3.1.1铁的单质与氧化物 课件-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

年 级：高一 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 课时 3.1.1铁的单质、氧化物 第三章铁与金属材料 【学习目标】 1.通过铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，增强化学服务社会的责任意识。 2.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识。 新课导入 陨铁兵器（使用最早的铁器） 来自太空的铁 铁在自然界中仅在陨铁中以游离态形式存在 丹霞地貌是厚层红色砂岩、砾岩所构成，因岩层呈块状结构和透水的垂直结构，经流水向下侵蚀及重力崩塌所形成。 丹霞地貌的岩层的红色正是因其含Fe2O3而呈现。 地质奇观中的铁元素 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。 人体中的铁元素 红色涂料 Fe2O3 铁锅 添加Fe粉的燕麦片 打印机墨粉中添加导磁性的Fe3O4 补铁剂—乳酸亚铁等 净水剂—高铁酸钾 生活中的铁元素 FeCl3·6H2O Fe粉 FeSO4·7H2O （绿矾） Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe3O4 Fe2O3 FeO Na2FeO4 FeSO4溶液 Fe(NO3)3溶液 实验室中的铁元素 价类二维图意识的形成 +3 +2 0 单质 氧化物 氢氧化物 盐 Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2+ Fe3+ 物质类别 元素价态 Fe(SCN)3 K3[Fe(CN)6] +6 FeO42- 配位 化合物 【探究新知】 阅读教材74页方法引导，掌握学习铁元素及其化合物性质的思路和方法。 一、铁的单质1、自然界中的铁（铁的存在）(1)游离态：像陨铁中的铁那样以 形态存在(2化合态：以 价和 价 的形态存在，铁元素在地壳中的含量仅次于 、 和 ，居第四位 单质 ＋2 ＋3 化合物 氧 硅 铝 2、铁的物理性质： 铁是一种有金属光泽的 金属，有良好的 和 。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。密度是7.68g·cm－3，熔点是1535℃，沸点是2750℃，粉末为黑色。铁能被 吸引。 特别说明：由于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。 银白色 导热性 延展性 磁铁 了解铁的发展史 铜柄铁剑 我国目前发现最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。 战国时期最大的铁器——长方形铁炉 战国中期以后，铁制工具、炼钢工艺在社会生产中发挥了巨大的作用。 3、铁的冶炼 工业炼铁是用还原剂把铁从矿石中还原出来，其主要原料有铁矿石，焦炭，石灰石和热空气。发生的主要反应有：C + O2 CO2; 2C + CO2 2CO ; Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2加入的石灰石的目的是将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3而除去CaCO3 2CaO + CO2 CaO+ SiO2 == CaSiO3 4、铁的化学性质 学习具体化学物质的性质时，常常从 和 角度考虑。从物质类别来看铁是一种活泼的金属单质，具有金属单质的通性：①与酸反应，②与非金属单质反应③与某些盐反应；从元素价态来看，单质铁具有较强的 。（1）、与非金属单质反应(1)Fe与O2的反应： (火星四射、剧烈燃烧、放出大量的热、生成黑色的固体)(2)Fe在氯气中燃烧： (产生棕黄色的烟) (3)Fe与硫的反应： . 元素价态 物质类别 还原性 3Fe＋2O2 Fe3O4 2Fe＋3Cl2 2FeCl3 Fe＋S FeS 3、Fe与酸的反应(1)与非氧化性酸 与稀盐酸、稀硫酸反应： .(2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应常温下，铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫酸、浓硝酸将铁的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层莫阻止了酸与内层金属的进一步反应。但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应①少量的铁与稀硝酸反应： . 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应： .②过量的铁与稀硝酸反应： .③少量的铁与浓硝酸共热： . Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑ Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑ Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Fe＋6HNO3(浓) Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 4、与盐溶液反应：(1)与硫酸铜溶液的反应： .