3.1.1 铁的单质、氧化物、氢氧化物 课件(共37张PPT)—2023-2024学年高中化学人教版-2019·高一上学期

(共37张PPT)
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第一课时
铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物
学习目标
1.了解单质铁、铁的氧化物性质及用途；
2.通过实验认识铁单质与水蒸气的反应的条件，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识；
3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。
铁元素在自然界中的分布
陨铁
赤铁矿
磁铁矿
陨铁是自然界中铁元素的单质形态，但是铁元素更多地以化合物的形式存在于矿石中。
钠在自然界有单质吗？为什么？
铁的性质
1．铁的物理性质
铁有_______和_______。铁能_____，但其导电性不如铜和铝。铁能被_____吸引。
2．铁的化学性质
(1)铁与___________的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成____价铁的化合物。
(2)铁与___________的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去__个电子生成____价铁的化合物。
延展性
导热性
导电
磁体
氧化性较弱
+2
氧化性较强
+3
3
铁的性质
(3)红热的铁能与水蒸气发生反应，生成___________和_____。化学方程式：___________________________。
四氧化三铁
氢气
3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2
高温
====
铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4纯净物
俗称 — _____ ___________
颜色和状态 ___色粉末 _______粉末 ___色晶体
铁的价态 ____价 ____价 ＋2价、＋3价
水溶性 _____ _____ _____
与盐酸反应 (离子方程式) FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
铁红
磁性氧化物
黑
红棕色
黑
+2
+3
不溶
不溶
不溶
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。
铁的氢氧化物
(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)，沉淀迅速变成灰绿色，最后会有红褐色沉淀生成，原因是________________________________________(填反应的化学方程式)。
红褐色
白色
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　
Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色 ________ __________
溶解性 ____________ ____________
制备 ________________________ ________________________
铁单质
(3)Fe(OH)2与Fe(OH)3的制备与性质
白色
红褐色
难溶于水
难溶于水
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　
Fe(OH)2 Fe(OH)3
性质 还原性 ________________________
不稳 定性 (隔绝空气加热) _________________________
__________________________
与酸 反应 _____________________________ __________________________
铁单质
在空气中迅速被氧气氧化
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O　
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O　
铁及其氧化物的性质
材料一：铁陨石在化学成分上除Ni和Fe外，还含有Co、S、P、Cu、Cr、Ga、Ge和Ir等元素。有少数铁陨石还含有硅酸盐包体。铁陨石与地球岩石十分相似，所以一般很难鉴别。
材料二：从上世纪70年代开始，珍品陨石的价格就已经与黄金相差无几。 陨石最终的价值高低，要综合陨石的材质、结构、纹理等一起来评定，稀有陨石则可达到每克万元以上。
铁及其氧化物的性质
1．铁陨石可以应用磁铁检验法，说明单质铁具有哪些性质？
说明铁具有可以被磁铁吸引的性质。
2．铁陨石中主要含有Fe和Ni，若取少量陨石，加入足量的稀盐酸，你会观察到哪些现象(假设铁陨石的其他成分不与盐酸反应)？请写出相关的化学方程式。
铁及其氧化物的性质
3．某化学兴趣小组讨论：金属钠可以与水剧烈反应，生成氢气与氢氧化钠，那么金属铁是否可以与水反应呢？如果反应会生成氢气吗？针对问题，该小组设计出如下的实验装置进行探究。
铁及其氧化物的性质
方法 方法一（实验改进） 方法二
气体检验 用小试管C收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了_______ 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了_______
实验结论 __________________________________________
化学方程式 __________________________________________
方法二中湿棉花的作用 __________________________________________
H2
H2
铁可与水蒸气反应，生成的气体为H2
提供反应所需水蒸气
掌握铁的氧化物的性质
