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单质铁 铁的氧化物
一、教学目标
1、结合生活中铁制品的应用，了解单质铁的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。
2、通过实验探究，认识铁粉与水蒸气反应的实验原理，对比钠与水反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
3、通过学习铁的氧化物，学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素的物质间的转化关系，并建立认识模型，丰富研究物质的思路和方法，达成宏观辨识与微观探析的核心素养。
二、教学重难点
1、重点：铁单质的化学性质、铁的氧化物的化学性质
2、难点：铁粉与水蒸气反应的实验原理
三、教学过程
环节一、课堂导入
【教师】Fe是日常生活中最常见的金属，展示身边常见的铁制品的图片。
【提问】这些铁制品是游离态的铁，还是化合态的铁？
【学生】前三个铁制品都是游离态也就是铁单质，最后一个铁制品是化合态的铁。
【教师】今天我们要学习的内容——铁的单质以及铁的氧化物。
环节二、铁的存在形式
【教师】请同学们先阅读教材，小结铁在自然界中的存在形式。图片展示：陨铁、丹霞地貌的照片
【学生】人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中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。
【教师】铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
环节三、铁的冶炼及应用
【教师】自然界中的铁主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，那么该如何把铁从铁矿石中提炼出来呢？
【教师】图片展示：工业高炉炼铁。
【提问】工业炼铁的原料、原理分别是什么？还记得高炉炼铁所发生的化学反应吗？
【学生1】炼铁原料：铁矿石、焦炭、石灰石。
【学生2】原理：铁矿石通过还原反应炼出铁单质，铁水从出铁口放出
【学生3】化学反应为：C＋O2 ==== CO2、C＋O2 ==== 2CO、Fe2O3＋3CO ==== 2Fe＋3CO2
【教师】下课以后请同学们结合资料，了解铁的应用史和发展。
环节四、铁单质的性质
【教师】下面，一起了解下铁的物理性质。铁单质是什么颜色呢？
【学生】黑色
【讲解】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。实际上，铁单质为银白色、有金属光泽。
【教师】铁的熔沸点分别为1535℃、2750℃，铁单质的密度为7.86g/cm3，而且铁的延展性、导热性、导电性、导磁性均良好。
【提问】铁有哪些化学性质呢？
【学生】可以和非金属单质反应，比如氧气、氯气、硫单质等等。
【教师】请分别写出铁与氧气、氯气、硫单质反应的化学方程式。
【学生】化学方程式为：3Fe＋2O2==== Fe3O4 、Fe＋S====FeS 、2Fe＋3Cl2====2FeCl3
【学生】铁还可以与酸比如盐酸、稀硫酸等反应，实际是与酸（非氧化性酸）中的H+反应。
【教师】请同学们写出铁与酸反应的离子方程式。
【学生】离子方程式为：Fe + 2H+ ==== Fe2+ + H2↑
【教师】铁还可以和什么反应呢？
【学生】可以和盐溶液反应，比如硫酸铜溶液。铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为：
Fe + Cu2+ ==== Cu + Fe2+
【思考】在铁与氯气反应，铁与盐酸反应，铁与硫酸铜溶液反应，铁的化合价的变化有什么异同？为何有这种异同？
【学生】铁作为还原剂与强氧化剂比如氯气反应，铁原子失去3个电子生成+3价铁的化合物；而铁与弱氧化剂比如盐酸、硫酸铜等反应，铁则失去2个电子生成+2价铁的化合物。
【练习】1、下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 ( C )
A、铁在自然界中全部以化合态的形式存在
B、铁与硝酸银反应所得产物中铁元素的化合价为+3价
C、铁在氯气中燃烧所得产物中铁元素的化合价为+3价
D、工业上用CO2在高温条件下还原含Fe2O3 的铁矿石炼铁
2、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 ( C )
A、FeCl3 B、FeCl2 C、MgCl2 D、CuCl2
3、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( B )
