3.1.1+3.1.2铁的单质及氧化物 课件-2025-2026学年高一上学期人教版化学必修第一册

3.1.1铁的单质 铁是世界上产量最大、使用最广泛的金属 铁的存在及冶炼 1、存在形式 ①游离态：铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在 人类最早使用的铁，来自太空中的陨铁 ②化合态：铁在自然界中主要以+2价和+3价的形态存在于矿石中 赤铁矿Fe2O3 铁的存在及冶炼 2、铁在地壳中的含量 铁元素在地壳中的含量排在第四位，仅次于氧、硅、铝， 是含量第二多的金属元素 铁的存在及冶炼 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土的西周晚期玉柄铁剑，这说明西周晚期我国已掌握了冶铁技术。 中国在春秋战国之交时，正式进入铁器时代 战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用 北宋时期，民间的打铁花民族活动一直流传至今，是我国现代重要的非物质文化遗产之一 玉柄铁剑(西周) 铁的存在及冶炼 4、高炉炼铁 工业炼铁的原理是用还原剂把铁从铁矿石中提炼出来 高温 C + O2 ==== CO2 CO2 + C ==== 2CO 高温 Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2 高温 铁的物理性质 结合铁在生活中的不同用途，请归纳铁的物理性质？ 铁的物理性质 1、颜色状态 纯铁银白色，有属光泽的固体 2、熔、沸点 铁粉是黑色 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。 熔点：1535℃；沸点：2750℃ 3、密度 7.86 g/cm3 4、金属共性 延展性、导热性、导电性 金属导电性顺序： 铅<铁<铝<金<铜<银 5、特性 具有导磁性，能被磁铁吸引 抗腐蚀能力强 纯铁质软 课堂练习 【导学案】P80 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)铁元素性质活泼,自然界中不存在单质铁。(　 　) (3)铁能被磁铁吸引,则任何金属都能被磁铁吸引。(　 　) (4)铁元素在地壳中的含量排在第2位。(　 　) × × × 铁的化学性质 从物质类别和化合价的角度分析铁的化学性质？ Fe 物质类型角度 元素价态角度 金属单质 还原性 与非金属单质反应 与酸溶液反应 与某些盐溶液反应 +2价 +3价 铁的化学性质 (一)与非金属单质反应 1.与O2反应 3Fe＋2O2===Fe3O4 点燃 剧烈燃烧，火星四射， 放出大量的热，产生黑色固体 铁在潮湿的空气中易被腐蚀， 生成铁锈，Fe2O3·xH2O 4Fe＋3O2===2Fe2O3 2.与Cl2反应 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 剧烈燃烧， 生成棕色烟 3.与S反应 Fe＋S===FeS 生成黑褐色固体 氧化性强弱：Cl2>O2>S 根据产物中铁的价态，可以比较出的Cl2、O2、S氧化性强弱顺序为： +2 +3 +2、+3 铁的化学性质 (二)与酸反应 1.与盐酸、稀硫酸等(非氧化性酸)反应： Fe＋2H+ === Fe2+ + H2 ↑ 2.与氧化性酸反应时： (1)常温下，铁遇到冷的浓硫酸、浓硝酸时发生钝化， 表面生成致密的氧化膜 (2)加热时，可被氧化成Fe3+ 2Fe＋6H2SO4(浓) === Fe2(SO4)3 ＋ 3SO2 ↑+ 6H2O 铁的化学性质 (三)与盐反应 Fe＋CuSO4 = FeSO4＋Cu 1.与硫酸铜溶液等不活泼金属盐溶液发生置换反应 Fe＋Cu2＋ = Fe2＋＋Cu 曾青得铁则化为铜 2.与铁盐发生归中反应 Fe＋2FeCl3 = 3FeCl2 Fe＋2Fe3＋ = 3Fe2＋ 铁的化学性质 【思考与讨论】 我们学习过铁与一些物质的反应，例如，铁与氯气的反应，铁与盐酸的反应，铁与硫酸铜溶液的反应等。在上述三个反应中，铁的化合价的变化有何异同？为什么会有这样的异同？ 铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，失去2个电子，生成＋2价铁的化合物 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 铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应， 失去3个电子，生成＋3价铁的化合物 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 Fe＋2H+ === Fe2+ + H2 ↑ Fe＋Cu2＋ = Fe2＋＋Cu 课堂练习 【导学案】P82 例1 在给定条件下,下列物质间的转化不能实现的是(　 　)。 A.Fe FeCl3　　　　　　 B.Fe Fe2(SO4)3 C.Fe Fe3O4 D.Fe FeS B 【导学案】P83 随堂检测 1.下列物质中,不能由单质直接化合生成的是(　 　)。 