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 课堂导入 铁锅 补铁保健品 （硫酸亚铁、乳酸亚铁等） 生活中的铁元素 涂料 Fe2O3 课堂导入 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。 记忆力、免疫力、对温度的适应力下降、贫血 人体内的含铁化合物 缺铁会造成 富含铁元素食物 菠菜、猪肝、红枣、木耳等 功能性铁：参与氧的运输 储存铁：与一些酶结合 课堂导入 实验室中的铁元素 FeCl3 · 6H2O 还原铁粉 FeSO4 · 7H2O （绿矾） FeSO4溶液 FeCl3溶液 自然界中的铁元素 （1）存在 一、铁的存在和含量 游离态（单质）：陨铁 陨铁（Fe） 赤铁矿（Fe2O3） 黄铁矿（FeS2） 磁铁矿（Fe3O4) 菱铁矿 (FeCO3) 化合态：以 +2 价和 +3 价化合物的形式存在与矿石中 丹霞地貌的岩石 铁元素在地壳中的含量排在第四位 含Fe2O3而呈红色 （2）含量 地壳中元素含量递减 O Si Al Fe Ca 一、铁的存在和含量 丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色 二、铁的冶炼 人类对铁的应用和生产历史 春秋初年 铜柄铁剑 战国中期 铁质工具 隋唐年间 用煤炼铁 现代工业 高炉炼铁 铁 是目前产量最大、使用最广泛的金属 人类最早使用的铁器，是来自太空的陨铁。我国春秋时代晚期已炼出可供浇铸的液态生铁，隋唐年间开始用煤炼铁，明代已能用焦炭冶炼生铁 用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来 Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2 高温 二、铁的冶炼 高炉炼铁 三、铁的物理性质 铁 粉 铁 片 （1）颜色 状态： 银白色 金属光泽 （2）密度： ρ = 7.87 g/cm3 （3）硬度： 质软 （4）熔点 沸点： 1538°C 2861°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 （粉末为黑色） （其导电性不如铜和铝） 铁粉的晶体几何形状被破坏，铁粉没有吸收完的光被漫反射，能够进入人眼的可见光很少，所以呈黑色。金属小颗粒能反射光线。 四、铁的化学性质 根据铁原子结构示意图。从物质类别和价态角度，预测铁的性质。 Fe3+ Fe2+ 与 非金属单质 反应 与 酸溶液 反应 与 某些盐溶液 反应 Fe 物质类别 元素价态 金属单质 强还原性 强氧化剂 Cl2 等 弱氧化剂( S、H+、Cu2+ ) 金属单质的“化学通性”与非金属单质O2、Cl2、S发生化合，与酸（H+）置换出H2（部分），与盐溶液置换出更不活泼金属（绝大多数）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。 四、铁的化学性质 1、与某些非金属单质反应 （1）与 O2 反应 3Fe＋2O2 === Fe3O4 点燃 剧烈燃烧，火星四射 ② 点燃： ① 空气中缓慢氧化生成铁锈： 剧烈燃烧，生成棕褐色烟 Fe＋S === FeS 生成黑褐色固体 2Fe＋3Cl2 === 2FeCl3 氧化性：Cl2 > S （2）与 Cl2 反应 （3）与 S 反应 （黑色） Fe2O3（红棕色） 铁与氯气在点燃条件下反应生成氯化铁，铁与硫加热反应生成硫化亚铁，根据反应产物可判断Cl2、S的氧化性的强弱。 四、铁的化学性质 2、与酸反应 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 ↑ 产生气泡，放热，生成浅绿色溶液 （1）与非氧化性酸反应（ HCl、稀H2SO4 ) （2）与氧化性酸反应（ HNO3、浓H2SO4 ) ① 与足量的稀HNO3 反应 Fe + 4HNO3 == Fe(NO3)3+NO↑ +2H2O ② 与少量的稀HNO3 反应 3Fe + 8HNO3 == 3Fe(NO3)2+2NO ↑+4H2O ③ 常温下，铁、铝遇冷的浓H2SO4、浓HNO3产生钝化现象 常温下不反应，加热会反应 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。