3.1.2铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物 课件 2024-2025学年高一上学期化学鲁科版（2019）必修第一册

第2课时 铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系 第1节 铁的多样性 第3章 物质的性质与转化 学习目标 01 铁单质的性质 02 铁的氧化物的性质 03 铁的氢氧化物的性质 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的物理性质及化学性质 能从物质类别和价态两个视角研究物质，认识含铁物质在生产和生活中的应用，建立含铁物质性质和应用间的关系 学习任务 总结 铁及其化合物的转化 纯铁有很强的抗腐蚀力，有良好的　 性和　 性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。  学习任务1 铁单质的性质 一、铁单质的物理性质 纯净的铁为光亮的　 　色金属 银白 延展 导热 结合生活常识，分析铁的物理性质 颜色、状态、导热性、导电性…… 密度：7.86g·cm-3 熔点：1538℃ 铁粉是黑色的！ 注意 纯铁有很强的抗腐蚀力，有良好的　 性和　 性、导电性 能被磁铁吸引。  学习任务1 铁单质的性质 一、铁单质的物理性质 纯净的铁为光亮的　 　色金属 银白 延展 导热 铁粉是黑色的 课堂练习 1.下列关于铁的叙述中错误的是（ ） A.纯净的铁是光亮的银白色金属但铁粉是黑色 B.铁能被磁铁吸引 C.铁是地壳中含量最多的金属 D.铁具有延展性 和导热性，可制作炊具 C 2.纯净铁的物理性质有（ ） ①光亮的银白色 ②黑色 ③在潮湿的空气里易被腐蚀 ④有延展性 ⑤能导电导热 ⑥硬而脆 ⑦能被磁铁吸引，且易被磁化 A.①③④⑤⑦ B.①④⑤⑦ C.①③⑤⑦ D.全部 B 学习任务1 二、铁单质的化学性质 思考1：从物质类别角度看，铁属于哪类物质？有哪些化学性质？ 金属 与非金属O2、Cl2反应 与酸反应置换出H2 与某些盐发生反应 思考2：在月饼的包装纸会有一种以还原性铁粉为主的脱氧剂。 脱氧剂使用前后 使用前：黑色 使用后：铁锈红色 铁在使用前后发生了什么变化？ 化合价发生了怎样的变化？ 产物是什么？ 铁单质的性质 学习任务1 二、铁单质的化学性质——还原性 1.金属通性 （1）与非金属单质反应 ①与O2 点燃生成Fe3O4 潮湿环境下生成铁锈Fe2O3 ②与Cl2 3Fe＋2O2 Fe3O4 铁锈疏松多孔，无法形成致密的氧化层，易使铁被继续氧化 4Fe＋3O2 = 2Fe2O3 2Fe+3Cl2 2FeCl3 Fe与Cl2反应，不论Cl2是否足量、不论铁是否足量都只生成FeCl3 铁单质的性质 学习任务1 二、铁单质的化学性质——还原性 1.金属通性 （2）与酸反应 Fe与盐酸、稀硫酸反应的离子方程式： Fe+2H+ = Fe2++H2↑ （3）与盐溶液反应 置换反应：Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 化合反应：Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 为什么Fe与Cl2反应生成三价铁，而与H+反应生成二价铁呢？ 铁单质的性质 学习任务1 二、铁单质的化学性质——还原性 2.与水蒸气反应 思考： 在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具前必须进行充分的干燥处理，不得留有水，这是为什么呢？ 我们用铁锅烧水、煮饭，说明铁与冷水、热水都不反应。 3Fe＋4H2O(g) ==== Fe3O4+4H2 高温 湿棉花作用： 提供水蒸气 肥皂液作用： “收集”氢气 铁单质的性质 课堂练习 1.判断 Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂 给定条件下能实现转化Fe FeCl2 Fe(OH)2 铁在纯氧中燃烧或高温下与水蒸气反应均能得到Fe3O4 Fe与Cl2发生化合反应生成FeCl3，故FeCl2不能通过化合反应制得 Cl2 加热 NaOH ( ) ( ) ( ) ( ) √ × √ × × 铁与氯气无论什么条件，只生成FeCl3 Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 课堂练习 3.铁在一定条件下分别与O2、水蒸气反应的共同产物是（ ） A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe(OH)2 C 4.下列关于铁的描述不正确是（ ） A.铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是Fe3O4 B.铁丝不论在空气中还是在纯氧中都不会燃烧 C.因为铁在潮湿的空气中生成的氧化物非常疏松，不能保护内层的金属，所以铁制品需要涂保护层 D.铁与稀硫酸反应的离子方程式：Fe+2H+ = Fe2++H2↑ B 课堂练习 5.下列关于铁的叙述正确的是（ ） ①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀 ②人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③铁在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2 ④铁能被氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 ⑤赤铁矿的主要成分是Fe3O4 ⑥铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和氢气 A.①③ B.②④⑥ C.②⑤ D.④⑥ B 学习任务2 铁的氧化物的性质 氧化亚铁FeO 颜色、状态： 溶解性： 铁的价态： 稳定性： 不稳定 6FeO＋O2 Fe3O4 与盐酸反应： FeO+2H+ = Fe2++H2O 与还原剂CO、C、H2反应： FeO＋CO = Fe＋CO2 FeO＋H2 = Fe＋H2O 2FeO＋C = Fe＋CO2 生成Fe和CO2或H2O 黑色粉末 不溶于水 +2 学习任务2 铁的氧化物的性质 氧化铁Fe2O3 颜色、状态： 溶解性： 铁的价态： 稳定性： 稳定 与盐酸反应： Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O　 与还原剂CO、C、H2反应： Fe2O3＋3CO= 2Fe＋3CO2 Fe2O3＋3H2= 2Fe＋3H2O 2Fe2O3＋3C = 2Fe＋3CO2 生成Fe和CO2或H2O 红棕色粉末 不溶于水 +3 俗名： 铁红、铁锈 学习任务2 铁的氧化物的性质 四氧化三铁Fe3O4 颜色、状态： 溶解性： 铁的价态： 稳定性： 稳定 与盐酸反应： 与还原剂CO、C、H2反应： Fe3O4＋4CO= 3Fe＋4CO2 Fe3O4＋4H2= 3Fe＋4H2O Fe3O4＋2C = 3Fe＋2CO2 生成Fe和CO2或H2O 黑色晶体 不溶于水 +2、+3 FeO·Fe2O3 俗名： 磁性氧化铁 Fe3O4＋8H＋ = Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 三、铁的氧化物的性质 1.