3.1 铁及其化合物 第1课时（培优课件）化学人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物 人教版必修第一册 高效培优系列 第三章 铁 金属材料 第1课时 铁的单质 01 铁的物理性质 铁元素在自然界中的分布 02 知识导航 铁的化学性质 03 目标立纲 1.解铁元素在自然界中的存在形态，知道铁的物理性质 2.能用氧化还原原理进一步认识铁的化学性质，并解释生产中的化学问题 3.用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质 知识目标 1.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 2.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 素养目标 情境启思 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。 人体中的铁元素 情境启思 人体缺少铁元素易引发缺铁性贫血 那么 你知道生活中有哪些富铁食品吗？ 铁元素 在自然界中的分布 01 知识精研 一、铁元素在自然界中的分布 1. 铁元素的存在形态 元素在自然界的存在形式有两种：游离态与化合态 游离态 化合态 铁元素 的存在 铁单质 铁化合物 人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁 地壳中的铁元素主要是以 +2价和+3价化合物的形态存在于矿石中 知识精研 一、铁元素在自然界中的分布 铁在自然界中分布广泛，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 丹霞地貌的岩层因Fe2O3而呈红色 Fe2O3是赤铁矿的主要成分 也是工业冶铁的重要原料 1. 铁元素的存在形态 知识精研 一、铁元素在自然界中的分布 1. 铁元素的存在形态 地壳中的元素含量：氧>硅>铝>铁 铁元素是地壳中含量第4高的元素 铁元素是地壳中含量第2高的金属元素 知识精研 一、铁元素在自然界中的分布 2. 铁的冶炼 【任务1-1】你还记得炼铁高炉内发生的化学反应吗？ 用热还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来 Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2 高温 图3-3 战国时期的铁器—铁火盆 古代“炼铁” 知识精研 一、铁元素在自然界中的分布 2. 铁的冶炼 【任务1-2】铁器时代比铜器时代更晚，参考金属活动性顺序分析原因 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au ① 自然界中铁单质储量少于铜单质 ② 铁的金属活动性比铜强 金属越活泼，越易化合物形式存在，提炼出单质越难 析典破难 【例1】（2026高一下·辽宁鞍山·期中改编）鞍山与本溪，并称辽宁“双子钢城”，因深厚的钢铁底蕴闻名全国。下列关于铁及其合金的说法正确的是（ ) A．在自然界中，铁都以化合态形式存在 B．Fe具有氧化性，可用作食品抗氧化剂 C．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属 D．炼铁时，盛装炽热铁水的模具必须进行充分的干燥 D （1）自然界中存在游离态的铁单质陨铁，铁并非只以化合态形式存在 （2）炽热的铁水遇水会反应生成氢气，易引发爆炸，因此盛装炽热铁水的模具必须进行充分干燥 方法总结 析典破难 【例2】（25-26高一上·吉林·期末改编）下列有关铁及铁合金的说法错误的是（ ) A．铁在自然界中以单质或化合物的形态存在 B．钢为铁碳合金，是目前用量最大、用途最广的合金，其硬度比纯铁大 C．生铁硬度大、抗压，含碳量为0.03%~2% D．人类最早利用的单质铜直接来自于自然界，自然界中也存在单质铁 C （1）因铁在自然界中虽以化合物为主，但单质形态（如陨铁）存在 （2）目前用量最大、用途最广的合金是钢铁，合金的硬度比它的成分金属的硬度大 （3）生铁含碳量为2%～4.5%左右，硬而脆，（高于钢的含碳量0.03%～2%），选项混淆了生铁与钢的含碳量， 方法总结 铁的物理性质 02 知识精研 二、铁的物理性质 1. 铁的物理性质 【任务2-1】通过观察触摸，结合熔沸点数据、金属的物理性质通性， 归纳铁的物理性质 铁的相关数据 熔点：1535℃ 沸点：2750℃ 密度：7.86g/cm3 知识精研 二、铁的物理性质 1. 铁的物理性质 颜色 状态 金属通性 熔点 沸点 密度 特性 银白色 有金属光泽 固体 导电性、导热性延展性 1535℃ 2750℃ 7.86g/cm3 易被磁铁 吸引 铁的物理性质与用途 物理性质 实验 / 生活证据 应用实例 颜色 纯铁银白色（铁钉），铁粉黑色（光散射） 铁锅（未生锈时） 状态 常温下固态 铁轨、暖气片 延展性 / 硬度 可弯折、轧成薄片，硬度不大 铁丝、铁片 导热性 / 导电性 铁锅炒菜（导热），铁丝可导电 炊具、导线 析典破难 【例1】纯净铁具有下列哪些物理性质（ ) ①光亮的银白色　②黑色　 ③在潮湿的空气中易被腐蚀 ④有延展性　 ⑤能导电导热　 ⑥硬而脆　⑦能被磁铁吸，引易被磁化 A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．