【课件】铁及其化合物 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册.pptx

第一节：铁及其化合物第一节：铁及其化合物 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FeFeOFe2O3Fe3O4Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2+、Fe3+学习线索学习线索单质氧化物碱盐价类二维图价类二维图1 1、铁元素的存在、原子结构及使用铁元素的存在、原子结构及使用地壳中含量居地壳中含量居第第四四位位，仅次于氧、硅和铝。，仅次于氧、硅和铝。陨铁陨铁赤铁矿赤铁矿FeFe2 2O O3 3磁铁矿磁铁矿FeFe3 3O O4 4菱铁矿菱铁矿FeCOFeCO3 3单质单质化合物化合物铁元素的使用铁元素的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战国时期最大的铁器长方形铁炉长方形铁炉思考：思考：为什么铁器时代为什么铁器时代晚于晚于铜器时代？铜器时代？1.1.自然界中自然界中铁单质铁单质储量少于储量少于铜单质铜单质2.2.铁铁的金属活动性的金属活动性比铜强。比铜强。金属金属越活泼越活泼，越，越以化合物以化合物形式存在，提形式存在，提炼出单质的炼出单质的条件越高条件越高。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au石器石器铁器铁器青铜器青铜器电子信息电子信息蒸汽蒸汽高炉炼铁发生的反应高炉炼铁发生的反应还原成铁：还原成铁：Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2高温高温Fe3O4 +4CO=3Fe+4CO2高温【练习】【练习】下列说法正确的下列说法正确的是（是（）A我国在战国中期就开始使用铁制品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高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来D2、物理性质物理性质银白色，有属光泽固体密度较大 7.86 g/cm3(1)颜色：(2)状态：(3)密度：(4)硬度：(5)熔、沸点：(6)金属共性：(7)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：金属导电性顺序：铅铅 铁铁 铝铝 金金 铜铜 OO2 2SS3 3、化学性质、化学性质（1 1）铁与非金属单质反应铁与非金属单质反应应用体验应用体验应用体验应用体验1.下列有关铁及其化合物的说法正确的是A.铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁元素的化合价均为3C.铁在氯气中燃烧，如果铁过量会生成FeCl2D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁步步高步步高P70P70（2 2）铁与铁与非氧化性酸非氧化性酸反应反应现象：产生现象：产生气泡，放出热量，生气泡，放出热量，生成浅绿色的溶液成浅绿色的溶液与盐酸、稀硫酸反应与盐酸、稀硫酸反应FeFeH H2 2SOSO4 4 =FeSO=FeSO4 4H H2 2FeFe2HCl2HCl =FeCl=FeCl2 2H H2 2（3 3）铁与盐反应铁与盐反应FeFeCuSOCuSO4 4 =FeSO=FeSO4 4CuCu与硫酸铜溶液等发生置换反应与硫酸铜溶液等发生置换反应曾青得铁则化为铜FeFeCuCu2 2 =Fe=Fe2 2CuCu现象：铁丝上有现象：铁丝上有红色红色物质生成，物质生成，蓝色蓝色溶液逐渐变为溶液逐渐变为浅绿色浅绿色FeFe2 2AgNOAgNO3 3=Fe(NO=Fe(NO3 3)2 22Ag2AgFeFe2 2AgAg+=2Fe=2Fe2+2+2Ag2Ag（3 3）铁与盐反应铁与盐反应FeFe2Fe2Fe3 3 =3Fe=3Fe2 2与与FeClFeCl3 3溶液反应溶液反应FeFe2FeCl2FeCl3 3=3FeCl=3FeCl2 2 铁铁与氧化性与氧化性较弱的氧化剂较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸（如盐酸、硫酸铜等）反应：铜等）反应：铁铁与氧化性与氧化性较强的氧化剂较强的氧化剂（如（如ClCl2 2、O O2 2等）等）反应：反应：Fe-2eFe-2e-FeFe2 2+Fe-3eFe-3e-FeFe3 3+K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性顺序表FeFeCuCu2 2 =Fe=Fe2 2CuCuFeFe2 2AgAg+=2Fe=2Fe2+2+2Ag2AgFeFe2Fe2Fe3 3 =3Fe=3Fe2 2铁铁与氧化性与氧化性较弱的氧化剂较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应：（如盐酸、硫酸铜等）反应：铁铁与氧化性与氧化性较强的氧化剂较强的氧化剂（如（如ClCl2 2、O O2 2等）反应：等）反应：Fe-2e-Fe2+Fe-3e-Fe3+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，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，说明铁与热水也不反应，在钢铁厂，炽热的铁水注入模具前，模具必炽热的铁水注入模具前，模具必须进行充分干燥须进行充分干燥，查阅资料显示高温下，铁能与水发生反应，有什么，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？