A.FeCl3 B.CuCl2 C.FeCl2 D.Fe3O4 C 铁的化学性质 回忆金属钠的性质，钠可以与水反应，铁是否也可以？ 生活经验告诉我们，在常温下，铁与水不反应 人们使用铁壶烧水，说明铁与热水也不反应 在钢铁厂，炽热的铁水注入模具前， 模具必须进行充分干燥 这是为什么呢？ 铁在高温条件下与水蒸气是否反应？ 铁的化学性质 从氧化还原反应的角度分析，铁是否能与水反应？产物是什么？ 铁具有还原性，可被氧化成+2价或+3价， 水具有氧化性，+1价的H可被还原成0价 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 相关资料： 如何设计铁与水蒸气的反应装置？ 铁的化学性质 (四)与水反应 【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，分析可能的产物。 水蒸气 发生装置 水蒸气与铁粉 反应装置 气体收集和检验装置 1.实验装置： 水蒸气发生装置→反应装置→气体收集和检验装置 ①湿棉花的作用： ②酒精灯上防风罩的作用： ③肥皂液的作用： ④点燃的火柴的作用： 提供水蒸气 收集气体 提高火焰温度 检验气体 铁的化学性质 (四)与水反应 2.实验现象： 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。 3.反应原理： 3Fe＋4H2O(g)=== Fe3O4＋4H2 高温 (“g”为气态，氢气不用气体符号) 失去8/3 e-×3 得到1e-×8 如何验证产物生成Fe3O4？ 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。 铁的化学性质 (四)与水反应 4.实验注意事项： ①反应前应检验装置气密性是否良好 ②试管口应略向下倾斜 ③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，防止铁与氧气反应 ④结束时，先撤导管，再移酒精灯 铁的化学性质 (四)与水反应 【生产知识】 避免：铁水倒入含有水的模具中，水会剧烈沸腾， 铁会与水反应，此时容易引起铁水飞溅， 造成安全隐患，同时产品的品质受到影响 应用：战国时期人们已掌握对熟铁进行渗碳淬火， 通常将金属工件加热到某一温度并保持一段时间， 随即浸入淬冷介质(水)中快速冷却， 以提高金属工件的硬度和耐磨性（称为工件淬火） 铁的化学性质 分析该装置的工作原理，思考可以从哪些方面改进铁与水蒸气的反应装置？ 铁的化学性质 (四)与水反应 5.实验改进： ③氢气的收集、检验方式 ①改变水蒸气的生成方式 ②可利用石棉绒增大铁粉与水蒸气的接触面积 【导学案】 P83 随堂检测 4.某同学欲在实验室中完成铁与水蒸气反应的实验,装置如图甲、乙所示。 课堂练习 已知B中放入的是铁粉与石棉绒的混合物,C中放的是干燥剂,E为酒精喷灯, G为带有铁丝网罩的酒精灯。对比两装置,回答下列问题: (1)如何检查乙装置的气密性? 　。  向H中加入水没过导管口,连接好装置,微热K,若H中导管口出现气泡,停止加热后导管中出现水柱,证明气密性良好(其他合理答案也可)　 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 24 (3)B处发生反应的化学方程式为　 。  (4)该同学认为在乙装置的导管口处点燃反应产生的气体,装置H必不可少,H的作用是　 。  (5)对比甲、乙两装置的B和K,B的优点是 　。  3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　 干燥氢气,降低氢气中水蒸气的含量　 使用石棉绒,增大水蒸气与铁粉的接触面积,使反应充分进行　 课堂练习 (2)乙装置中湿沙子的作用是　 。  提供水蒸气　 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【归纳总结】 一、铁的存在形式及冶炼 二、铁的物理性质 三、铁的化学性质 1.与非金属单质反应(O2、Cl2、S) 2.与酸反应 3.与盐反应 4.与水反应 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　 还原性 金属通性 1.还原铁粉大量用于冶炼金属 少量做食品抗氧化剂 2.铁做阳极进行污水处理 铁的用途 3.由铁制成的各种合金广泛应用于生活、生产、建筑、交通、军事等领域 铁是人体必需的微量元素中含量最多的一种（约4~5克） 缺铁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 铁的用途 人体易吸收Fe2+ 【导学案】 P82 例2 Fe与水蒸气反应的实验装置如图所示。下列说法不正确的是(　 　)。 A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B.装置B中反应的化学方程式是2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2 C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D.