3.1.1 铁的单质和氧化物 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 铁的单质和氧化物 素养目标 宏观辨识与微观探析： 能依据物质类别和元素价态列举铁元素的典型代表物。能利用离子反应、氧化还原反应等概念对铁及其化合物的相关反应进行分类和分析说明。 证据推理与模型认知： 能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测铁及其化合物的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。 科学探究与创新意识： 结合应用实例，将铁和铁的氧化物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。 壹 贰 2. 铁的物理性质 1. 铁元素在自然界中的分布 知识导航 本节难点 3. 铁的化学性质 叁 本节重点 4. 铁的氧化物 四 4 课堂导入 请你判断！一位病人的化验单上显示指标如下，你是医生得出什么结论？ 判断其为缺钙，同时缺铁性贫血 4 课堂导入 你知道吗？铁是人体必需的微量元素中含量最多的一种，人体含铁量是多少呢？ 铁从哪儿来呢？ 【资料卡片】P70 人体中的铁元素 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。人体内的含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。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。 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。一般蔬菜中铁的含量较少，吸收率也低，但我国膳食中一般食用蔬菜量很大，仍为铁的重要来源。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施，以减少缺铁性贫血问题的发生。 5 配料表中的还原铁是不是铁的单质呢？该如何验证？ 请你思考！网上曾流传出一段视频，有网友竟用吸铁石从麦片 中吸出了铁粉。这是不是不法商家添加的呢？ 6 那么营养麦片中添加铁粉的目的是什么呢？ 课堂导入 知识点1：铁元素在自然界中的分布 1.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 7 知识点1：铁元素在自然界中的分布 2.铁元素在自然界中的分布 丹霞地貌的岩层因Fe2O3而呈红色 8 知识点1：铁元素在自然界中的分布 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位 O Si Al Fe 地壳中元素含量递减 2.铁元素在自然界中的分布 9 知识点1：铁元素在自然界中的分布 3.我国的“ 铁文化 ” 我国目前发现最早的人工冶铁制品是河南三门峡出图的西周晚期的玉柄铁剑，这说明西周晚期我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。 10 知识点1：铁元素在自然界中的分布 请你想想！你还记得炼铁高炉内发生的化学反应吗？ 用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来 Fe2O3＋3CO======2Fe＋3CO2 高温 铁的性质如何？ 11 知识点2：铁的物理性质 ①有延展性和导热性。 ②能导电，但其导电性不如铜和铝。 ③能被磁铁吸引。 ④熔点：1535℃； 沸点：2750℃； 密度：7.86g/cm3。 12 知识点3：铁的化学性质 Fe Fe＋CuSO4 FeSO4＋Cu Fe＋2HCl FeCl2＋H2↑ 3Fe＋2O2 Fe3O4 点燃 基于物质类别研究单质的性质 铁的化学性质如何？ 13 知识点3：铁的化学性质 1.铁元素价类二维图 物质类型角度 金属单质 与非金属单质反应 与酸溶液反应 与某些盐溶液反应 14 知识点3：铁的化学性质 请你思考！观察化学反应方程式，铁的化合价变化有何异同？ 思考与讨论 我们学习过铁与一些物质的反应。在铁与氯气的反应，铁与盐酸的反应，铁与硫酸铜溶液的反应中，铁的化合价的变化有何异同？为什么会有这样的异同？ Fe + 2HCl===2FeCl2 + H2↑ 2Fe + 3Cl2====2FeCl3 点燃 Fe + CuSO4====FeSO4 + Cu 15 知识点3：铁的化学性质 2.元素价态角度 2Fe+3Cl2 ====2FeCl3 点燃 Fe FeCl3 化合价升高 0 +3 Fe FeCl2 化合价升高 0 +2 Fe+CuSO4====FeSO4+Cu Fe 化合价升高 0 +2 FeSO4 为什么有的化学方程式中铁的化合价变成+2，有的变成+3？ 16 知识点3：铁的化学性质 2.元素价态角度 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-2e-→Fe2+ Fe-3e-→Fe3+ Fe Fe2+ Fe3+ 强氧化剂 弱氧化剂 Cl2、HNO3等 S、H+、Cu2+等 17 知识点3：铁的化学性质 物质类别（x) 单质 氧化物 碱 盐 元素 价态(y) 0 +2 +3 Fe3+ Fe2+ Fe Fe3O4 HCl、S、I2、Cu2+ 加弱氧化剂 Cl2、Br2、 O2 加强氧化剂 2.元素价态角度 18 知识点3：铁的化学性质 3.铁的化学性质 (1)与非金属单质反应 铁是一种较活泼金属，具有还原性。 3Fe＋2O2===Fe3O4 点燃 Fe＋S===FeS 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 19 知识点3：铁的化学性质 3.铁的化学性质 (2)与酸反应 Fe＋2H+= Fe2+＋H2↑ (3)与盐反应 Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+ 20 知识点3：铁的化学性质 (3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　　) (2)根据铁与Cl2、S反应的条件可以判断Cl2、S的氧化性强弱(　　) (1)FeS、FeCl2、FeCl3均可以通过单质化合得到(　　) × × × (4)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同 ( ) × 21 知识点3：铁的化学性质 请你思考？