2022-2023学年高一化学人教版（2019）必修第一册3.1.1《铁及其化合物》第1课时课件 （47张ppt）

(共47张PPT)
预习了解
第三章《铁 金属材料》
第一节：铁及其化合物
(第1课时)
Fe
FeO、Fe2O3、Fe3O4
Fe(OH)2、Fe(OH)3
Fe2+、Fe3+
主线：
学习目标
1、能说出铁及其氧化物、氢氧化物的物理性质和化学性质，并能列举其在生产、生活中的应用。
2、能用化学方程式、离子方程式表示铁盐和亚铁盐的化学性质，并能说出Fe3＋的检验方法。
3、能依据氧化还原反应原理，从元素价态角度预测铁和铁的化合物的化学性质，掌握Fe3＋的氧化性及Fe、Fe2＋和Fe3＋间的转化方法。
铁是世界上使用最广泛的金属
生活中随处可见的铁
富含铁的食品
补铁的药物
生活中随处可见的铁
1．铁元素的原子结构、存在及使用
一、铁的单质
铁
失2个电子 Fe2+
+26
2 814
失3个电子 Fe3+
+26
2 813
体现还原性
铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在，地壳中含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。
陨铁
赤铁矿Fe2O3
磁铁矿Fe3O4
菱铁矿FeCO3
(1)铁元素的原子结构、存在
丹霞地貌的岩层因Fe2O3而呈红色
甘肃张掖
广东韶关
陕西靖边
1．铁元素的原子结构、存在及使用
我们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，战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用
战国时期最大的铁器——长方形铁炉
思考：为什么铁器时代晚于铜器时代？
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，越以化合物形式存在，提炼出单质的条件越高。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
石器
铁器
青铜器
电子信息
蒸汽
(2)工业炼铁的原理
高炉炼铁发生的反应
工艺:
热源形成：C+O2== CO2
C+CO2==2CO
还原成铁：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
炉渣回收：CaCO3==CaO+CO2 ↑
CaO+SiO2==CaSiO3
高温
高温
高温
高温
高温
Fe3O4 + 4CO ==== 3Fe + 4CO2
高温
【小试牛刀】下列说法正确的是（ ）
A．我国在战国中期就开始使用铁制品
B．自然界中的铁元素只存在于化合物中
C．铁能与所有金属的盐溶液反应生成亚铁盐和金属
D．高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来
D
2、物理性质
银白色，有属光泽
固体
7.86 g/cm3
(1)颜色：
(2)状态：
(3)密度：
(4)硬度：
(5)熔、沸点：
(6)抗腐蚀性：
(7)金属共性：
(8)特性：
熔点：1535℃；沸点：2750℃
导热性、导电性、延展性
能被磁铁吸引
金属导电性顺序：铅<铁<铝<金<铜<银
铁粉是黑色
纯铁质软
纯铁抗腐蚀能力强
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。
【典例】下列关于铁的叙述，错误的是(　　)
A．纯净的铁是光亮的银白色金属
B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身能产生磁场
C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳中的铁有游离态也有化合态
D．纯铁的抗腐蚀能力强，在干燥空气中不易被氧化
（1）与非金属单质反应
3、铁的化学性质
现象：剧烈燃烧、
火星四射、
放出大量的热、
生成黑色固体
常温下，铁在潮湿的空气中易被腐蚀，生成铁锈，
Fe2O3·xH2O。
①与氧气反应
2Fe+3Cl2 2FeCl3
△
现象：剧烈燃烧、产生棕褐色的烟，溶于水得棕黄色液体
②与氯气反应
现象：生成黑色物质
③与硫反应
O2
S
Cl2
2Fe+3Cl2 2FeCl3
△
现象：剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体
现象：剧烈燃烧、产生棕褐色的烟
现象：生成黑色物质
+2、+3
+3
+2
氧化性强弱：Cl2>O2>S
（2）铁与酸反应
非强氧化性酸
现象：产生气泡，放出热量，生成浅绿色的溶液
①与盐酸、稀硫酸反应
②与浓硝酸、浓硫酸反应
2Fe + 6H2SO4(浓) == Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
△
Fe + 6HNO3(浓) == Fe (NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
△
常温下，发生钝化
加热后可以反应
应用：用铝罐或铁罐运输浓硝酸、浓硫酸
（3）铁与盐反应
Fe＋CuSO4 = FeSO4＋Cu
①与硫酸铜溶液等发生置换反应
曾青得铁则化为铜
Fe＋Cu2＋ = Fe2＋＋Cu
现象：铁丝上有红色物质生成，蓝色溶液逐渐变为浅绿色
（3）铁与盐反应
Fe＋2Fe3＋ = 3Fe2＋
②与FeCl3溶液反应
Fe＋2FeCl3= 3FeCl2
【结论】Fe在反应中作还原剂，遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸等)生成＋2价铁的化合物。
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，查阅资料显示高温下，铁能与水发生反应，有什么样的产物生成？
（4）铁与水反应
探究：有人设计了如图所示的装置，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。
纯铁与冷水和热水不反应
高温时，与水蒸气反应
（4）铁与水反应
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。
3Fe＋4H2O(g)=== Fe3O4＋4H2
高温
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。
【问题】如何证明固体是四氧化三铁？
实验现象：
反应原理：
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。
①棉花的作用： 。
②酒精灯的火焰可用防风罩套住，____________________。
③肥皂液的作用： 。
提供水蒸气
收集氢气
思考交流
提高温度，加热效果更好
(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 。
1.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：
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
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.氢气的收集、检验方式
3.增大了铁粉与水蒸气的接触面积
【小试牛刀】用如图所示装置进行Fe与
水蒸气反应的实验，下列有关说法不正
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．点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度
B
纯铁没有工业用途
用途
还原铁粉大量用于冶金
少量做食品抗氧化剂
铁做阳极进行污水处理
4、单质铁的用途
3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2↑
高温
5、金属与水反应小结
Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