(2)与FeCl3溶液的反应： . 小结：由于铁的化合价常见的有 价，当它遇到强氧化剂（如氯气、氧气、硝酸等）会被氧化到 价，如果遇到的是较弱的氧化剂（如硫，H+等），会被氧化为 价。 +2、+3 Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu Fe＋2FeCl3=3FeCl2 Fe＋2Fe3+=3Fe2+ +3 +2 【小结1】铁的氧化 Fe Fe2+ Fe3+ 强氧化剂 弱氧化剂 Br2、Cl2、稀HNO3、浓HNO3、浓硫酸等 S、I2、H+、Cu2+、Fe3+等 Fe Fe与Cl2的反应，无论Cl2用量多少，均生成FeCl3 ① ② ③ 加热 思考交流：在钢铁厂的生产中，炽热的铁水注入模具之前，模具为什么必须进行充分的干燥处理？ ① 从理论上来说，铁是否具备与水反应的可能性？ ② 利用下表信息，推测铁与水作用的产物？ 5、与水蒸气反应 实验装置 操作及 现象 实验结论 装置Ⅰ 用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气，反应结束 ，试管内固体仍为黑色 红热的铁能与水蒸气反应，化学方程式： 装置Ⅱ 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气，反应结束 ，试管内固体仍为黑色 红热的铁能与水蒸气反应，化学方程式： 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 实验探究铁粉与水蒸气的反应 改进点：1. 改变水蒸气的生成方式；2. H2的收集、检验方式。 生成水蒸气 排水法收集H2 向下排空气法 短进长出收集 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？ H2 实验说明：①铁与水蒸气的反应实验中，湿棉花的作用是加热时可产生水蒸气，与铁粉反应生成氢气。 ②铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁与冷水、热水都不能反应。③常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀，产生铁锈。 【小结2】金属与水反应的规律 3Fe + 4H2O(g) === Fe3O4 + 4H2 高温 Mg + 2H2O === Mg(OH)2 + H2↑ 100℃ 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 金属性越强，与水反应越容易，反应条件越低，现象越剧烈。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 与冷水反应 与热水反应 与水蒸气反应 不与水反应 碱 和 H2 氧化物 和 H2 【课堂练习1】1.判断正误(1)铁是人体中必需微量元素（ ）(2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋（ ）(3)常温下，铁与水反应生成氢氧化亚铁与氢气（ ）(4)铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成Fe3O4（ ）(5)分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法（ ）(6)1 mol Fe与水蒸气高温下反应转移3(8) mol电子（ ） √ × × √ × √ 2．把铁片分别放入下列溶液后，铁片溶解而溶液质量增加，但无气体产生，此溶液是（ ）A．稀盐酸 B．AgNO3溶液 C．FeCl3溶液 D．Cu(NO3)2溶液 3、下列盐既可以通过金属与酸反应得到，也可以通过金属与单质反应得到的是 ( )A. FeCl3 B.FeCl2 C.MgCl2 D.CuCl2 4、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁离子生成的是 ( )A.硫酸 B.硝酸锌 C.硫酸锌 D.氯化铜 C C B 二、铁的重要化合物1、铁的氧化物阅读教材71页内容，填写下表：（1）、物理性质比较 氧化物性质比较 俗称 颜色状态 铁的价态 水溶性 FeO Fe2O3 Fe3O4 —— 黑色粉末 ＋2 不溶于水 铁红 红棕色粉末 ＋3 不溶于水 磁性氧化铁 黑色晶体 ＋2、＋3 不溶于水 红砖和青砖都是日常生活中常见的建筑材料。两者颜色不同是其中所含的铁的氧化物不同，将用黏土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外向内烧透，停火，使砖和窑体慢慢冷却下来，在这个过程中，由于空气充足，砖坯中的铁元素被氧化成Fe2O3（棕红色）使砖呈现红色。如果烧制砖瓦时，向窑内添加大量的煤炭后封窑1天，从窑顶向下慢慢浇水7天，水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应产生大量的还原气体（H2和CO）他们把Fe2O3又逐渐还原成为Fe3O4而制得青砖。