样的产物生成？（4 4）铁与水反应）铁与水反应【思考与讨论】有人设计了如图3-5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。（4 4）铁与水反应）铁与水反应纯铁与冷水和热水不反应；高温时，与水蒸气反应纯铁与冷水和热水不反应；高温时，与水蒸气反应（4 4）铁与水反应）铁与水反应铁粉逐渐铁粉逐渐红热，蒸发皿红热，蒸发皿中产生大量的肥中产生大量的肥皂泡，皂泡，点燃点燃气泡会气泡会发出爆鸣声发出爆鸣声，反应后，反应后试管内试管内固体为固体为黑色黑色。3Fe4H2O(g)=Fe3O44H2高温高温实验现象：实验现象：反应原理：反应原理：实验注意点：实验注意点：试管口试管口略向下倾斜略向下倾斜；酒精灯酒精灯先加热湿棉花先加热湿棉花，有水蒸气后，有水蒸气后，再点燃酒精灯再点燃酒精灯加热还原铁粉；加热还原铁粉；加热一会后再将导管插入到肥皂水中加热一会后再将导管插入到肥皂水中；结束时，先撤导管，再移酒精灯。结束时，先撤导管，再移酒精灯。水蒸气水蒸气发生装置发生装置水蒸气与铁水蒸气与铁反应装置反应装置集中火集中火力，提力，提高温度高温度产物收集检产物收集检验装置验装置2.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2Fe3H2O(g)Fe2O33H2C.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步步高步步高P70P70干燥产生气体（H2)干燥产生气体（H2)碱石灰、无水CaCl2干燥产生气体（H2)检验产生气体（H2)收集法处理尾气CuO +H2=Cu+H2O高温玻璃管中固体由黑色变为红色，则由氢气生成点燃法：验纯后点燃导管铁的氧化物铁的氧化物四氧化三铁（四氧化三铁（Fe3O4）（黑色晶体）（黑色晶体）氧化亚铁（氧化亚铁（FeO）(黑色粉末黑色粉末)氧化铁（氧化铁（Fe2O3）（红棕色粉末）（红棕色粉末）赤铁矿赤铁矿的主要成分；的主要成分；俗名俗名铁红铁红磁铁矿磁铁矿的主要成分；的主要成分；俗名俗名 磁性氧化铁磁性氧化铁均均难溶难溶于水于水铁的氧化物铁的氧化物1 1、稳定性、稳定性6FeO+O2 2Fe3O4Fe2O3 、Fe3O4 稳定稳定2 2、与非氧化性酸反应、与非氧化性酸反应FeO+2H+=Fe2+H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe2O3 、FeO是是碱性氧化物碱性氧化物 Fe3O4：FeO Fe2O3 Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O金属冶炼：金属冶炼：Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2高温高温Fe3O4 +4CO=3Fe+4CO2高温3 3、氧化性氧化性FexOy Fe高温高温H2、CO、C、Al 等等2.下列关于铁的氧化物下列关于铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4的说法中正确的是的说法中正确的是()A.都是黑色固体都是黑色固体 B.都不溶于水都不溶于水 C.铁元素化合价相同铁元素化合价相同 D.都能与水反应都能与水反应3.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.赤铁矿的主要成分是赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3C.铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是Fe2O3D.Fe3O4中铁元素有中铁元素有2价和价和3价，价，Fe3O4是混合物是混合物BC Fe(OH)2和和Fe(OH)3铁的氢氧化物铁的氢氧化物思考：思考：思考：思考：铁有哪些氢氧化物，如何制备铁的氢氧化物？铁有哪些氢氧化物，如何制备铁的氢氧化物？【实验实验3-1】在两支试管中分别加入少量的在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和溶液和FeSO4溶液，溶液，然后各滴入然后各滴入NaOH溶液，观察并描述发生的现象。溶液，观察并描述发生的现象。FeCl3溶液溶液 FeSO4溶液溶液现象现象化学化学方程方程式式【实验实验3-1】在两支试管中分别加入少量的在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和溶液和FeSO4溶液，然后溶液，然后各滴入各滴入NaOH溶液，观察并描述发生的现象。溶液，观察并描述发生的现象。