氧化亚铁FeO的性质 （1）物理性质： 黑色，不溶于水 （2）化学性质： 碱性氧化物 6FeO＋O2 Fe3O4 FeO+2H+ = Fe2++H2O ①不稳定 ②与酸反应 2.氧化铁Fe2O3的性质 （1）物理性质： 红棕色，不溶于水，俗称铁锈、铁红 （2）化学性质： 碱性氧化物 与酸反应 Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O　 3.四氧化三铁Fe3O4 （1）物理性质： 黑色，不溶于水，俗称磁性氧化铁 （2）化学性质： 不是碱性氧化物，铁的价态为 +2、+3 学习任务2 铁的氧化物的性质 氧化物的应用 1.冶炼金属 Fe2O3＋3CO= 2Fe＋3CO2 2.Fe2O3用作红色涂料 3.红砖里有Fe2O3，青砖里有Fe3O4或FeO 红砖的成分是粘土，红色来自于三氧化二铁。 出窑前不加水则得到三价铁的氧化物Fe2O3，是红棕色——得到红砖。 出窑前加水，焦炭和水在高温下反应生成一氧化碳和氢气(又叫水煤气)，两种气体都有还原性。在高温下三价铁与它们反应生成Fe3O4，是黑色的——得到青砖。 学习任务2 铁的氧化物的性质 氧化物的应用 1.冶炼金属 Fe2O3＋3CO= 2Fe＋3CO2 2.Fe2O3用作红色涂料 3.红砖里有Fe2O3，青砖里有Fe3O4 4.焊接钢轨——铝热反应（反应放热，且需要加热才能进行 ） Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 1.冶炼金属 Fe2O3＋3CO= 2Fe＋3CO2 2.Fe2O3用作红色涂料 3.红砖里有Fe2O3，青砖里有Fe3O4 4.焊接钢轨——铝热反应（反应放热，且需要加热才能进行 ） Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 四、铁的氧化物的应用 学习任务2 铁的氧化物的性质 铝热反应 野外焊接铁轨常利用铝粉和氧化铁反应进行,该反应称为“铝热反应”。 现场与原理如图： 操作步骤为:①将铝粉和氧化铁充分混合 ②撒上氯酸钾,插入镁条 ③点燃镁条 镁条作用：燃烧放热达到反应所需要的高温条件 氯酸钾作用：受热分解提供氧气,促进燃烧 Fe2O3＋2Al= 2Fe＋Al2O3 该反应放热 思考 铁锈呈红棕色，因此铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。根据Fe2O3的性质，可以选用酸性物质除去铁锈，比如食醋、洁厕灵（盐酸） 日常生活中铁制品生锈的现象很常见，依据所学知识分析铁锈的主要成分是什么?怎样除去? 想一想2　丹霞地貌，即以陆相为主的红层发育的具有陡崖坡的地貌，也可表述为“以陡崖坡为特征的红层地貌”。丹霞地貌为什么显红色呢? 因为岩层中含有大量的氧化铁Fe2O3 课堂练习 1.下列关于铁矿石的说法正确的是（ ） A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同 C.磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色 D.FeO俗称铁红 2.下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法中，不正确的是( ) A.铁元素的化合价不相同 B.氧元素的化合价完全相同 C.氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体 D.铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体 C C 课堂练习 3. 在中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4，在一定条件下它们之间可以相互转化，如在超过1400℃的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法错误的是( ) A.热稳定性:Fe3O4>Fe2O3 B. Fe2O3俗称铁红，可用作油漆的红色颜料 C. Fe3O4为黑色固体，其中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1: 2 D.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中，铁元素与氧元素的质量比可能为7: 3 D 课堂练习 4.建筑用的红砖和青砖，其颜色是由其中含有的不同价态铁的氧化物所致。我国古代砖瓦建筑能够保持到现在的，几乎无一例外的是由青砖建成。有人提出以下可能的原因： ①青砖中含有Fe2O3 ②青砖中含有FeO或Fe3O4 ③Fe2O3遇长期酸雨侵蚀会风化溶解，使砖瓦强度降低 ④Fe3O4性质更稳定 ⑤FeO或Fe3O4更不容易被氧化 你认为以上说法中有道理的是( ) A.①③⑤ B.②③④ C.③⑤ D.①②③④⑤ B 课堂练习 5.“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦, 有的是黑色的，有的却红色的，你猜测其中的原因可能是( ) A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等 B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料 C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu D.土壤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和红棕色的Fe2O3 D 学习任务3 铁的氢氧化物的性质 Fe2++ 2OH- = Fe(OH)2↓ Fe3++ 3OH- = Fe(OH)3↓ 思考：铁有几种氢氧化物？如何制备铁的氢氧化物? 铁有两种氢氧化物：Fe(OH)2和Fe(OH)3 它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应而制得。 请从物质类别和主要元素价态角度分析它们都有什么性质呢？ 