人教版（2019）必修一 3.1 铁及其化合物 课件（共22张PPT）

(共22张PPT)
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
一、铁元素在自然界中的存在形态
问1：自然界中没有金属钠？
有！人类最早使用的铁就是来自太空的陨铁。
但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
春秋初年，我国已经掌握了冶铁技术。
打铁炉
陨铁
铁的金属活动性弱
问2：为什么自然界有铁单质？
铁的单质
那有单质铁吗？
二、铁的物理性质
纯铁具有金属的共性，
如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性。
1、共性：
2、特性：
铁能被磁铁吸引，具有铁磁性。
熔点 1538℃、
沸点 2750℃
密度 7.86g/cm3
【例题1】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
C
三、铁的化学性质
铁单质只有还原性，一般遇弱氧化剂被氧化为＋2价，遇强氧化剂被氧化为＋3价。
问1：钠有哪些化学性质？
钠可以与非金属、水、酸、盐反应。
问2：那铁有哪些化学性质？
1、与非金属单质反应
铁也可以与非金属、水、酸、盐反应。
(1)与O2反应
3Fe＋2O2===Fe3O4
点燃
现象：
铁在潮湿的空气中易被腐蚀，生成铁锈，其主要成分为
点燃:
常温：
(2)与Cl2反应
2Fe＋3Cl2===2FeCl3
点燃
现象：
剧烈燃烧，火星四射。
Fe2O3·xH2O。
剧烈燃烧，生成棕色的烟。
(3)与S反应
Fe＋S===FeS
氧化性：Cl2 > S
2、与水反应
3Fe＋4H2O(g) ====Fe3O4＋4H2
高温
常温下，铁与水是不反应的。但在高温下可与水蒸气反应：
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。
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。
练习：在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。用试管收集产生的经过干燥的气体，并靠近火焰点燃。
a．实验现象是红热的铁与水蒸气反应，
放出气体，这种气体点燃时能燃烧
且发出爆鸣声，有关反应的化学
方程式是_____________________________。
b．干燥管内可装入的试剂是____________________________，
其作用是 ，使收集的氢气易点燃。
c．玻璃管中石棉绒是作为铁粉的载体，其目的是__ ________ ____；
实验开始时应先点燃 处酒精灯，实验结束时应先熄灭 处酒精灯。
3Fe＋4H2O(g) ====Fe3O4＋4H2
高温
碱石灰(或无水CaCl2、硅胶等)
吸收水蒸气
增大铁粉与水蒸气的接触面积
A
B
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸反应离子方程式：
3、与酸反应
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(2)与FeCl3溶液反应(离子方程式)：
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
(1)与CuSO4溶液反应(离子方程式)：
4、与盐溶液反应
思考：在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前必须进行充分的干燥处理，不得留有水，这是为什么呢？
避免高温下铁与水反应，生成四氧化三铁。
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 Fe＋2FeCl3===3FeCl2 2Na + CuSO4 +2H2O =
Na2SO4 + Cu(OH)2 + H2↑
水 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
3Fe＋4H2O(g) ====Fe3O4＋4H2
高温
铁与钠化学性质比较：
四、铁的冶炼
铁矿石、焦炭、空气等。
2、高炉炼铁
1、原理：
利用还原剂将铁从矿石中还原出来。
炼铁高炉；
⑴设备：
⑵原料：
⑶主要反应：
Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2
高温
思考：其中焦炭的作用？
a．生成CO2：C＋O2===CO2
b．生成CO：CO2＋C===2CO

点燃
2．把一定量的铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为（ ）
A．1∶1 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2
C
练一练：
1．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是（ ）
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有① B．只有①③ C．只有①②③ D．全部
B
3.把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO42-的物质的量浓度之比为(　　)
A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．3∶8
A
铁的氧化物
铁元素可以形成三种氧化物，分别是FeO、Fe2O3、Fe3O4
四氧化三铁
氧化铁
氧化亚铁
铁的氧化物
制磁铁及炼铁原料
油漆、涂料及炼铁原料
—
用途
Fe3O4＋8HCl ==
2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
Fe2O3＋6HCl==2FeCl3＋3H2O　　 　
FeO+2HCl==FeCl2＋H2O　　　
与盐酸反应
均不溶于水
溶解性
特殊氧化物
碱性氧化物
碱性氧化物
氧化物类别
黑色晶体
红棕色粉末
黑色粉末
颜色、状态
磁性氧化铁
铁红
—
俗名
＋2、＋3
＋3
＋2
铁的化合价
Fe3O4
Fe2O3
FeO
化学式
稳定性
不稳定
稳定
稳定
Fe(OH)2
Fe(OH)3
6FeO＋O2==2Fe3O4