A、硫酸 B、硝酸锌 C、硫酸锌 D、氯化铜
环节五、实验探究——铁粉与水蒸气的反应
【教师】根据材料发现：钢铁厂生产中，炽热的铁水或钢水注入模具前，模具必须进行充分干燥处理。
【提问】在常温下，铁与水是不发生反应的。那么，在高温下铁能否与水反应呢？
【学生】在高温条件下，铁能与水反应。
【提问】从理论上来说，铁与水反应的产物是什么？
【讲解】对比钠与水反应的产物为氢氧化钠和氢气，因此铁与水反应的产物也可能是铁的氢氧化物和氢气。
【学生】铁与水反应的产物可能为氢氧化铁和氢气。
【教师】下面，一起通过实验来探究还原铁粉与水蒸气反应的产物。
【提问】其实验装置应该有几部分构成呢？
【学生】分为三部分，分别为：水蒸气的产生装置、水蒸气与铁粉的反应装置、气体产物检验装置。
【教师】下面，给大家介绍实验需要用的仪器，分别有：酒精灯、试管、防风罩、铁架台、导管、蒸发皿。实验要用到的试剂有：湿棉花、还原铁粉、肥皂液、火柴。
【教师】演示/播放视频，请同学们观察并记录实验现象。
【学生】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。
【提问】通过实验现象，请同学们分析出铁粉和水蒸气反应的产物有什么呢？
【学生】根据检验结果证明，产物中的气体为氢气，反应后试管内固体仍为黑色，说明产物中的固体不是氧化铁或氢氧化铁，推测可能是四氧化三铁。
【教师】铁粉与水蒸气反应的化学方程式为：3Fe + 4H2O(g) ==== Fe3O4 + 4H2
注意，在书写该化学方程式的时候，水是需要标注状态为气体。
【教师】实验结束以后，请同学们一起思考交流：
1、棉花的作用是什么？
2、酒精灯的火焰用防风罩套住的用处是什么？
3、肥皂液的作用是什么？
4、结束时，需要注意什么？
【学生1】棉花的作用是提供水蒸气。
【学生2】防风罩可用来提高温度使得加热效果更好。
【学生3】肥皂液的作用为收集氢气。
【学生4】结束时应该先撤导管再移酒精灯。
环节六、铁的氧化物
【教师】铁的常见氧化物有以下三种，分别为氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁。下面，一起学习一下三种氧化物的物理性质。这三种氧化物的的色、态分别为？
【学生】氧化亚铁为黑色粉末、氧化铁为红棕色粉末、四氧化三铁为黑色粉末。
【教师】这三种氧化物均不溶于水。
【提问】请同学们推测，这三种氧化物有什么相同的化学性质和不同的化学性质。
【学生1】从物质类别的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。
【学生2】从元素价态的角度分析，FeO、Fe3O4既有氧化性，又有还原性，Fe2O3具有氧化性。
【教师】通过对这三种氧化物化学性质的预测，下面一起学习这三种氧化物具体的化学性质。
【提问】这三种氧化物有哪些是碱性氧化物呢？
【学生】氧化亚铁和氧化铁都是碱性氧化物，四氧化三铁为复杂氧化物。
【教师】请同学们尝试写出这三种氧化物分别与酸也就是H+反应的离子方程式。
【学生1】氧化亚铁与酸反应的离子方程式：FeO+2H+=Fe2++H2O
【学生2】氧化铁与酸反应得离子方程式：Fe2O3+6H+=2Fe3++H2O
【学生3】四氧化三铁与酸反应的离子方程式：Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2++4H2O
【教师】这三种氧化物在高温时，都能与C、CO、H2反应，被还原成Fe(炼铁)。
点燃
点燃
高温(共22张PPT)
第一节第1课时
授课老师：XXX
单质铁
铁的氧化物
ELEMENTAL IRON
IRON OXIDE
第三章
ELEMENTAL IRON
课堂导入
这些铁制品是游离态的铁，还是化合态的铁？
一、铁的存在形式
1、铁元素在自然界的存在
人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中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。
丹霞地貌岩石和红土中含Fe2O3而呈红色
陨铁
一、铁的存在形式
2、铁元素在自然界的含量
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
二、铁的冶炼及应用
自然界中的铁主要是以+ 2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，那么该如何把铁从铁矿石中提炼出来呢？
二、铁的冶炼及应用
工业炼铁的原料、原理分别是什么？还记得高炉炼铁所发生的化学反应吗？
铁矿石通过还原反应炼出铁单质，铁水从出铁口放出
C＋O2 ==== CO2
点燃
C＋O2 ==== 2CO
高温
Fe2O3＋3CO ==== 2Fe＋3CO2
高温
三、铁单质的性质——物理性质
