe(OH)2↓ Fe(OH)2 FeO＋H2O (隔绝空气) 可溶性盐+OH-= 难溶碱 2 铁盐、亚铁盐 1.常见的铁盐和亚铁盐 2.Fe2+、Fe3+的检验方法 3.Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化 1、亚铁盐和铁盐的化学性质（从化合价和类别预测） 从物质类别的角度——盐的通性 亚铁盐 铁 盐 FeCl2 FeCl3 碱 Fe(OH)2 碱 Fe(OH)3 既具有还原性，又具有氧化性 氧化性 +2 +3 FeCl2 FeCl3 从化合价的角度——氧化性和还原性 1.常见铁盐和亚铁盐 FeSO4 FeCl2 Fe2(SO4)3 FeCl3 溶液中如何区别Fe2+和Fe3+？ 结合所学，讨论可用方法 Fe2+：浅绿色 Fe3+：棕黄色 2.Fe2+和Fe3+的检验 加碱法 01 Fe2+ Fe(OH)2 Fe(OH)3 OH- O2 OH- Fe3+ Fe(OH)3 1. Fe3+的检验方法 ①加KSCN溶液： ②加NaOH溶液： Fe3+ + 3SCN- == Fe(SCN)3 溶液变为红色 ③淀粉KI试纸： Fe3+ + 3OH- == Fe(OH)3↓ 2Fe3+ + 2I- == 3Fe2+ + I2 2. Fe2+的检验方法 ②加NaOH溶液：产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 ①加KSCN溶液，无明显现象，加氯水，溶液变为红色 ③加入酸性KMnO4 溶液： 5Fe2++MnO4- +8H+ = 5Fe3++Mn2++4H2O 红褐色沉淀 变蓝 Fe2+、Fe3+的检验 溶液紫红色褪去 若溶液中有Fe2+、Fe3+，如何检验？ 无Cl-时 提供试剂：O2、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、新制氯水、NaClO溶液、铁粉、铜片、H2S、KI溶液、淀粉溶液、硝酸、浓硫酸、维C，双氧水，KSCN、锌片； ③铁盐具有氧化性 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 2Fe3＋＋2I- ==2Fe2＋＋I2 2Fe3＋＋Zn==2Fe2＋＋Zn2+ 2Fe3＋＋3Zn==2Fe＋3Zn2+ Fe2＋＋Zn==Fe＋Zn2+ Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋…… F2＞Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2＞S 3.亚铁盐的化学性质 ①亚铁盐——还原性 提供试剂：O2、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、新制氯水、NaClO溶液、铁粉、铜片、H2S、KI溶液、淀粉溶液、硝酸、浓硫酸、维C，双氧水，KSCN、锌片； 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋==2Fe3＋＋2H2O 2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ 5Fe2＋＋8H＋＋MnO4－==5Fe3＋＋Mn2+＋4H2O 二、铁盐和亚铁盐的相互转化 Fe Fe2+ Fe3+ 只有氧化性 既有还原性又有还原性 氧化三角 还原三角 Cl2、Br2、HNO3等。 H+、Cu2+、S、I2、Fe3+等。 Cl2、KMnO4、HNO3、O2、H2O2等。 Zn、Al、CO等 Zn、Fe、Cu、HI等 Zn、Al、CO等。 只有还原性 1.铁三角 应用1 除杂 【例1】只用一种试剂或操作除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)， 写出试剂或操作的名称、方法及有关反应的化学方程式或离子方程式。 (1) FeCl2溶液(FeCl3)______________________； 方程式：__________________，配制FeCl2溶液时可以加 防止被氧化。 (2) Fe2O3[Fe(OH)3]__________； 方程式：______________________________。 (3) FeSO4溶液(CuSO4)______________________________； 方程式：________________________。 (4) FeCl3溶(FeCl2)_______________； 方程式：______________________________。 加足量铁粉，然后过滤 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋　 加热 加足量铁粉，充分反应后过滤 Cu2＋＋Fe=Fe2＋＋Cu 氯水或氯气 2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O Fe 抗氧化剂 H2O2也可以 →绿色氧化剂 课本P76——如何检验食品中的铁元素？ 菠菜中铁元素的检验方法 取样 研磨 溶解 过滤 检验 思考：稀硝酸的作用？离子方程式 3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O 先加稀硝酸， 再加KSCN 小结 一、铁的氧化物 二、铁的氢氧化物 三、铁盐和亚铁盐 练习1：红热的铁与水蒸气反应的化学方程式 ,该反应中的氧化剂 （填写化学式）。将烧至红热的铁丝伸到盛有氯气的集气瓶中，可观察到铁丝剧烈燃烧，产生棕黄色的烟，反应方程式为 ，该反应中被还原的物质是 填写化学式）。 练习2：除去下列物质中含有少量的杂质，写出使用试剂的化学式和反应离子方程式： （1）FeCl2溶液中含有少量FeCl3杂质 （2）FeCl3溶液中含有少量FeCl2杂质 （3）FeSO4溶液中含有少量CuSO4杂质 Fe；2Fe3+ +Fe =3Fe2+ Cl2；2Fe2+ + Cl2 =3Fe3+ + 2Cl—Fe；2Fe2+ + Cu2+ =3Fe2+ +Cu 2.为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，分别取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，其中结论正确的是（ ）。 A.若滴加KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉变质 B.若滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉未变质 C.若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉全部变质 D.若滴加KSCN溶液，溶液未变红；再滴加氢水，溶液变红，说明铁粉全部变质 A 3.某兴趣小组同学为探究黑木耳中含铁量，进行如下实验。 已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳含铁量高达185 mg。 ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2＋。 Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下。 (1)步骤②得到滤液A的操作是______。 (2)步骤④检验Fe3＋所用试剂是________溶液。 (3)下列有关上述实验得出的结论是_____(填字母)。 a.黑木耳中一定含Fe2＋和Fe3＋ b.滤液A中一定含Fe2＋和Fe3＋ c.白色沉淀中一定含Fe(OH)2 过滤 KSCN bc Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计实验方案如下。 (4)可选做试剂B的物质是______(填字母)。 a.Na b.Zn c.Fe d.Cu d (5)步骤⑦中观察到的实验现象是__________________________，反应的离子方程式是________________________________________。 酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 (6)若乙同学实验操作规范，但测得含铁量远大于实际的含量，其可能的原因是______________________________________________________。 黑木耳中还含有其他还原性物质(或黑木耳中还含有维生素C) 4.(2023·南昌高一检测)已知有以下物质相互转化： (1)写出下列物质的化学式：B______；D_____；F________。 (2)C为_______，电离方程式：___________________。 (3)写出由E转变成F的化学方程式：_______________________________。 FeCl2 KCl Fe(OH)3 KOH KOH===K＋＋OH－ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)用KSCN鉴别G溶液的现象：___________；向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式：___________________。 溶液变红色 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 5．下列离子的检验方法合理的是(　　) A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色， 说明原溶液中含有Fe2＋ C．向某溶液中加入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中含有Fe3＋ D．向某溶液中加入NaOH溶液得红褐色沉淀， 说明原溶液中含有Fe2+ 课堂练习 C 感谢聆听！ Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) 3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up18(高温))Fe3O4＋4H2 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O $$