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 3、与盐溶液反应 （1）与CuSO4溶液反应 Fe+CuSO4 == FeSO4+Cu Fe + Cu2+ == Fe2++ Cu （2）与FeCl3 溶液反应 Fe + 2FeCl3 == 3FeCl2 Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+ 还原性 氧化性 中间价态 铁丝上有红色物质生成， 蓝色溶液逐渐变为浅绿色 知识小贴士： 一般活泼的金属可以将不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来。 Na、K等能与冷水发生剧烈反应的金属，遇盐溶液时先与水发生置换反应。 四、铁的化学性质 钠与铁的性质对比 铁 钠 非金属单质 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 3Fe + 4O2 Fe3O4 2Na + Cl2 2NaCl 4Na + O2 = 2Na2O 2Na + O2 Na2O2 酸 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ 2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑ 盐溶液 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 2Na + CuSO4 +2H2O = Na2SO4 + Cu(OH)2 + H2↑ 水 ? 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 铁与水能反应吗？ 在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，为什么模具必须进行充分的干燥处理，否则会有嘶嘶响声？ （已知钢水温度大概1500℃） 铁与水蒸气反应 钢水注入干燥的模具 因为铁与水在高温的条件下能够反应。 Fe + H2O → + 生成物分析： Fe3+ 或 Fe2+ H2 根据生活常识我们知道，铁与水在常温下是不反应的。容易发生爆炸 铁粉 FeO Fe2O3 Fe3O4 Fe(OH)2 Fe(OH)3 黑色 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 白色 红褐色 受热 不分解 不稳定， 在高温下可被水蒸气或者O2氧化 6Fe2O3=4Fe3O4+O2↑ 高温下比Fe2O3稳定 受热 易分解 500 ℃ 分解为Fe2O3 根据下列表格判断氧化产物 产物为 Fe3O4 铁与水蒸气反应 水蒸气的产生装置 水蒸气与铁粉的反应装置 气体产物检验装置 H2为什么不加 “↑”符号 思考与讨论 ① 如何验证气体产物？ ② 进行还原铁粉与水蒸气反应并验证气体产物，其实验装置应有几部分 构成？ 铁与水蒸气反应 Fe + H2O(g) Fe3O4 + H2 高温 铁与水蒸气反应 操作及现象： 铁粉逐渐红热，蒸发皿中产生大量的肥皂泡，点燃气泡会发出爆鸣声，反应后试管内固体为黑色。 实验结论： 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 作用：收集氢气 作用：提供水蒸气 水蒸气的产生装置 水蒸气的与铁粉的反应装置 气体产物的检验装置 酒精灯的火焰可用防风罩套住：提高温度，加热效果更好 思考：从水蒸气生成方式和氢气的检验方式角度思考，如何改进实验装置？ 生成水蒸气 短进长出收集 H2 向下排空气法 排水法收集 H2 铁与水蒸气反应 改进点：1.改变水蒸气的生成方式 2.氢气的收集、检验方式 碱石灰是无水氯化钙。石棉绒：增大水蒸气与Fe粉接触面积，使反应充分进行 A作用： 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 碱石灰（无水CaCl2） B方程式： A处酒精灯和B处酒精喷灯点燃的顺序： 碎瓷片： 先点燃酒精灯，后点燃酒精喷灯 收集H2并检验其纯度 点燃E处酒精灯之前应进行的操作： 产生水蒸气 防止加热 时液体暴沸 D作用： E现象： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu …… 与冷水剧烈反应生成 碱和氢气 与热水反应生成 碱和氢气 不与水反应 高温下与水蒸气反应生成 氧化物和氢气 1、活泼金属如K、Na等可与冷水迅速剧烈反应(放热反应)，生成可溶性碱和H2 2、Mg与冷水反应缓慢，但在加热条件(或用沸水)， Mg与水的反应加快。Al与冷水很难反应，与沸水反应缓慢。 扩展：金属与水反应的一般规律 3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up18(高温))Fe3O4＋4H2 $$