第三章第一节铁及其化合物 课件 (共33张PPT)人教版 化学 必修第一册

(共33张PPT)
铁的单质及其性质
2024级新课教学课件
课
程
目
标
素
养
目
标
1.认识铁的重要化合物的化学性质，知道Fe3+的检验方法，能由氢氧化铁性质实验分析并设计制备氢氧化铁的实验，初步构建“铁三角”转化关系模型。
2.以铁及其化合物知识的学习为代表，从物质类别和元素价态的视角建立含变价元素物质的转化关系，丰富研究物质的思路和方法。
3.通过阅读硫酸亚铁药片说明书，培养获取信息和初步加工信息的能力，初步学会设计简单实验的方法。
4.运用所学有关铁及其化合物性质的知识和方法，从实际条件出发，解决生产、生活中的简单问题，进一步感受化学与生活的紧密联系，赞赏化学对人类所作的贡献。
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。
资料卡片 人体中的铁元素
抵抗力不强、经常生病
头晕、眼花、面色差
体力跟不上
学习能力差、记忆力不足
嗜睡
缺铁性贫血
食 补
药补
陨铁
赤铁矿
磁铁矿
自然界中的铁
地壳中元素含量递减
O Si Al Fe Ca Na K Mg H Ti
一、铁的单质 （ Fe ）
1. 铁元素在自然界的存在形态
①游离态：
②化合态：
陨铁中的铁以单质形态存在
主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在
黄铁矿（FeS2）
赤铁矿（Fe2O3）
甘肃张掖丹霞地貌因含Fe2O3而呈红色
褐铁矿(Fe2O3·nH2O )
黄铜矿
CuFeS2
铁是银白色金属，铁有良好的导电性、导热性和延展性。密度、硬度较大，熔点、沸点较高。
2、物理性质
注意：
①铁粉为黑色，铁能导电，但其导电性不如铜和铝。
②能被磁铁吸引。
③熔点：1535℃；沸点：2750℃；密度：7.86g/cm3。
高炉炼铁： 用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
Fe2O3 ＋ 3CO === 2Fe ＋ 3CO2
高温
3、高炉炼铁
人类对铁的应用和生产历史
单质
氧化物
碱
盐
类别
价
态
性质
转化
Fe
Fe(OH)3
Fe2+
Fe3+
Fe3O4
FeO
Fe(OH)2
价类二维观
Fe2O3
4、化学性质
从物质类别角度来看，铁属于哪类物质？有哪些化学性质？
金属活动性顺序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

金属活动性由强逐渐减弱
1.在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的活动性越强。
2.在金属活动性顺序中，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢
3在金属活动性顺序中，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来
这是重点吆！
金属与浓硫酸、硝酸反应通常没有氢气生成！
铁与酸和化合物反应的生成物是Fe SO4或 FeCl2
在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应。在这些反应中，铁的化合价的变化有何异同？为什么会有这样的异同？
①与非金属的反应
（1）.与非金属单质（氯气、氧气、S等）反应
Fe与Cl2
Fe与O2：3Fe + 2O2 = Fe3O4
点燃
Fe与Cl2：2Fe + 3Cl2 === 2FeCl3
点燃
Fe与S：Fe + S == FeS

