【化学】铁及其氧化物、氢氧化物课件 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册.pptx

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1、3.1.2 铁及其氧化物、氢氧化物3.1 铁的多样性【问题】铁有哪些物理性质？铁是一种银白色、有金属光泽的固体，具有良好的导电、导热和延展性，具有磁性；铁是一种银白色、有金属光泽的固体，具有良好的导电、导热和延展性，具有磁性；纯铁的抗腐蚀能力很强。纯铁的抗腐蚀能力很强。1.物理性质物理性质一、铁的主要性质2.铁的化学性质铁的化学性质（1）与非氧化性与非氧化性酸反应酸反应思考讨论：以钠为例，分析活泼金属单质一般能与哪些物质反应？与酸反应放出与酸反应放出H2、与盐发生置换反应，与非金属单质如、与盐发生置换反应，与非金属单质如Cl2、与水反应、与水反应FeH2SO4=FeSO4H2铁丝与稀硫酸反应铁

2、丝与稀硫酸反应FeH+=Fe2+H22.与盐与盐反应反应FeCuSO4=CuFeSO4铁丝与硫酸铜反应铁丝与硫酸铜反应FeCu2+=CuFe2+（3）与某些非金属单质反应与某些非金属单质反应铁丝在氧气中燃烧铁丝在氧气中燃烧铁丝在氯气中燃烧铁丝在氯气中燃烧铁丝与硫磺的反应铁丝与硫磺的反应思考讨论：比较非金属单质氧化性强弱？Fe+Br2Fe+I2在在FeFe与与ClCl2 2的反应、的反应、FeFe与盐酸的反应、与盐酸的反应、FeFe与与CuSOCuSO4 4溶液的反应中，溶液的反应中，铁元素化合价的变化有何异同？为什么会有这样的异同？铁元素化合价的变化有何异同？为什么会有这样的异同？（4）与氧化

3、性酸（如稀硝酸）反应得不到与氧化性酸（如稀硝酸）反应得不到H2Fe4HNO3（稀）（稀）=Fe(NO3)3NO2H2OFe在冷的浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化在冷的浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化生生活活经经验验告告诉诉我我们们，在在常常温温下下，铁铁与与水水是是不不发发生生反反应应的的。那那么么，在在高高温温下下，铁铁能能否否与与水水发生反应呢发生反应呢?探探究究：有有人人设设计计了了如如图图所所示示的的装装置置，进进行行还还原原铁铁粉粉与与水水蒸蒸气气反反应应的的实实验。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。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。（5）与与

4、水反应水反应试试管管冷冷却却后后，利利用用磁磁铁铁在在试试管管外外侧侧吸吸一一吸吸。若若固固体体被被吸吸引引，证证明明固固体是四氧化三铁。体是四氧化三铁。取少量固体于试管中，加入稀硫酸(不能用盐酸)溶解，将溶液分成两份，一份加入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，说明溶液中含有Fe2；另一份加入KSCN溶液，溶液显红色，说明溶液中含有Fe3。加热时试管内铁粉红热，蒸发皿中产生大加热时试管内铁粉红热，蒸发皿中产生大量的肥皂泡，放出的气体能点燃，发出轻量的肥皂泡，放出的气体能点燃，发出轻微爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。微爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。【问题】如何证明固体是四氧化三铁？如何检验固态产

5、物中铁元素的价态？实验现象：实验现象：反应原理：反应原理：注意：注意：注意：注意：试管口略向下倾斜；试管口略向下倾斜；试管口略向下倾斜；试管口略向下倾斜；酒精灯先加热湿棉花，有水蒸气后，酒精灯先加热湿棉花，有水蒸气后，酒精灯先加热湿棉花，有水蒸气后，酒精灯先加热湿棉花，有水蒸气后，再移至铁粉位置；再移至铁粉位置；再移至铁粉位置；再移至铁粉位置；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；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。结束时，先撤导管，再移酒精灯。结束时，先撤导管，再移酒精灯