白色白色白色白色絮状沉淀絮状沉淀灰绿色灰绿色红红褐色沉淀褐色沉淀氢氧化铁氢氧化铁Fe(OH)3氢氧化亚铁氢氧化亚铁Fe(OH)2红褐色沉淀红褐色沉淀FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaClFeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4 Fe2+2OH-=Fe(OH)2 Fe3+3OH-=Fe(OH)34Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3思考：思考：刚才的实验我们发现，白色的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会被溶解在溶液中的氧气氧化，那么，在实验室里怎么得到氧化，那么，在实验室里怎么得到Fe(OH)2？设计实验的目标：设计实验的目标：隔绝氧气隔绝氧气第一方第一方面面第二方第二方面面第三方第三方面面改善改善反应物反应物改善改善反应环境反应环境改善改善反应装置反应装置【改善方案】【一、改善反应物】：【二、改善反应环境】：有机覆盖层法1.用新配制的用新配制的FeSO4溶液（溶液（加铁粉防止加铁粉防止Fe2+被氧化被氧化）2.除去溶液中溶解的除去溶液中溶解的O2 （如用煮沸的蒸馏水配制（如用煮沸的蒸馏水配制NaOH溶液，也可加热煮沸溶液，也可加热煮沸NaOH溶液）溶液）1.1.将胶头滴管伸入到液面以下再挤出溶液。将胶头滴管伸入到液面以下再挤出溶液。2.2.用植物油或苯液封，使反应体系与空气隔离。用植物油或苯液封，使反应体系与空气隔离。【三、改善反应容器】：止水夹止水夹1.1.左边试管可直接先制备出所需的左边试管可直接先制备出所需的FeSOFeSO4 42.2.夹夹住住止止水水夹夹，由由于于大大气气压压新新制制出出的的FeSOFeSO4 4就会被压入就会被压入NaOHNaOH溶液中溶液中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 B C D1.实验室用FeCl2溶液和烧碱制备Fe(OH)2，为了使产物不容易被氧化，下列做法不正确的是A.配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一层植物油以隔绝空气C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管内D.产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管步步高步步高P72P72名称名称氢氧化铁氢氧化铁氢氧化亚铁氢氧化亚铁化学式化学式色、态色、态溶解性溶解性制法制法与酸反应与酸反应热稳定性热稳定性转化转化Fe(OH)3Fe(OH)2红褐色固体红褐色固体白色絮状固体白色絮状固体难溶难溶难溶难溶Fe3+3OH_=Fe(OH)3 Fe2+2OH_=Fe(OH)2 Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2OFe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2OFe(OH)2=FeO+H2O（隔绝空气）（隔绝空气）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)31.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3A2.有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是AFe(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BFe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3CFe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解DFe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象A缺铁性贫血缺铁性贫血 吞咽困难或吞咽吞咽困难或吞咽时有梗阻的感觉时有梗阻的感觉异食癖异食癖口角炎、舌炎口角炎、舌炎 铁是人体细胞的必需成分，它具有造血功能造血功能，参与血红蛋白的生成以及细胞色素和各种酶的合成，促进生长。铁还在血液中起到运输和携带营养物质的作用。如果缺铁，人就会发生缺铁性缺铁性的贫血的贫血，而且也会造成免疫功能的下降和新陈代谢的紊乱造成免疫功能的下降和新陈代谢的紊乱。富含铁的食品 补铁的药物 生 活 中 随 处 可 见 的铁亚铁盐（Fe2+）铁盐铁盐（Fe3+）和和亚铁盐亚铁盐（Fe2+）的的检验检验 1、通过颜色辨别：、通过颜色辨别：铁盐溶液（铁盐溶液（Fe3+）(棕黄色棕黄色)亚铁盐溶液（亚铁盐溶液（Fe2+）(浅浅绿绿色色)的检验的检验2 2、加加NaOH溶液，溶液，亚铁盐亚铁盐溶液（溶液（Fe2+）产产生生白色白色沉淀，迅速沉淀，迅速变为变为灰灰绿绿色色，最后，最后变为变为红红褐色褐色 铁盐铁盐溶液溶液(Fe3+)红红褐色沉淀褐色沉淀FeCl3溶溶液液FeCl2溶溶液液2Fe2、Fe3的检验的检验 【实验【实验32】在两支试管中分别加入少量的】在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和溶液和FeCl2溶液，各滴溶液，各滴入几滴入几滴KSCN溶液。观察并记录现象。溶液。观察并记录现象。