通过钠和水的反应，可知水是一种较弱的氧化剂。结合生活常识以及以下材料，预测水能氧化铁吗？ 铁和冷水不反应 铁和热水不反应 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，不得留有水。 这是为什么呢？ 提示：铁与水会反应吗？ 22 知识点3：铁的化学性质 请你思考！若铁在高温下能与水反应，根据所学知识预测产物。 预测铁与水反应的产物 2Na+2H2O==2NaOH+H2↑ 通过钠和水的反应，可知水是一种较弱的氧化剂 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 类比钠的性质，Fe是氢之前的金属，与水反应能不能置换出氢气？ Fe+H2O Fe(OH)3+H2↑ ? Fe(OH)3 Fe2O3 （500℃以上分解） 23 知识点3：铁的化学性质 根据材料，在高温下，铁可能与水发生反应。 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 Fe(OH)3 Fe2O3 （500℃以上分解） Fe+H2O Fe3O4+H2↑ ？ 3.铁的化学性质 (4)预测铁与水反应的产物 24 知识点3：铁的化学性质 请你思考！如何设计实验验证你的想法？ 研究物质性质的一般程序 性质预测 设计方案 得出结论 实验探究 【思考与讨论】 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。 25 知识点3：铁的化学性质 观察并通过实验验证你的预测的准确性（铁能与水及产物） 26 知识点3：铁的化学性质 (5)铁与水蒸气的反应 ①实验时，是先加热湿棉花 还是先加热还原铁粉？ ②点燃肥皂液时有什么现象？ ③该实验中湿棉花的作用是什么？ 27 知识点3：铁的化学性质 (5)铁与水蒸气的反应 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。 现象:加热时试管内铁粉红热，生成黑色固体，点燃肥皂泡可听到爆鸣声,生成的产物不是氧化铁。 3Fe + 4H2O(g)====Fe3O4 + 4H2 高温 28 知识点3：铁的化学性质 请你说说！此装置有什么缺点？如何改进？ 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？ 设计铁与水反应实验装置 水蒸气发生器 改进点：1.改变水蒸气的生成方式 2.氢气的收集方式 气体检验收集装置 29 知识点3：铁的化学性质 (6)铁与水反应实验装置的改进 30 课堂小结 铁的化学性质 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↑ 3Fe + 4H2O(g)====Fe3O4 + 4H2 31 点燃 点燃 高温 Δ Δ 知识点4：铁的氧化物 【思考】铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（ FeO ）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。观察三者的外观，并对其作出描述。推测这三种氧化物有什么相同的化学性质和不同的化学性质，并说出你的推测依据？ Fe3O4 FeO Fe2O3 化学式 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 化合价 +2 +3 +2 +3 32 知识点4：铁的氧化物 【方法导引】 认识元素及其化合物性质的视角 物质类别和元素价态，是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。 基于物质类别和元素价态，可以预测物质的性质。 例如，对于Fe2O3,从物质类别来看，它属于金属氧化物，据此可以预测它可能与酸发生反应;从元素价态来看，Fe2O3 中铁元素的化合价是+3价，为铁元素的高价态，据此可以预测它具有氧化性，可能与具有还原性的物质发生反应。 基于物质类别和元素价态，还可以设计物质间转化的途径。例如，要想从单质铁获得FeSO4，既可以基于物质类别设计从金属单质与酸反应获得，也可以通过金属单质与盐的置换反应获得;还可以基于元素价态设计单质铁与+3价铁反应得到+2价铁。 33 知识点4：铁的氧化物 1. 按性质划分，铁的氧化物属于哪个类别的氧化物？ 2. 按元素价态从氧化性和还原性角度分析，铁的氧化物具有什么性？ 三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。 从价态的角度分析， FeO、 Fe3O4既有氧化性又有还原性， Fe2O3主要有氧化性。 34 知识点4：铁的氧化物 3.物理性质 化学名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 铁元素化合价 俗称 —— 色、态 水溶性 FeO Fe2O3 Fe3O4 +2 +3 +2、+3 铁红 磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 均不溶于水 35 知识点4：铁的氧化物 4.化学性质 FeO 物质类型角度 元素价态角度 氧化性 碱性氧化物 FeO+ 2H+ = Fe2+ + H2O FeO+CO === Fe+CO2 还原性 6FeO+O2 == 2Fe3O4 Fe2O3 物质类型角度 元素价态角度 强氧化性 碱性氧化物 Fe2O3 + 6H+ = Fe3+ + 3H2O 2Fe(OH)3==Fe2O3 + 3H2O Fe2O3+3CO === 2Fe+3CO2 36 知识点4：铁的氧化物 4.化学性质 Fe3O4 物质类型角度 元素价态角度 特殊氧化物 Fe3O4 + 8H+= Fe2+ + 2Fe3++4 H2O 氧化性 还原性 Fe3O4+4CO ==3Fe+4CO2 Fe3O4 和硝酸反应等 氧化亚铁是一种黑色粉末，不稳定，受热会转化为四氧化三铁 6FeO + O2 2Fe3O4 37 知识点4：铁的氧化物 5.铁的氧化物的用途 ①铁的氧化物是冶炼铁的原料 ②Fe2O3 红色油漆和涂料 ③Fe3O4 制录音磁带和电讯器材，打印机或复印机的墨粉 38 谢谢观看 THANKS $$