6、。思考：在钢铁厂的生产中，炽在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或者是钢水注入模具热的铁水或者是钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干之前，模具必须进行充分的干燥，这样操作的原因是什么？燥，这样操作的原因是什么？避免高温下铁与水反应，生成四氧化三铁3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2高温高温(1)反反应应开开始始时时，应应先先点点燃燃_处处的的酒酒精精灯灯，其其目目的的是是_，若若点燃顺序反了，可能有什么后果？点燃顺序反了，可能有什么后果？【例例】利用如图装置也可以实现利用如图装置也可以实现Fe与水蒸气的反应与水蒸气的反应b用水蒸气排装置内的空气用水蒸气排装置内的空气l答案：答案：Fe与与O2生成

7、了生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应；，无法与水蒸气反应；Fe与水蒸气反应生成与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的，在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。反应可能发生爆炸。(2)此装置如何检验此装置如何检验Fe与水蒸气反应生成的气体产物？与水蒸气反应生成的气体产物？l答案：答案：用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微爆鸣爆鸣声，证明生成了声，证明生成了H2。铁粉与水蒸气反应的几种装置铁粉与水蒸气反应的几种装置铁粉与水蒸气反应的几种装置铁粉与水蒸气反应的几种装置水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气的发生的发生的发生的发生装置装置装置装置水蒸气与水蒸气与水蒸气与水蒸

8、气与铁粉反应铁粉反应铁粉反应铁粉反应装置装置装置装置产物收集产物收集产物收集产物收集装置装置装置装置A反应生成反应生成FeOB湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂C肥皂液的主要作用是检验生成的肥皂液的主要作用是检验生成的H2D铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来【学习评价】还还原原铁铁粉粉与与水水蒸蒸气气反反应应的的装装置置如如图图所所示示，下下列列有有关关该该实实验验的的说说法法正正确确的的是是()CFe Fe2O3 FeOFe3O4 FeCl3 FeCl2弱氧化剂（HCl）Fe-2eFe2+

9、强氧化剂O2(缓慢氧化)Cl2/加热H2O/高温O2/点燃Fe-3eFe3+课堂总结价类二维图氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)三、铁的氧化物【问题】铁元素能形成哪些氧化物？并说说它们的颜色。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1.铁的氧化物的物理性质铁的氧化物的物理性质FeOFe2O3Fe3O4+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特殊氧化物特殊氧化物特殊氧化物特殊氧化物有固定组成，纯净物有固定组成，纯净物有固定组成，纯净物有固定组成，纯净物碱性氧化物碱性氧化物碱性氧化物碱性氧化物2.铁的氧化物的化学性质

10、铁的氧化物的化学性质名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁稳定性 类别与酸反应（离子方程式）氧化性与CO、C、H2反应生成单质铁及生成单质铁及CO2或或H2O 用途 不稳定，受热转化为四氧化三铁。稳定稳定碱性氧化物复杂氧化物红色油漆和涂料、炼铁原料制录音磁带、作打印机墨粉Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高温铁的冶炼铁的冶炼FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、WO3、V2O5等难熔金属氧化物与铝粉的反应叫铝热反应，常用KClO3和镁条引发该反应，反应放出大量热。3.铝热反应铝热反应铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性铝热反应是

11、在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序中铝后的金属的氧化物反应。顺序中铝后的金属的氧化物反应。顺序中铝后的金属的氧化物反应。顺序中铝后的金属的氧化物反应。铝热剂铝热剂实验装置实验装置Al与与MgO能否高温时反应？能否高温时反应？实验现象实验现象实验原理实验原理应用应用镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出

12、耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；纸漏斗的下部被烧穿，有纸漏斗的下部被烧穿，有纸漏斗的下部被烧穿，有纸漏斗的下部被烧穿，有红热红热红热红热熔融物落入沙中熔融物落入沙中熔融物落入沙中熔融物落入沙中；熔融物冷却后变黑，能被磁铁吸引。；熔融物冷却后变黑，能被磁铁吸引。；熔融物冷却后变黑，能被磁铁吸引。；熔融物冷却后变黑，能被磁铁吸引。高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热

