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铁是目前产量最大、使用最广泛的金属
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
3. 1. 1 铁的单质、铁的氧化物
第1课时
学习目标
1、了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，体会化学对人类生活的重要意义；从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献，增强文化自信。
2、能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质，基于实验事实写出铁与水蒸气反应的化学方程式，并用于解释生产中简单的化学问题，培养安全意识。
铁锅
补铁保健品
（硫酸亚铁、乳酸亚铁等）
情景引入
生活中的铁元素
涂料 Fe2O3
铁是人体必需微量元素中含量最多的一种（约4~5g），缺铁会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降
情景引入
人体中的铁元素
情景引入
FeCl3 · 6H2O
还原铁粉
FeSO4 · 7H2O
（绿矾）
FeSO4溶液
FeCl3溶液
实验室中的铁元素
一、铁的单质
1、铁的存在和冶炼
（1）存在
陨铁（Fe）
黄铁矿（FeS2）
赤铁矿（Fe2O3）
磁铁矿（Fe3O4）
化合态
游离态
一、铁的单质
丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色
1、铁的存在和冶炼
（2）冶炼
古代竖炉炼铁
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
一、铁的单质
高炉炼铁
高温
C + O2 = CO2
高温
C + CO2 = 2CO
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
高温
产生CO；提供热量
将铁矿石中的SiO2转变为炉渣
CaCO3 = CaO + CO2↑
高温
CaO + SiO2 = CaSiO3
高温
CO、CO2、N2等
2、铁的物理性质
铁是一种具有银白色金属光泽的固体，有良好的延展性、导热性、导电性，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引，其熔、沸点较高
一、铁的单质
为什么铁片是银白色，而铁粉却是黑色的？
思考
提示：金属小颗粒能反射光线。而小颗粒的分布是非常混乱的，所以不能像镜面一样把入射光线定向地反射回去。入射光线进到金属小颗粒中，就像进了“迷魂阵”，从一个小颗粒反射到另一个颗粒，这样反射过来又反射回去，光线越来越弱，很少按入射方向返回去，因此看上去是黑色的
铁粉
3、铁的化学性质
（1）与某些非金属单质、非氧化性酸和盐溶液反应
反应物 化学方程式
非金属单质 O2
Cl2
S
酸
盐溶液
3Fe + 2O2 = Fe3O4
点燃
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
△
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
一、铁的单质
Fe + S = FeS
△
Fe
Fe3+
Fe
Fe2+
强氧化剂
弱氧化剂
Cl2、Br2、HNO3等
S、I2、H+、Cu2+等
一、铁的单质
3、铁的化学性质
Fe
物质类别角度
金属单质
与非金属单质反应
与酸溶液反应
与某些盐溶液反应
元素价态角度
强还原性
强氧化剂
弱氧化剂
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，不得留有水，这是为什么？
一、铁的单质
钢水注入干燥的模具
容易发生爆炸
一、铁的单质
（2）实验探究还原铁粉与水蒸气的反应
3、铁的化学性质
一、铁的单质
铁粉与水蒸气反应
一、铁的单质
提供反应所需的水蒸气
蒸发皿中产生大量肥皂泡，点燃肥皂泡，能燃烧并发出爆鸣声
3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2
高温
（2）实验探究还原铁粉与水蒸气的反应
3、铁的化学性质
铁粉逐渐红热，反应后试管内固体仍为黑色
一、铁的单质
（2）实验探究还原铁粉与水蒸气的反应
3、铁的化学性质
注意事项：
试管口略向下倾斜(防止冷凝水倒流，使试管炸裂)。
酒精灯先放在湿棉花处加热一段时间，待试管底部温度较高，且有部分水蒸气时，再将酒精灯移到铁粉位置加热。
加热一段时间后再将导管插入肥皂水中(排尽装置内空气，防止发生爆炸)，用点燃的木条去点燃肥皂泡，可发出爆鸣声。
肥皂水不能太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时，难以有较大的爆鸣声。
实验结束后，应先将导气管移出水面再熄灭酒精灯(防止冷凝水倒流，使试管炸裂)。
一、铁的单质
（2）实验探究还原铁粉与水蒸气的反应——其它装置
3、铁的化学性质
一、铁的单质
（2）实验探究还原铁粉与水蒸气的反应——其它装置
3、铁的化学性质
一、铁的单质
（2）实验探究还原铁粉与水蒸气的反应——其它装置
3、铁的化学性质
金属与水反应的规律
① K、Ca、Na等可以和冷水作用，生成可溶性碱和氢气
② Mg、Al很难与冷水反应，但可与沸水迅速反应，生成难溶性碱和氢气
③ Zn、Fe、Sn、Pb与高温水蒸气才反应，生成难溶性氧化物和氢气
④ Cu、Hg、Ag、Pt、Au则不与水作用
★ 在金属活动性顺序表中，金属越活泼，越容易与水反应，反应越剧烈
归纳总结
情景引入
红砖和青砖都是日常生活中常见的建筑材料。两者颜色不同是因为其中所含的铁的氧化物不同，你认为红砖和青砖中分别含有什么铁的氧化物呢？
青砖
红砖
资料卡片：
将用黏土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外向内烧透，停火，使砖和窑体慢慢冷却下来，在这个过程中，由于空气充足，砖坯中的铁元素被氧化成Fe2O3(棕红色)使砖呈现红色。
【Fe2O3】
【Fe3O4】
情景引入
思考：为什么不是氧化亚铁呢？
氧化亚铁不稳定
烧制砖瓦时，向窑内添加大量的煤炭后封窑1天，从窑顶向下慢慢浇水7天，水蒸气和窑内高温的碳发生化学反应产生大量的还原气体(H2和CO)，它们把Fe2O3又逐渐还原成Fe3O4而制得青砖。
青砖
红砖
【Fe2O3】
【Fe3O4】
二、铁的氧化物
氧化亚铁
【FeO】
氧化铁
【Fe2O3】
四氧化三铁【Fe3O4】
氧化亚铁【FeO】 氧化铁【Fe2O3】 四氧化三铁【Fe3O4】
俗称 —
颜色状态
溶解性 价态
类别
与酸反应
稳定性 二、铁的氧化物
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
铁红
磁性氧化铁
均难溶于水
+2
+3
+2、+3
碱性氧化物
复杂化合物
FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
稳定
6FeO + O2 = 2Fe3O4
△
氧化亚铁【FeO】 氧化铁【Fe2O3】 四氧化三铁【Fe3O4】 与CO、C、H2反应 用途 炼铁的原料 炼铁的原料，赤铁矿主要成分是Fe2O3，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 炼铁的原料，磁铁矿主要成分是Fe3O4，磁性材料、打印机墨粉
高温时，铁的氧化物均能被CO、C、H2等还原剂还原成铁
二、铁的氧化物
高温
C、CO、H2等
FexOy Fe
练习
1、某些化合物可由两种单质加热直接反应生成，下列化合物不符合上述条件的是（ ）
A. FeS B. FeCl2 C. FeCl3 D. Fe3O4
B
2、判断正误
（1）由于铁单质性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质（　　）
（2）铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2+（　　）
（3）分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法（　　）
（4）1mol Fe与水蒸气高温下反应转移8/3mol e-（　　）
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练习

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