②.与非氧化性酸（稀盐酸、稀硫酸等）反应
Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑
③.与某些盐溶液（CuSO4溶液等）反应
Fe＋CuSO4 = FeSO4＋Cu
Fe＋Cu2+ = Fe2+＋Cu
思考·讨论
为什么有的反应式中铁的化合价变成+2，有的变成+3？
Fe
Fe
+强氧化剂
+O2
Fe3O4
Fe
+2
FeCl2、FeSO4等
FeCl3等
还原性
+3
+弱氧化剂
还原剂
氧化剂
氧化还原反应产物
+
物质类别
单质
氧化物
碱
盐
元素
价态
0
+2
+3
Fe3+
Fe2+
Fe
H+、S、I2、Cu2+等
弱氧化剂
Cl2、Br2等
强氧化剂
常见的强氧化剂：
Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4（H+）
常见的弱氧化剂：
I2、S、H+、Cu2+、Fe3+
提问：1.钠常温下能与水反应，铁可以吗？
2.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。这是为什么呢？
现象：加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声，实验结束后，试管内固体仍呈黑色。
注意事项：
1.整套装置试管口应低于试管底； 2.先预热；
3.加热一会儿后再将导管插入到肥皂水中，用燃着的火柴去点燃肥皂泡，可发出爆鸣声； 4.实验结束时，应先从肥皂水中撤出导管，再移去燃着的酒精灯。
（4）、铁与水蒸气的反应
常温下，铁与水是不发生反应的。但在高温下，铁能与水发生反应。
反应原理：
实验结论：
铁能与水蒸气发生反应，生成Fe3O4与氢气
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高温
与水的反应
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高温
Mg + 2H2O(热) Mg(OH)2 + H2
2Al + 6H2O(沸) 2Al(OH)3 + 3H2
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
H2O(g)
冷H2O
热H2O
小结：金属与水的反应
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 ——
颜色、状态
水溶性 铁红
红棕色粉末
黑色晶体
黑色粉末
磁性氧化铁
均不溶于水
铁的氧化物
一 、物理性质
Fe2O3
+3
物质类别：
氧化性
Fe2O3 + 6H+ 2Fe3+ + 3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
△
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
元素价态：
碱性氧化物
二 、化学性质
FeO
+2
物质类别：
氧化性
FeO + 2H+ Fe2+ + H2O
FeO + CO Fe + CO2
高温
元素价态：
碱性氧化物
还原性
6FeO + O2 2Fe3O4
Fe3O4
物质类别：
氧化性
元素价态：
特殊氧化物
Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
高温
△
铁的氧化物的用途
Fe2O3可作为冶炼金属的原料
Fe2O3常用于制造红色油漆和涂料
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
Fe3O4用于电磁领域（制录音磁带和电讯器材）
铁及其化合物
单质
碱
盐
类别
价
态
Fe
Fe2O3
Fe(OH)3
Fe2+
Fe3+
Fe3O4
FeO
氧化物
红砖中含的是氧化铁，青砖中含的是四氧化三铁。
为什么青砖不是氧化亚铁？
氧化亚铁不稳定
铁的氢氧化物
实验3-1：在两只试管中分别加入少量FeCl3溶液和FeSO4溶液，用胶头滴管向其中滴
NaOH溶液。
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe3＋+3OH－=Fe(OH)3↓
(红褐色沉淀)
现象：产生红褐色沉淀。
Fe(OH)3受热分解：2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
1.Fe(OH)3的制备
FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4
现象：生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。
4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
(红褐色沉淀)
Fe2 + 2OH = Fe(OH)2
（白色沉淀）
2.Fe(OH)2的制备
Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色 白色 红褐色
溶解度 难溶于水 难溶于水
与盐酸的离子方程式
稳定性
铁的氧化物 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3
Fe(OH)2+2H+=Fe2＋+2H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3＋+3H2O
不稳定，易被O2氧化，受热易分解，但产物复杂
不稳定，受热易分解
深度思考
1.FeSO4溶液若长期露置于空气中，可能产生的杂质阳离子是什么？
3.对制备Fe(OH)2你有什么改进措施？
①避免亚铁盐溶液中混进Fe3+
②除去试管和溶液中的O2，创造无氧环境。
2.Fe(OH)2的制备实验成功的关键是什么？
④ FeSO4(aq)液面加植物油或苯进行液封（加保护层，隔绝空气）
①胶头滴管的末端伸入FeSO4(aq)液面下，再挤出NaOH溶液（避免接触氧气）
③加热煮沸NaOH溶液或用煮沸过的蒸馏水配制溶液（除去溶解的O2）
② FeSO4必须是新配制的，并加入Fe粉。（以防Fe2＋被氧化成Fe3＋）
请你设计实验证明
思考与讨论
1.下列四个装置，哪些能较长时间的看到Fe(OH)2白色沉淀？
产生的H2
赶走空气
苯液封作用,阻止空气进入
√
√
√
X
①
②
③
④
2.简述装置②实验操作方法和原理？
先打开止水夹a，利用Fe与稀H2SO4反应产生的H2将装置内的空气排出，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a，产生的H2使试管A中气压大于外界气压，把试管A中的液体(FeSO4溶液)压入试管B中，反应得到Fe(OH)2白色沉淀。
打开止水夹a，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a 。
Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态
水溶性
制法
加热分解 隔绝空气加热： 在空气中加热：
与盐酸反应
转化 白色固体
红褐色固体
不溶
不溶
Fe2＋+2OH－=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2H＋=Fe2＋+2H2O
Fe(OH)3+3H＋=Fe3+3H2O
Fe3＋+3OH－=Fe(OH)3↓
2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
△
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱，都可以与酸反应生成盐和水。
Fe3+与Fe2+的检验
鉴别方法 Fe3+ Fe2+
方法一
观察溶液颜色
浅绿色
棕黄色
滴加NaOH溶液
产生红褐色的沉淀
生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
方法二
【实验3-2】在两支试管中分别加入少量的FeCl3 溶液和FeCl2 溶液，各滴入几滴KSCN 溶液。观察并记录现象。
鉴别方法 Fe3+ Fe2+
方法三
加入KSCN溶液
无明显现象
溶液呈红色
实验3-3
FeCl3溶液
加入过量铁粉
滴入KSCN溶液
取上层清液滴入氯水
溶液由棕黄色变为浅绿色
无明显现象
溶液呈红色
2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋
2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-
Fe3+、Fe2+的性质
1.Fe3+具有较强的氧化性
Fe3+的氧化性表现
①与Fe反应：______________________________。
②与Cu反应：______________________________。
③与I- 反应：_____________________________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
用于Fe2＋溶液中除Fe3＋
腐蚀铜电路板
2.Fe2+性质
Fe2+处于中间价态，既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主。
（1）Fe2+的氧化性
①与Zn反应: ____________________________________。
②与Mg反应：____________________________________。
（2）Fe2+的还原性
①与MnO4－(H+)反应： .
②与H2O2(H+)反应：____________________________________。
③与Cl2反应：____________________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O
5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O(检验Fe2+）
Zn + Fe2＋ === Fe +Zn2+
Mg + Fe2＋ === Fe +Mg2+
Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化
Fe、Fe3+与Fe2+的相互转化
Fe
Fe2+
Fe3+
还原剂 如Fe、Zn、Cu、I- 、 S2-、H2S2-等
强氧化剂 如Cl2、H2O2、O2、HNO3、KMnO4等
弱氧化剂 如H+、Cu2+、S、I2 等
强还原剂 如Zn、Al、CO、H2等
强氧化剂 如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等
强还原剂 如Zn、Al、CO、H2等
特别提醒：
(1)金属阳离子被还原不一定得到金属单质。如：Fe3＋―→Fe2＋。
(2)离子共存问题：
①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO3、HSO3等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与MnO4-(H＋)、NO3-(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
(3)除杂问题(括号内物质为杂质)
①FeCl3溶液(FeCl2)：
②FeCl2溶液(FeCl3)：
加足量氯水或双氧水或通入足量Cl2
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
加足量铁粉，充分反应后过滤
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
③FeSO4溶液(CuSO4)：
加足量铁粉，充分反应后过滤
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(4)Fe2＋盐溶液的配制与保存：
加铁粉，防止Fe2＋被氧化。