13、，反应的化学方程式高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为为为为：2Al2AlFeFe2 2O O3 3 AlAl2 2O O3 32Fe2Fe高温高温制取熔点较高、活泼性弱于制取熔点较高、活泼性弱于制取熔点较高、活泼性弱于制取熔点较高、活泼性弱于AlAl的金属铬、锰、钨等；的金属铬、锰、钨等；的金属铬、锰、钨等；的金属铬、锰、钨等；金属焊接，如野外焊接钢轨等金属焊接，如野外焊接钢轨等金属焊接，如野外焊接钢轨等金属焊接，如野外焊接钢轨等镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃烧。镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃

14、烧。镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃烧。镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃烧。.作为冶炼金属的原料，如赤铁矿作为冶炼金属的原料，如赤铁矿.氧化铁常用于制造红色油漆和涂料氧化铁常用于制造红色油漆和涂料.特制的磁性氧化铁可做录音磁带和特制的磁性氧化铁可做录音磁带和电信器材。电信器材。4.铁的氧化物的用途铁的氧化物的用途IV.铝热反应：焊接钢轨、制备金属纳铝热反应：焊接钢轨、制备金属纳米材料。米材料。Fe2O3+2Al 2 Fe+Al2O3高温高温砖的颜色为何有青有红？砖的颜色为何有青有红？为什么用相同的材料制成的砖的颜色会不相同

15、呢？为什么用相同的材料制成的砖的颜色会不相同呢？在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成成_而制得红色的砖瓦。若烘烧后期从窑顶慢慢浇水，而制得红色的砖瓦。若烘烧后期从窑顶慢慢浇水，窑内会产生大量的窑内会产生大量的_气体，它们把红色的物质还原成气体，它们把红色的物质还原成的黑色化合物是的黑色化合物是_，同时还有没烧完的碳颗粒，从，同时还有没烧完的碳颗粒，从而制得了青色砖瓦。而制得了青色砖瓦。Fe2O3H2、COFeO、Fe3O4砖瓦的颜色为何有青有红？砖瓦的颜色为何有青有红？在在两两支支试试管管中中分分别别加加入入少少量量的的

16、FeCl3溶溶液液和和FeSO4溶溶液液，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。四、铁的氢氧化物实验探究实验探究p现象现象：p离子方程式离子方程式：有红褐色沉淀有红褐色沉淀生成生成Fe33OH=Fe(OH)3白色沉淀白色沉淀灰绿灰绿色色红褐红褐色色Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3四、铁的氢氧化物FeCl3中滴入中滴入NaOHFe2(SO4)3中滴入中滴入NaOH利用可溶性铁盐、亚铁盐与碱溶液反应制备利用可溶性铁盐、亚铁盐与碱溶液反应制备利用可溶性铁盐、亚铁盐与碱溶液反应制备利用可溶性铁盐、亚铁盐与碱溶液反应

17、制备化学式化学式Fe(OH)2Fe(OH)3物质类别物质类别二元弱碱二元弱碱三元弱碱三元弱碱颜色状态颜色状态制备制备与与O2反应反应碱性碱性（与酸（与酸反应）反应）稳定性稳定性白色固体白色固体红褐色固体红褐色固体 Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O2Fe(OH)3 Fe2O33H2O四、铁的氢氧化物4Fe(OH)4Fe(OH)2 2O O2 22H2H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3Fe3+3OH-=Fe(OH)3 Fe2+2OH-=Fe(OH)2 Fe(OH)2 FeOH2O(隔绝空气)1.用用新新配配制制的的FeSO4溶溶液液（如如含含有有

18、Fe3+，加加入入铁铁丝丝或或铁铁粉粉，再再加加入入几几滴滴稀硫酸。稀硫酸。2.用用不不含含O2的的蒸蒸馏馏水水配配制制的的NaOH溶溶液液，配配制制过过程程中中不不摇摇动动容容器器，减减少少空气溶入（空气溶入（除去蒸馏水中溶解的除去蒸馏水中溶解的O2常采用常采用煮沸煮沸的方法的方法）。）。1.生生成成白白色色Fe(OH)2沉沉淀淀的的操操作作可可采采用用长长滴滴管管吸吸满满不不含含O2的的NaOH溶溶液液，插插入入FeSO4溶溶液液液液面面下下，再再挤挤出出NaOH溶溶液液。不不要要将将滴滴管管中中的的溶溶液液全全部部挤出，以防空气进入溶液引起氧化。挤出，以防空气进入溶液引起氧化。2.用苯、