红砖和青砖都是生活中用到的建筑材料
两者颜色不同的原因是两者所含的铁的氧化物是不一样的，你认为红砖和青砖中分别含有什么氧化物呢？
红砖中含的是氧化铁，青砖中含的是四氧化三铁
为什么不是氧化亚铁？
氧化亚铁不稳定
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（氢气和一氧化碳），它们把氧化铁又逐渐还原成为四氧化三铁，而制得青砖。
1.准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的
澄清石灰水吸收，得到沉淀4 g，则这种铁的氧化物为 (　　)
A．Fe3O4　　　B．Fe2O3 C．FeO D．以上都不是
C
练一练：
2.有一铁的氧化物样品，用5 mol·L－1的盐酸140 mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收
标准状况下0.56 L Cl2，使Fe2＋全部变成Fe3＋，则该氧化物可能的化学式为 (　　)
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O3 D．Fe5O7
D
3.关于下列转化过程分析不正确的是（ ）
A．Fe3O4中Fe元素的化合价为+2、+3
B．过程Ⅰ中每消耗58g Fe3O4转移1mol电子
C．过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2O
D．该过程总反应为 2H2O＝2H2↑+O2↑
Fe3O4+H2↑
B
(1)在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液，生成__________沉淀，原因是_________________________________(填反应的离子方程式)。
(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成________絮状沉淀，原因是_________________________________(填反应的离子方程式)，沉淀迅速变成 ，最后会有 生成，原因是____________________________________ (填反应的化学方程式)。
铁的氢氧化物
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。
红褐色　
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　
白色　
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　
4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O ===4Fe(OH)3 　
灰绿色
红褐色沉淀
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色状态 白色固体 红褐色固体
与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋==Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋==Fe3＋＋3H2O
受热分解 －
制备 可溶性亚铁盐与碱反应： 可溶性铁盐与碱反应：
二者的关系 2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O
Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓
在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)2与Fe(OH)3的性质比较：
常见的铁盐有 等，常见的亚铁盐有 等。
FeCl3、Fe2(SO4)3
FeCl2、FeSO4
1.Fe3+的检验 【实验3-2】观察实验，填写下表：
滴入KSCN溶液的现象 解 释（用离子方程式） 结论与应用
FeCl3溶液
FeCl2溶液 Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3
溶液变红色
没有明显现象
可用来检验Fe3+
铁盐和亚铁盐
（硫氰化钾溶液）
思考：你还有其他方法检验铁盐和亚铁盐吗？
也可在溶液中加入氢氧化钠溶液：
灰绿色沉淀
红褐色沉淀
Fe3+：产生红褐色沉淀
Fe2+：产生白色沉淀
可观察
2.Fe3+的氧化性 【实验3-2】观察实验，填写下表：
在 FeCl3溶液中加入 现象 反应的化学方程式 结论
再加入氯水，振荡 2Fe3+＋Fe=3Fe2＋
【思考】鉴别Fe2+时， （填“能”或“不能”）先加氯水，再加KSCN溶液，原因 。
不能
无法排除亚铁离子的干扰
Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3
Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3
2Fe2＋＋Cl2=2Fe2＋＋2Cl－
滴入KSCN，黄色溶液变红色。
加入铁粉，溶液变浅绿色，
再加KSCN溶液，没有明显现象。
氧化性：
Cl2>Fe3+>Fe2＋
溶液变红色
滴入KSCN溶液，
加入铁粉，
充分反应再
加入KSCN溶液
由实验3-2得知，Fe3+和Fe2+可以相互转化：
还原剂
氧化剂
Fe3+ Fe2+
(2) Fe2+的氧化性和还原性 ( )
Fe2+ Fe3+
氧化剂
(1) Fe3+的氧化性（ ）
Fe3+ Fe2+
还原剂
② Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式:
① Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO32－等具有较强还原性的离子不能大量共存。
含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)等均表现还原性。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(制作过程看书本P70)
3.Fe3+和Fe2+的相互转化
Fe
FeCl2
Fe3O4
H2O（g）或O2
FeCl3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe2O3
Cl2
HCl
NaOH
NaOH
FeO
HCl
HCl
HCl
O2+H2O
氯水
Fe
△
HCl
Fe(SCN)3
KSCN
白色沉淀
红褐色沉淀
红色
灰绿色
铁及其化合物的相互转化关系：
Cl2、 H2O2等
Fe
Fe2+
Fe3+
Cu2+等
Cl2等
弱氧化剂
强氧化剂
H+
还原剂
Fe、Cu等
强氧化剂
还原性
氧化性
还原性
氧化性
【课堂总结】“铁三角”关系
1、判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)金属阳离子只有氧化性,不可能有还原性(　　)
(2)氢氧化铁与HI溶液仅能发生中和反应(　　)
×
×
(3)1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA(　　)
×
练一练
(4)检验Fe(NO3)2晶体是否变质:将样品溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红(　　)
(5)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3↓(　　)
×
×
(6)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+( 　)
√
(7)根据铁与Cl2、S反应的条件可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱(　　)
(8)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　　)
(9)Fe3O4可写作FeO·Fe2O3,所以Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物(　　)
×
×
×
2、要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，进行如下实验操作时最佳顺序为 ( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4 ③加入少量KSCN溶液
A. ①③ B. ③② C. ③① D. ①②③
C
3、下列离子方程式书写正确的是： （ ）
氯化亚铁溶液中通入氯气： 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3++2Cl-
B. 铜粉加入到氯化铁溶液中： Cu+ Fe3+ = Fe2++Cu2+
C. 铁片加入到稀盐酸溶中: Fe + 2H+ = Fe3+ + H2↑
D. 铁棒伸入到硫酸铜溶液中 : 2Fe + 3Cu2+ = 2Fe3+ + 3Cu
A
4、选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+
下列试剂选取正确的一项是(　　)
　　 甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C NaOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
B