点燃D处的气体前必须检验气体的纯度 B 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【导学案】 P83 随堂检测 3.在2.8 g Fe中加入100 mL 3 mol·L-1HCl,Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　 　)。 A.反应转移电子为0.1 mol B.HCl溶液中Cl-数为3NA C.反应后溶液中的Fe3+数目为0.05NA D.反应生成标准状况下的气体3.36 L A 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 30 【导学案】 P83 随堂检测 2.下列说法不正确的是(　 　)。 A.铁与纯氧气或水蒸气反应都能生成四氧化三铁 B.铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应 C.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 D.铁在与盐酸或水蒸气的反应中,都作还原剂 C 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 31 课堂练习 【课本】P77 1.红热的铁与水蒸气反应的化学方程式为___________________________,该反应中氧化剂是_______(填化学式)。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，反应的化学方程式为_______________________，该反应中被还原的物质是_______(填化学式) H2O Cl2 3Fe＋4H2O(g)=== Fe3O4＋4H2 高温 3.下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为+3价的是( ) A. 氯化铁溶液 B.氯气 C.硫酸铜溶液 D.稀盐酸 B 2Fe＋3Cl2===2FeCl3 【归纳总结】 一、铁的存在形式及冶炼 二、铁的物理性质 三、铁的化学性质 1.与非金属单质反应(O2、Cl2、S) 2.与酸反应 3.与盐反应 4.与水反应 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　 还原性 金属通性 3.1.2铁的氧化物 纯铁的抗腐蚀能力较强 但在潮湿的环境中，钢铁非常容易生锈， 尤其在密闭环境中，铁制品吸氧发生氧化反应，导致空气中氧气浓度降低，会引起人窒息 铁锈的成分是什么？铁的氧化物还有哪些？有何用途？ 每年由于钢铁腐蚀所造成的经济损失非常巨大 俗称 铁的氧化物 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 常见矿石 赤铁矿 磁铁矿 —— 颜色状态 一、物理性质 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁红、铁锈 磁性氧化铁(有磁性) —— 水溶性 均不溶于水 铁的氧化物 铁的三种氧化物中，铁元素的化合价分别是多少？ 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 铁元素 化合价 +2价 +3价 【注】Fe3O4中铁元素的化合价既有+2价，也有+3价 + 8 3 可将Fe3O4表示为FeO ∙ Fe2O3 其中+2价铁与+3价铁的个数比为1 ：2 Fe3O4是一种复杂氧化物，不能认为Fe3O4是和FeO的Fe2O3混合物 平均化合价 铁的氧化物 二、化学性质 1.与酸反应 FeO + 2H+ === Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+=== 2Fe3+ + 3H2O 试写出与稀盐酸反应的离子方程式 FeO和Fe2O3都是碱性氧化物 Fe3O4 + 8H+ === Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 【注】Fe3O4 不是碱性氧化物 2.稳定性 Fe2O3、Fe3O4稳定；FeO不稳定，在空气受热，能迅速被氧化成Fe3O4 6FeO + O2=== 2Fe3O4 △ 铁的氧化物 二、化学性质 3.氧化性与还原性 高温 FexOy Fe H2、CO、C、Al等 (1) 铁的氧化物均可被还原剂还原成铁单质 (2) Fe3O4、FeO具有还原性，可被硝酸氧化成Fe3+ (3) Fe2O3只具有氧化性 Fe2O3与HI反应的产物是什么？ Fe2O3 + 6H++ 2I- === 2Fe2+ + I2 + 3H2O 铁的氧化物 三、用途 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 用途 用作色素,如应用于瓷器制作中使釉呈绿色;冶炼铁 用作油漆、涂料,催化剂、抛光剂、冶炼铁 用作磁性材料、电讯器材、烤蓝、冶炼铁 【归纳总结】 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 铁的化合价 俗名   物 理 性 质 颜色状态 溶解性 化 学 性 质 稳定性 与酸反应 共性 用途 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 铁红 磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 难溶于水 难溶于水 难溶于水 不稳定 稳定 稳定 FeO＋2H＋＝ Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋ ＝2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋ ＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 高温下，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，最终生成铁 炼铁，抛光剂，油漆颜料 炼铁、电讯器材、烤蓝 课堂练习 【导学案】P80 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (6)氧化铁、四氧化三铁都具有磁性。(　 　) (7)Fe2O3常用作油漆、油墨的红色颜料。(　 　) (8)FeO、Fe2O3都能溶于水生成相应的碱。(　 　) × √ × 课堂练习 【导学案】P83 例3 四氧化三铁(Fe3O4)的组成可表示为FeO·Fe2O3。下列关于Fe3O4的说法不正确的是(　 　)。 A.Fe3O4中+2价Fe与+3价Fe的物质的量之比为1∶1 B.FeO在空气中受热能迅速被氧化为Fe3O4 C.Fe3O4与盐酸反应的产物中有两种价态的铁 D.Fe3O4俗称磁性氧化铁,常用作磁性材料 A 课堂练习 【导学案】P83 例4 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入300 mL 2 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况)气体,向所得溶液中加入KSCN溶液不变红色(已知Fe3+ 遇KSCN溶液变红色)。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,最终铁的质量为(　 　)。 A.5.6 g　　 B.16.8 g　　 C.22.4 g　　 D.无法计算 B 课堂练习 【固学案】P35 2.铁的常见化合价有+2价和+3价。据研究,铁在浓HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为(　 　)。 A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3 C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3 B 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 课堂练习 【固学案】P35 8.向一定量铁的氧化物FexOy(铁只有+2、+3价)中,加入100 mL 2 mol·L-1稀盐酸,恰好使固体完全溶解,再向所得溶液中通入标准状况下448 mL氯气,恰好能使溶液中的FeCl2完全转化为FeCl3(发生的反应为2FeCl2+Cl2====2FeCl3)。x:y为(　 　)。 A.1∶1 B.2∶3 C.3∶4 D.4∶5 D 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 46 课堂练习 【固学案】P38 8.打印机使用的墨粉中含有Fe3O4,将FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液按一定比例混合,再加入一定量的NaOH溶液,水浴加热,可制得Fe3O4,反应如下:　　　Fe2++　　 Fe3++　　　OH-　　　 Fe3O4+　　　H2O。下列分析不正确的是(　 　)。  A.Fe3O4具有磁性 B.反应中,Fe2+是还原剂,Fe3+是氧化剂 C.从左至右,反应中各物质的化学计量数依次为1、2、8、1、4 D.Fe3O4可与盐酸反应生成Fe2+和Fe3+,所得两种离子的物质的量之比为1∶2 B 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【固学案】P36 11.方法二:FeOOH为红棕色沉淀,可以在碱性溶液中和FeCl2溶液共沉淀制得纳米Fe3O4。乙同学利用如下实验流程制备纳米Fe3O4。 FeCl3·6H2O FeOOH Fe3O4悬浊液 Fe3O4 课堂练习 (3)FeOOH中Fe元素的化合价为　 　,写出第②步反应的离子方程式: 　 。  +3 2FeOOH+Fe2++2OH- Fe3O4+2H2O　 (4)第③步中洗涤Fe3O4固体,检验固体是否洗净的具体操作是 　。  取最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液,如无白色沉淀产生,则已洗涤干净　 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 $