氧化铁(Fe2O3)俗称铁红，常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料. （2）化学性质从价态来看：(Fe2+)处于中间价态既有 ，但以还原性为主；(Fe3+)处于最高价，只有氧化性。A、稳定性①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4： 。②Fe2O3和四氧化三铁很稳定B、与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物，与非强氧化性酸反应生成Fe2＋和Fe3＋①FeO与盐酸反应： 。 ②Fe2O3与盐酸反应： 。③Fe3O4与盐酸反应： 。 氧化性又有还原性 6FeO＋O2 2Fe3O4 FeO＋2HCl=FeCl2＋H2O ；FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O；Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8HCl=FeCl2＋2FeCl3＋4H2O； Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C、与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应①FeO与稀硝酸反应： ； ； ②Fe2O3与稀硝酸反应： ； ；③Fe3O4与稀硝酸反应： ； ； 3FeO＋10HNO3 = 3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O 3FeO＋10H＋＋NO3－ = 3Fe3＋＋NO↑＋5H2O Fe2O3＋6HNO3 = 2Fe(NO3)3＋3H2O Fe2O3＋6H＋ = 2Fe3＋＋3H2O 3Fe3O4＋28HNO3 = 9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O 3Fe3O4＋28H＋＋NO3－ = 9Fe3＋＋NO↑＋14H2O D、与还原性酸(如：HI)的反应①FeO与HI反应： 。 ②Fe2O3与HI反应： ； ； ③Fe3O4与HI反应： ； ； 小结：从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价，Fe2O3、Fe3O4遇还原性酸(如：HI)发生氧化还原反应，＋3价的铁均被还原成＋2价 FeO＋2HI = FeI2＋H2O ； FeO＋2H＋ = Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6HI = 2FeI2＋I2＋3H2O； Fe2O3＋6H＋＋2I－ = 2Fe2＋＋I2＋3H2O Fe3O4＋8HI = 3FeI2＋I2＋4H2O Fe3O4＋8H＋＋2I－ = 3FeI2＋I2＋4H2O （3）主要用途： 氧化铁俗称铁红，常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料，Fe3O4制磁铁及炼铁原料。 【资料卡片】靶向给药 磁靶向药物输送系统是近年来发展起来的一种新型靶向药物输送系统，载药磁性纳米粒子可以通过外加磁场准确地定位到靶向病灶部位，然后药物以受控方式（如pH、温度等）缓慢定位释放，集中在靶区发挥作用。在提高靶区药物浓度的同时减轻了对正常组织的损伤，从而降低其生理毒性,提高药效,故又被称为“磁控导弹”。采用水热法合成粒径均匀、孔径均一的多孔Fe304纳米颗粒，这种靶向给药系统比传统的化学疗法拥有极大的优势，其中粒子的孔径有利于药物的存储和释放，对紫杉醇的载药量达20.2%，生物相溶性好。制备肽类树枝状分子改性的磁性纳米药物载体，以阿霉素为模型，药物通过pH敏感的腙键与聚（L-谷氨酸）树状分子上的官能团结合，将药物负载到磁纳米粒表面，药物释放研究发现，载药颗粒具有良好的pH响应性，在pH=7.4时释放较慢，而在pH=5.0的微酸性环境释放较快。   【课堂练习2】1．下列物质可用于生产红色颜料的是( )A．FeO B．Fe2O3 C．FeS D．Fe3O4 2．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入4 mol/L的稀硝酸250 mL时，混合物恰好完全溶解并放出3.36 L NO气体(标准状况)。若用足量CO在加热下还原相同质量的该混合物，则反应掉的CO物质的量为( ) A．0.1 mol B．0.15 mol C．0.16 mol D．0.2 mol B D 3．铁是一种重要的金属材料，它的单质及化合物在生产生活中应用广泛。 (1)铁元素有三种常见的氧化物，分别是 FeO、Fe2O3、Fe3O4.其中具有磁性的是 ，可作为红色颜料的是 。 (2)某补铁口服液中含有 Fe2＋，为检验其是否被氧化变质，可取少量该口服液，向其中 滴加 KSCN 溶液，若溶液变为 色，则说明其已变质。向该口服液中加入维生素 C可防止其被氧化变质，此过程中利用了维生素C的 性。 (3)FeCl3可作为铜电路板的腐蚀液，其反应原理为Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2和CuCl2，该反应的化学方程式为 。向反应后的溶液中加入 ，可回收 Cu，并得到FeCl2溶液。 铁粉 Fe3O4 Fe2O3 红 还原 Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 【课后作业】