全部 B 纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸，引易被磁化,利用磁铁吸引是检验铁单质的常用方法 方法总结 析典破难 【例2】（24-25高一下·江苏扬州·期末）铁粉可用于食品保存时的抗氧化剂，这主要是因为铁粉（ ) A．黑色固体 B．能被磁铁吸引 C．活性强，易与O2反应 D．密度较大 C 铁粉作为抗氧化剂的作用原理是其化学性质活泼，能够优先与氧气反应，减少食品周围氧气含量而延缓食品氧化变质。与其颜色、聚集状态、密度、能否被磁铁吸引无关 方法总结 铁的化学性质 03 知识精研 三、铁的化学性质 1. 预测 · 铁的化学性质 物质所属类别 与核心元素化合价 是预测陌生物质化学性质 的重要角度 【任务3-1】分析Fe的物质类别与化合价的变化趋势，结合生活学习经验 预测：铁有哪些化学性质？能发生哪些反应？ 知识精研 三、铁的化学性质 1. 预测 · 铁的化学性质 【任务3-1】分析Fe的物质类别与化合价的变化趋势，结合生活学习经验 预测：铁有哪些化学性质？能发生哪些反应？ 类别 金属单质 化合价 与O2等非金属单质反应 与酸反应 与盐反应 与水（蒸汽）反应 金属单质 反应通性 化合价只能上升 还原性 知识精研 三、铁的化学性质 2. 探究 · 铁与非金属单质的反应 【任务3-2】金属单质可与非金属单质反应 根据“铁单质具有还原性”分析，Fe能否与O2、Cl2反应？ 铁单质具有还原性，与O2、Cl2等强氧化性单质易反应 剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体 剧烈燃烧、生产大量棕褐色盐（FeCl3小颗粒） 知识精研 三、铁的化学性质 2. 探究 · 铁与非金属单质的反应 由于金属单质普遍具有较强的还原性，Fe与S等氧化性极弱的非金属单质也可反应 【任务3-3】同样是与非金属单质，为什么产物中Fe的化合价不同？ 归纳：Fe与非金属单质反应的规律 【Fe与非金属单质反应的规律】 Fe单质具有强还原性，与大多数非金属单质反应 反应时Fe做还原剂，化合价上升 遇弱氧化剂 → +2，遇强氧化剂 → +3 +2 +3 +2/+3 知识精研 三、铁的化学性质 3. 探究 · 铁与酸的反应 【任务3-4】思考：Fe能否与盐酸反应？若能，写出反应的离子方程 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au Fe＋2H+ = Fe2+＋H2↑ 【Fe与酸反应的规律】 从离子反应角度分析，Fe与酸的反应，本质上是Fe与酸中的H+反应，生成+2价的亚铁盐；但若遇到硝酸、浓硫酸等强氧化性酸，则生成+3价铁盐。 更特殊的是：常温下，Fe（或Al）遇浓硫酸或浓硝酸）会钝化（即无法持续反应） 当Fe遇到盐酸、稀硫酸等非氧化性酸，反应生成+2价亚铁盐 知识精研 三、铁的化学性质 3. 探究 · 铁与盐的反应 【任务3-5】思考：Fe能否与CuSO4反应？Fe还能与哪些盐反应？ Fe＋Cu2+= Cu＋Fe2+ K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 【Fe与盐反应的规律】 Fe单质可以置换出活动性弱于自己的金属单质， 因此与“Fe后金属元素所形成的盐”均可反应，置换相应的金属单质， 同时Fe自身被氧化生成+2价亚铁盐 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 【任务3-6】思考：Na常温可与H2O剧烈反应，那么，活泼性弱于Na的Fe单质能否与H2O反应？根据下列生活经验推断反应的可能性 铁与冷水不反应 铁与热水不反应 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 【任务3-6】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？ 钢水注入干燥的模具 ① 若模具未干燥，残留的水分在接触炙热的铁水 / 钢水时（温度通常超过 1000℃），会瞬间沸腾并转化为大量高温水蒸气 ② 高温下，铁水 / 钢水中的铁会与水蒸气发生反应 ③ 生成物可能在高温下造成炼钢厂封闭环境中风险极高 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 Fe与冷水、热水均不反应，但在高温下，可与水蒸气发生化学反应 【任务3-7】根据下列资料，结合反应温度条件，推测：铁与水蒸气反应的产物 相关资料：铁氧化物与氢氧化物的热稳定性 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，高温下可被水蒸气氧化 6Fe2O3= 4Fe3O4+O2↑ 高温下 比Fe2O3稳定 受热 易分解 500 ℃ 分解为Fe2O3 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑ Fe+H2O → Fe(OH)3+H2 类比 水是一种较弱的氧化剂 相关资料：铁氧化物与氢氧化物的热稳定性 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，高温下可被水蒸气氧化 6Fe2O3= 4Fe3O4+O2↑ 高温下 比Fe2O3稳定 受热 易分解 500 ℃ 分解为Fe2O3 Fe+H2O→Fe3O4+H2 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 【任务3-8】观察下列实验，分析实验现象，验证产物预测是否准确 