学习任务3 铁的氢氧化物的性质 氢氧化亚铁Fe(OH)2 颜色、状态： 白色固体 溶解性： 稳定性： 不稳定 与盐酸反应： 不溶于水 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 Fe(OH)2+2H+ = Fe2++2H2O 氢氧化铁Fe(OH)3 颜色、状态： 溶解性： 稳定性： 与盐酸反应： 红褐色固体 不溶于水 受热分解 Fe(OH)3+3H+ = Fe3++3H2O 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O 学习任务3 铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难 溶 于 水 酸碱性 弱 碱 与稀盐酸反应 Fe(OH)2+2HCl = FeCl2+2H2O　 Fe(OH)3+3HCl = FeCl3+3H2O 受热分解 - 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O　 制法 Fe2++2OH- = Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓ 稳定性 不稳定，易被氧化为Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3　 稳定 归纳总结 如何制备较为纯净的Fe(OH)2? 如何使制备的Fe(OH)2长时间不被氧气氧化？ 学习任务3 铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2的制备 问题2:NaOH溶液为什么要煮沸后才能使用? 问题3:生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么? 目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2将Fe(OH)2氧化。 Fe(OH)2沉淀很容易被氧气氧化，长滴管插入溶液液面以下，可防止Fe(OH)2与氧气接触而被氧化。 问题1:改进装置①中加入少量苯的目的是什么? 苯的密度比水的密度小，且难溶于水，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的液面可隔绝下层液体与空气，防止O2将Fe(OH)2氧化。 学习任务3 铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2的制备 问题4:改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么? 铁粉与稀硫酸反应生成的H2排除了装置内的空气,同时试管内剩余的H2起到保护气的作用,防止O2将Fe(OH)2氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。 改进装置 改进装置 问题5:改进装置③中，如何操作就能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀? 先打开止水夹a,利用反应产生的H2将装置内的空气排出,待导管b排出的气体验纯后,再关闭止水夹a,产生的H2使试管A中气压大于外界气压,把试管A中的液体压入试管B中,新生成的FeSO4与NaOH溶液反应得到Fe(OH)2白色沉淀。 学习任务3 铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2的制备 问题6：如何得到稳定的白色的氢氧化亚铁沉淀？ 除去试管和溶液中的氧气，创造无氧环境 (1)Fe2＋必须是新制的，并放入铁粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋。 (2)除去溶液中溶解的O2，其方法是用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱溶液。 (3)在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯进行液封或用非氧化性气体排掉反应体系内的空气。 (4)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱液。 课堂练习 1. 下列有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是( ) A. Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色固体 B. Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C. Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解 D. Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象 C 2.下列变化中不可能通过一步反应完成的是( ) A. Fe2O3→Fe(OH)3 B. FeCl2→Fe(OH)2 C. Fe→Fe3O4 D. Fe(OH)2→Fe(OH)3 A 总结 铁及其化合物的转化 一、同价态铁元素之间的转化 1.Fe2+的化合物之间的转化 FeO → Fe2+ Fe(OH)2 ① ② ③ 写出下列反应的离子方程式： ①_______________________________ ②_______________________________ ③_______________________________ FeO+2H+ = Fe2++H2O Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 Fe(OH)2+2H+ = Fe2++2H2O 2.Fe3+的化合物之间的转化 Fe2O3 → Fe3+ Fe(OH)3 ① ② ③ 写出下列反应的离子方程式： ①_______________________________ ②_______________________________ ③_______________________________ Fe(OH)3+3H+ = Fe3++3H2O Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O　 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 总结 铁及其化合物的转化 二、同价态铁元素之间的转化 Fe Fe2+ Fe3+ 弱氧化剂 H+、Cu2+ 强氧化剂 Cl2 还原剂：Fe、Zn、KI 氧化剂：Cl2、O2、KMnO4 还原剂 Zn 强还原剂 本课结束 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$