19、植物油将反应体系用苯、植物油将反应体系与空气隔离与空气隔离。反应物：反应物：反应环境：反应环境：【学习评价】有关铁的化合物的说法中，错误的是()A.由图示操作可制取Fe(OH)2B.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得C.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应D.Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化为红褐色D还原性气体保护法有机覆盖层法总结：总结：Fe2、Fe3、Fe之间的相互转化关系之间的相互转化关系铁三角铁三角金属单质（金属单质（Zn到到Cu）、）、H2S、S2-、I-等等等等还原剂还原剂Cl2、Br2、HNO3、H2O2、KMnO4等氧化剂等氧化剂

20、S、I2、非氧化性酸等、非氧化性酸等弱氧化剂弱氧化剂金属单质、金属单质、H2、CO等等还原剂还原剂金属单质、金属单质、H2、CO等等还原剂还原剂Cl2、Br2、HNO3等等强强氧化剂氧化剂FeFe0 0FeFe3 3FeFe2+2+只有还原性只有还原性有氧化性、还原性有氧化性、还原性只有氧化性只有氧化性营养学家建议：补铁剂与营养学家建议：补铁剂与V V同服同服可以增加对铁元素的吸收。可以增加对铁元素的吸收。维生素维生素C具有还原性还是还原性？具有还原性还是还原性？加加2滴滴KSCN溶液溶液FeClFeCl3 3加入维加入维C红色消失红色消失FeFeFeFe3+3+3+3+FeFeFeFe2+2

21、+2+2+加入加入加入加入VcVcVcVc活动活动探究探究补铁剂中铁元素价态的检验补铁剂中铁元素价态的检验实验用品：某补铁口服液、实验用品：某补铁口服液、H2SO4溶液、溶液、NaOH溶液、溶液、酸性酸性KMnO4溶液、氯水、溶液、氯水、KSCN溶液溶液若同时含有若同时含有若同时含有若同时含有FeFe2+2+和和和和FeFe3+3+，如何检验？，如何检验？，如何检验？，如何检验？能否将能否将能否将能否将KMnOKMnO4 4和和和和KSCNKSCN滴入同一试管验证？滴入同一试管验证？滴入同一试管验证？滴入同一试管验证？能否用能否用能否用能否用NaOHNaOH？【课后习题】1为除去为除去FeCl

22、2溶液中含有的少量的溶液中含有的少量的FeCl3杂质，可选用的最佳药品是杂质，可选用的最佳药品是()A滴入滴入KSCN溶液溶液B通入氯气通入氯气C加入铜粉加入铜粉 D加入铁粉加入铁粉D2.有有NaCl、FeCl3、FeCl2、MgCl2四四种种溶溶液液，用用一一种种试试剂剂就就可可把把它它们们鉴鉴别别开开来来，这这种种试剂是试剂是()A.盐酸盐酸 B.烧碱溶液烧碱溶液 C.硫氰酸钾溶液硫氰酸钾溶液 D.硝硝酸酸银银溶溶液液B【课后习题】3离子方程式：离子方程式：Fe(OH)3溶于溶于HI溶液中溶液中4铁生锈过程中发生反应的化学方程式铁生锈过程中发生反应的化学方程式5离子方程式：离子方程式：Fe3+与与Fe、Cu的混合物作用的混合物作用6过量的过量的Fe与与Cl2反应反应总结有关铁及铁的化合物的计算有关铁及铁的化合物的计算三三三三个个个个守守守守恒恒恒恒是是是是关关关关键键键键质量守恒质量守恒质量守恒质量守恒电荷守恒电荷守恒电荷守恒电荷守恒电子守恒电子守恒电子守恒电子守恒