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 操作及现象 实验结论 实验注意 事项 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色 红热的铁能与水蒸气反应： 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 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 ⑤ 棉花的作用：提供水蒸气 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 【任务3-9】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？ 改进点： ① 改变水蒸气的生成方式 ② 气体产物的收集方式 水蒸气发生器 气体检验收集装置 知识精研 三、铁的化学性质 4. 探究 · 铁与水的反应 【铁与水反应实验装置的改进】 析典破难 【例1】下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（ ) A．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 B．铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价 C．工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸，原因是铁在常温下与两种酸不反应 D．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 D （1）铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，其中铁的化合价有＋2价和＋3价两种价态 （2）铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸钝化，形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触 方法总结 析典破难 （1）用木柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可检验生成的气体为氢气 （2）炽热的铁水注入模具之前，模具必须充分干燥，否则铁与水蒸气反应生成氢气会有爆炸危险 方法总结 【例2】（24-25高一上·山东淄博·期末）实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是（ ) A．酒精灯点燃的顺序：先①后② B．用火柴点燃肥皂泡检验生成的H2 C．反应为 D．由此可知炽热的铁水注入模具之前，模具须干燥 C 知识融通 能力跃迁 1、（25-26高一上·四川成都·期中）化学与生产生活密切相关，下列说法不正确的是（ ) A．纳米铁粉可以高效地去除污水中的重金属离子是因为其具有较强的吸附性 B．铁红常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 C．将少量食醋加入84消毒液中，会增强其杀菌消毒效果 D．制作面点时加入食用纯碱可中和发酵过程产生的酸 A 能力跃迁 2、（25-26高三上·上海·期中）下列有关金属冶炼的叙述中，错误的是（ ) A．工业上可电解饱和氯化钠溶液来制备金属钠 B．加热分解氧化汞可制取金属汞 C．湿法炼铜可以用铁与硫酸铜 D．工业上冶炼铜、铁时主要采用热还原法 A 能力跃迁 3、（25-26高一上·山西大同·期中）铁是人类较早使用的金属之一。某学习小组同学为研究铁与水蒸气的反应，进行了如下实验。下列相关说法错误的是( ) A．加热还原铁粉的酒精灯用铁丝网罩的原因是阻挡气流，提高火焰温度 B．湿棉花的作用是提供水蒸气，水蒸气作还原剂 C．铁与水蒸气反应的化学方程式为 D．点燃肥皂泡，可听到尖锐的爆鸣声 B 能力跃迁 4、（25-26高一上·山东青岛·阶段练）实验室利用如图所示装置完成铁与水蒸气的反应。下列说法正确的是( ) 已知：①；②有磁性。 A．用酒精喷灯加热装置中的①处效果更好 B．当观察到肥皂液中有气泡逸出时，说明生成 C．取反应后的固体，溶于稀硫酸中产生大量气泡，说明铁粉有剩余 D．取反应后的固体，用磁铁可吸引固体颗粒，说明反应生成 C 能力跃迁 5、下列关于铁及其化合物的说法正确的是（ ） A．硫酸铁溶液不具有净水作用 B．Fe3O4是一种红棕色粉末，俗称磁性氧化铁 C．铁粉与水蒸气在加热条件下的反应产物为Fe2O3和H2 D．去除FeCl2溶液中的FeCl3杂质，可以向溶液中加入过量铁粉， 然后过滤 D 能力跃迁 6、某化学兴趣小组利用如图装置(铁架台及夹持装置已省略)进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题： (1)A 装置的作用是 ，烧瓶底部放碎瓷片的作用是 。 (2) 写出装置B中发生反应的化学方程式： 。 (3)D的作用是 。 (4)E中的实验现象是 。 (5)A 、B两个装置中应先点燃 处的酒精灯(或酒精喷灯 ) ，点燃 E处酒精灯之前应进行的操 作是 。 收集H2并检验其纯度 产生水蒸气 防止加热时液体暴沸 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 A 感谢观看 人教版必修第一册 高效培优系列 分层精准培优，助力全面提升 $