颜色 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/ (g·cm-3) 延展性 导热性 导电性 导磁性
银白色，有金属光泽
1535
2750
7.86
良好
铁粉
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。
三、铁单质的性质——化学性质
1、与非金属单质反应，如O2 、Cl2 、S
3Fe＋2O2==== Fe3O4
点燃
Fe＋S====FeS
2Fe＋3Cl2====2FeCl3
2、与酸（H+）反应，如盐酸、稀硫酸
Fe + 2H+ ==== Fe2+ + H2 ↑
3、与盐溶液反应，如CuSO4溶液
Fe + Cu2+ ==== Cu + Fe2+
三、铁单质的性质——化学性质
【思考】在铁与氯气反应，铁与盐酸反应，铁与硫酸铜溶液反应，铁的化合价的变化有什么异同？为何有这种异同？
还原剂Fe
强氧化剂
Fe3+
Cl2等
Fe2+
弱氧化剂
S、H+、Cu2+等
课堂检测
【例1】下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 ( )
C
A
铁在自然界中全部以化合态形式存在
B
铁与硝酸银反应所得产物中铁元素的化合价为+3价
C
铁在氯气中燃烧所得产物中铁元素的化合价为+3价
D
工业上用CO2在高温条件下还原含Fe2O3 的铁矿石炼铁
课堂检测
【例2】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 ( )
C
A
FeCI3
D
CuCl2
B
FeCl2
C
MgCl2
课堂检测
【例3】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( )
B
A
硫酸
D
氯化铜
B
硝酸锌
C
硫酸锌
四、实验探究——铁粉与水蒸气的反应
【材料】钢铁厂生产中，炽热的铁水或钢水注入模具前，模具必须进行充分干燥处理。
1、在常温下，铁与水是不发生反应的。那么，在高温下铁能否与水反应呢？
钢水注入干燥的模具
能反应
2、 从理论上来说，铁与水反应的产物是什么？
钠与水的反应：Na + H2O = NaOH + H2
推测
铁与水的产物:Fe(OH)3 + H2
四、实验探究——铁粉与水蒸气的反应
进行还原铁粉与水蒸气反应并验证气体产物，其实验装置应有几部分构成？
水蒸气的产生装置
水蒸气与铁粉的反应装置
气体产物检验装置
四、实验探究——铁粉与水蒸气的反应
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。
实验现象
根据检验结果证明，产物中的气体为氢气，反应后试管内固体仍为黑色，说明产物中的固体不是氧化铁或氢氧化铁，推测可能是四氧化三铁。
实验分析
化学方程式：3Fe + 4H2O(g) ==== Fe3O4 + 4H2
高温
四、实验探究——铁粉与水蒸气的反应
【思考交流】
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： 。
④ 结束时，先_________，再___________。
提供水蒸气
提高温度，加热效果更好
收集氢气
撤导管
移酒精灯
五、铁的氧化物——物理性质
化学名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式
铁元素化合价
俗称 ——
色、态
水溶性
FeO
Fe2O3
Fe3O4
+2
+3
+2、+3
铁红
磁性氧化铁
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
均不溶于水
五、铁的氧化物
铁元素形成的三种氧化物，分别是氧化亚铁（FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)。请同学们推测，这三种氧化物有什么相同的化学性质和不同的化学性质。
五、铁的氧化物
【性质推测】
1、从物质类别的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。
2、从元素价态的角度分析，FeO、Fe3O4既有氧化性，又有还原性，Fe2O3具有氧化性。
五、铁的氧化物——化学性质
化学式
氧化物类别
与酸（H+）反应
氧化性
用途
FeO
Fe2O3
Fe3O4
碱性氧化物
复杂氧化物
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
高温时，都能与C、CO、H2反应，被还原成Fe(炼铁）
常用做色素
油漆、涂料的红色颜料
磁铁打印机的粉末
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