100℃
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2K+2H2O=2KOH+H2↑
(剧烈，氢气易爆炸)
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑

金属性越强，越容易与水反应
1. 下列反应中，能置换出铁的是
A. Cu和FeSO4(溶液) B. Na和FeSO4(溶液)
C. C和 Fe2O3(高温) D. Ag和FeSO4(溶液)
2. 铁在一定条件下与O2、水蒸气反应的共同产物是
A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. Fe(OH)2
3.联合国卫生组织经过考核和研究，认为我国使用的铁锅是有益于人类健康的理想炊具，并向全世界推广。其主要原因是
A.价格便宜，不易生锈 B.铁锅含有碳元素
C.烹调的食物中留有人体需要的铁元素 D.传热慢，保温性能好
二、铁的氧化物
铁红
磁性氧化铁
+2
+3
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4纯净物
俗称 — ____ __________
颜色和状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 __价 __价 +2价、+3价
矿石名称 —
物质类别
水溶性 ____ ____ ____
与H＋反应的离子方程式 FeO+2H+=== Fe2++H2O Fe2O3+6H+=== 2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===Fe2++
2Fe3++4H2O
不溶
不溶
不溶
赤铁矿
磁铁矿
碱性氧化物
碱性氧化物
复杂氧化物
稳定性 不稳定 6FeO+O2 2Fe3O4 稳定 稳定
氧化性 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、油墨和橡胶的红色颜料,冶炼铁 用作磁性材料、冶炼铁
FexOy Fe
高温
H2、CO、C、Al 等
2.下列关于铁的氧化物①FeO、②Fe2O3、③Fe3O4的说法中正确的是( )
A. 都是黑色固体 B. 都不溶于水
C. 铁元素化合价相同 D. 都能与水反应
1. 某钢铁厂附近居民经常受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。据你估计这一空气污染物中可能含有( )
A. Fe粉尘 B. FeO粉尘 C. Fe3O4粉尘 D. Fe2O3粉尘
3. 下列说法正确的是( )
A. 赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B. Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C. 铁锈的主要成分是Fe2O3
D. Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
D
B
C
砖的颜色为何有青有红？
同学们大都见过红砖和青砖，你们是否知道它们是由同种砖胚烧制而成的？为什么用相同的材料制成的砖的颜色会不相同呢？
化学与生产
在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成________而制得红色的砖瓦。若烘烧后期从窑顶慢慢浇水，窑内会产生大量的________气体，它们把红色的物质还原成的黑色化合物是___________，同时还有没烧完的碳颗粒，从而制得了青色砖瓦。
Fe2O3
H2、CO
FeO 、Fe3O4
砖瓦的颜色为何有青有红？
Fe(OH)2和Fe(OH)3
Fe2+ + 2OH- === Fe(OH)2↓
Fe3+ + 3OH- === Fe(OH)3↓
三、铁的氢氧化物
思考：铁有哪些氢氧化物，如何制备铁的氢氧化物？
【实验3-1】在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液，观察并描述发生的现象。
FeCl3溶液 FeSO4溶液
现象
化学 方程式
【实验3-1】在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液，观察并描述发生的现象。
白色絮状沉淀→灰绿色→红褐色沉淀
氢氧化铁Fe(OH)3
氢氧化亚铁Fe(OH)2
红褐色沉淀
FeCl3+3NaOH = Fe(OH)3↓+3NaCl
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2 +Na2SO4
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
思考：刚才的实验我们发现，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，那么，在实验室里怎么得到Fe(OH)2？
设计实验的目标：隔绝氧气
第一方面
第二方面
第三方面
改善反应物
改善反应环境
改善反应装置
【改善方案】
【一、改善反应物】：
1.用新配制的FeSO4溶液（加铁粉防止Fe2+被氧化）
2.除去溶液中溶解的O2 （如用煮沸的蒸馏水配制NaOH溶液，也可加热煮沸NaOH溶液）
【二、改善反应环境】：
1.将胶头滴管伸入到液面以下再挤出溶液。
2.用植物油或苯液封，使反应体系与空气隔离。
有机覆盖层法
【三、改善反应容器】：
1.左边试管可直接先制备出所需的FeSO4
2.夹住止水夹，由于大气压新制出的FeSO4
就会被压入NaOH溶液中
止水夹
还原性
气体保护法
名称 氢氧化铁 氢氧化亚铁
化学式
色、态
溶解性
制法
与酸反应
热稳定性
转化 Fe(OH)3
Fe(OH)2
红褐色固体
白色絮状固体
难溶
难溶
Fe3++3OH_=Fe(OH)3 ↓
Fe2++2OH_=Fe(OH)2 ↓
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe(OH)3 = Fe2O3+3H2O
Fe(OH)2 = FeO+H2O
（隔绝空气）
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Fe2+
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe3+
OH－
O2
H﹢
1.下列有关铁的化合物的说法不正确的是
A.Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应
C.Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能
D.Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3
√
2.有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是
A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色固体
B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3
C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解
D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象
A
3．下列各图所示的实验中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A．①②③　 B．①②④　 C．①②③④　 D．②③④
√
4.铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述白色沉淀和残渣分别是(　 　)
A．Fe(OH)3；Fe2O3 B．Fe(OH)2；Fe2O3
C．Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4 D．Fe2O3；Fe(OH)3
B