1．阿尔法磁谱仪又译为反物质太空磁谱仪，我国科学家为磁谱仪倾注了大量心血，磁谱仪已随航天飞船升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是FeO、Fe2O3、Fe3O4中的哪一种？
Fe3O4。制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的各种化合物中，只有Fe3O4是具有磁性的物质，其他均不具有磁性。
掌握铁的氧化物的性质
2．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。都是由黏土烧制的砖瓦(黏土中含有铁元素)，有的是黑色的，有的却是红色的，请分析其颜色不同的原因？
砖瓦显黑色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成黑色的FeO与Fe3O4。
砖瓦显红色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成红棕色的Fe2O3。
铁的还原性
铁的还原性
铁的还原性
从氧化还原反应的角度，分析FeO、Fe2O3、Fe3O4的氧化性和还原性。
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遇强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。
氢氧化亚铁的制备
氢氧化亚铁不稳定，工业上和生活上通常都是把它转化为氢氧化铁，再进行利用。某化学兴趣小组用如图所示装置制备氢氧化亚铁。将吸有NaOH溶液的胶头滴管悬空于试管上方，缓慢挤出NaOH溶液，均匀滴入试管中的FeSO4溶液中。
该小组同学反映该试管中出现以下现象：试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
氢氧化亚铁的制备
氢氧化亚铁的制备方法
　(1)写出发生该现象的化学方程式：____________________________________________________________。
(2)利用该方法能否制备氢氧化亚铁：_____。
(3)实验室要制取Fe(OH)2，关键是_______________________。
FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
不能
避免生成的Fe(OH)2接触O2
氢氧化亚铁的制备
(4)该小组对制取装置进行了改进，取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，成功制得了氢氧化亚铁。
①NaOH溶液要经过加热煮沸，目的是__________________；
②在FeSO4溶液表面覆盖一层苯，作用是_____________________。
赶走溶解的氧气
隔绝空气中的氧气
氢氧化亚铁的制备
制备Fe(OH)2时防氧化措施
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
氢氧化亚铁的制备
【注意】(1)氢氧化亚铁制备时所用水如不煮沸，其中会有氧气，制得的氢氧化亚铁易被氧化；
(2)制得的氢氧化亚铁不能接触氧气等具有氧化性的物质，否则会被氧化变为红褐色。
随堂训练
有人设计出一种在隔绝空气条件下钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100mL的大试管中先加40mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：
随堂训练
(1)大试管的下层溶液中出现什么现象？
钠与FeSO4溶液剧烈反应，产生气泡，并生成白色絮状沉淀。由于金属Na的密度比H2O的小，但比煤油的大，故钠粒应位于两种液体的交界处，Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，因隔绝了空气，制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。
随堂训练
(2)装置中长颈漏斗内液面下降还是上升？
上升。由于大试管内产生H2，大试管内气压增大，把大试管内的液体压入长颈漏斗中，故长颈漏斗内的液面上升。
(3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式。
随堂训练
红珊瑚栖息于200~2000米深的海域，产于台湾海峡、中国南海，它与琥珀、珍珠被统称为有机宝石。在中国，珊瑚是吉祥富有的象征，一直被用来制作珍贵的工艺品。红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物，呈红色是因为在海底长期积淀某种元素，该元素是(　　)
A．Na　　　B．Fe　　　C．Zn　　　D．Cu
B
随堂训练
铁的应用在我国历史悠久。《史记 货殖列传》：“邯郸郭纵以铁冶成业。”下列反应中，铁只能转化为＋3价铁的是(　　)
A．少量铁与稀硫酸反应
B．铁丝在氧气中燃烧
C．过量铁粉在氯气中燃烧
D．Fe投入CuSO4溶液中
C
随堂训练
下列有关金属及其化合物的说法正确的是(　　)
A．钠在空气中燃烧生成白色固体Na2O2
B．过量铁粉在氯气中燃烧，可以生成FeCl2
C．铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2
D．铁在潮湿的空气中不发生任何反应
C
随堂训练
将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为(　　)
A．FeO　　　　　　　 B．Fe2O3
C．Fe3O4　　 D．Fe(OH)3
B
随堂训练
在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是(　　)
A．生成物为氢氧化铁
B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应
D．氢氧化亚铁作氧化剂
D
随堂训练
随堂训练
随堂训练
随堂训练
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