滴入KSCN溶液 FeCl3溶液FeCl2溶液【实验3-2】（黄色）FeCl2FeCl3(浅绿色)溶液呈血红色无变化Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3 血红色 向盛有FeCl2溶液的试管中滴加一滴K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液，可以看到溶液中生成蓝色沉淀。拓展：拓展：Fe2的检验方法的检验方法铁盐铁盐和和亚铁盐亚铁盐的的检验检验3、KSCN溶液溶液，Fe3+3SCN=Fe(SCN)3 4、加加铁氰铁氰化化钾钾（K3Fe(CN)6）溶液，溶液，亚铁盐亚铁盐溶液（溶液（Fe2+）产产生生蓝蓝色沉淀色沉淀 铁盐铁盐溶液溶液(Fe3+)无明无明显现显现象象 亚铁盐亚铁盐溶液（溶液（Fe2+）无明无明显现显现象象 铁盐铁盐溶液溶液(Fe3+)呈呈红红色色 1、通过、通过颜色颜色辨别：辨别：铁盐溶液（铁盐溶液（Fe3+）(棕黄色棕黄色)亚铁盐溶液（亚铁盐溶液（Fe2+）(浅浅绿绿色色)的检验的检验2 2、加加NaOH溶液溶液，亚铁盐亚铁盐溶液（溶液（Fe2+）产产生生白色白色沉淀，迅速沉淀，迅速变为变为灰灰绿绿色色，最后，最后变为变为红红褐色褐色 铁盐铁盐溶液溶液(Fe3+)红红褐色沉淀褐色沉淀 铁盐Fe2(SO4)3FeCl3FeCl3溶溶液液Fe2(SO4)3溶液溶液能与还原剂反应能与还原剂反应FeFe3 3只只具有具有氧化性氧化性Fe3+Fe2+弱还原剂弱还原剂Fe3+Fe Fe Cu SO2 H2S S2-SO32-I-强强 还还 原原 剂剂C Al Zn CO 铁盐FeFe3 3只只具有具有氧化性氧化性Fe3+Fe2+弱还原剂弱还原剂Fe Cu SO2 H2S S2-SO32-I-（1）Fe+2Fe3+3Fe2+在保存配制好的在保存配制好的FeClFeCl2 2溶液时，向其溶液时，向其中加入少量铁粉来防止中加入少量铁粉来防止FeFe2 2被氧化被氧化（2）2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+用用35%的的FeCl3溶液溶液作为作为“腐腐蚀蚀液液”铜印刷电路板铜印刷电路板放置一段时间向溶液中插入铜丝取出铜丝（3）2Fe3+2I2Fe2+I2可使可使KI 淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝(检验检验Fe3的一种方法的一种方法)（4）2Fe3+S22Fe2+S 亚铁盐：亚铁盐：FeFe2 2既有既有_ 性，又性，又有有_性。性。氧氧化化还原还原FeSO4FeCl2FeSO4溶溶液液FeCl2溶溶液液Fe2+Fe3+氧化剂氧化剂(Cl2、H2O2、KMnO4、稀、稀HNO3)Fe2+Fe还原剂（C Al Zn CO）亚铁盐的亚铁盐的氧化性Fe2+Fe还原剂（C Al Zn CO）2Fe2+Zn2Fe+Zn2+3Fe2+2 Al3Fe+2Al3+亚铁盐的亚铁盐的还原性还原性Fe2+Fe3+氧化剂氧化剂(Cl2、H2O2、KMnO4、稀、稀HNO3)(1)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl(2)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O可用于可用于除去除去FeCl3溶液溶液中的中的FeCl2杂质杂质可用于可用于除去铁盐除去铁盐溶液溶液中的中的亚铁盐杂质亚铁盐杂质在亚铁盐溶液中，滴加在亚铁盐溶液中，滴加KSCN溶液，后再通入溶液，后再通入氯气氯气/H2O2，现象为？，现象为？亚铁盐的亚铁盐的还原性还原性Fe2+Fe3+氧化剂氧化剂(Cl2、H2O2、KMnO4、稀、稀HNO3)(3)5Fe2+MnO4+8H+Mn2+5Fe3+4H2O可用于可用于检验检验亚铁盐亚铁盐FeFe氧化剂还原剂氧化性氧化性O2、Cl2、Br2、KMnO4 HNO3 H2O2Fe Cu SO2 H2S S2-SO32-I-Fe还原剂还原性弱氧化剂还原性强氧化剂还原剂S H+Cu2+Ag+Cl2、Br2、KMnO4 HNO3 C Al Zn CO C Al Zn CO FeFe、FeFe2+2+、FeFe3+3+相互转化相互转化(1)向某溶液中先滴加氯水，后滴加KSCN溶液，溶液变红色，则原溶液中有Fe3()(2)向溶液中加入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中含有Fe3，不含Fe2()(3)向某溶液中滴加KSCN溶液无明显现象，说明无Fe2()(4)向含有Fe2的溶液中，滴加几滴H2O2溶液后溶液变成红色，说明溶液中一定有SCN()(5)向MCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液后，酸性KMnO4溶液褪色，则M2一定为Fe2()正误判断正误判断正误判断正误判断步步高P74【练习】【练习】除杂问题除杂问题(括号内为杂质括号内为杂质)：FeCl3溶液溶液(FeCl2)：FeCl2溶液溶液(FeCl3)：FeSO4溶液溶液(CuSO4)：Fe2(SO4)3溶液溶液(FeSO4)：加足量氯水或加足量氯水或H2O2或通入足量或通入足量Cl2。加足量铁粉，充分反应后过滤。加足量铁粉，充分反应后过滤。加足量铁粉，充分反应后过滤。加足量铁粉，充分反应后过滤。滴加滴加H2O2