资源简介

(共50张PPT)
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
课时1 铁的单质
学习目标
了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系
01
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
02
结合应用实例，将铁的性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题
03
自然界中的铁
早期铁制品
春秋初年秦国的铜柄铁剑
战国时期最大的铁器—长方形铁炉
我国最早的人工冶炼铁器
战国时期最大的铁器
01
铁单质的物理性质
1.铁元素的存在
铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和___，居第___位，主要以___价和___价化合物的形式存在。
2.物理性质
铁有_______和_______，铁能导电，但导电性不如铜和铝。铁能被磁铁吸引。
铝
四
+2
+3
延展性
导热性
铁元素的存在及使用
①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。
②人体内的铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。
③体内缺铁将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。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。
④为了满足生理需要，成人每天铁的适宜摄入量为15～20mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。
工业炼铁的原理
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
高温
工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。你还记得炼铁高炉内发生的化学反应吗
为什么铁器时代晚于铜器时代？
①自然界中铁单质的储量少于铜单质；
②铁的活动性比铜强。
【例1】下列有关物质的性质与用途对应关系错误的是（ ）
A．铁粉具有还原性，可作食品的抗氧化剂
B．小苏打可溶于水，可作糕点的膨松剂
C．臭氧具有强氧化性，可作食品的杀菌剂
D．维生素C具有还原性，可作食品的抗氧化剂
B
解析：Fe粉具有还原性，易和空气中的氧气反应，可用作食品袋中的抗氧化剂，故A不选；小苏打加热分解会产生二氧化碳，可作糕点的膨松剂，物质的性质与用途对应关系错误，故B选；臭氧是一种强氧化性的气体，具备强有力的杀菌消毒功效，可作食品的杀菌剂，故C不选；维生素C又名抗坏血酸，具有酸性和强还原性，可用作食品抗氧化剂，故D不选；正确答案是B。
【例2】纯净铁的物理性质有：①光亮的银白色　②黑色　③在潮
湿的空气中易被腐蚀　④有延展性　⑤能导电导热　⑥硬而脆　⑦
能被磁铁吸，引易被磁化（ ）
A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦
C．①③⑤⑦ D．全部
B
解析：纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸，引易被磁化；只有①④⑤⑦符合题意，故答案选B。
02
铁单质的化学性质
联系金属钠的性质，结合铁的原子结构示意图（原子序数为26）思考金属铁具有哪些化学性质？
①铁原子结构特点：

失去2e-
失去3e-
Fe
Fe3+
Fe2+
【结论】铁原子可失去2个电子生成Fe2+，也可失去3个电子生成Fe3+。且稳定性：
Fe3+>Fe2+。
铁与非金属反应：4Fe + 3O2 ＝2Fe2O3
铁与酸反应：Fe +2HCl＝FeCl2+H2 ↑
铁与盐溶液反应：Fe+CuSO4 ＝ Cu+FeSO4
铁的化学性质
接下来我们就来详细探究！
实验1：Fe与O2反应
现象：剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体
原理：
3Fe + 4O2 Fe3O4
实验2：Fe与Cl2反应
【现象】：剧烈燃烧、产生棕褐色的烟
【原理】：Fe + Cl2 FeCl3
实验3：Fe与S反应
Fe＋S FeS
点燃
Fe＋H2SO4 === FeSO4＋H2↑
实验4：Fe与H2SO4溶液反应
Fe＋CuSO4 === Cu＋FeSO4
实验5：Fe与CuSO4溶液反应
化学性质 化学方程式举例
与非金属单质反应
与非氧化性酸反应
与盐溶液反应
Fe在反应中作_____剂，遇到较强的_____剂(如Cl2等)生成____价铁的化合物，遇到较弱的_____剂(如稀硫酸等)生成____价铁的化合物。
Fe＋H2SO4 === FeSO4＋H2↑
Fe＋CuSO4 === Cu＋FeSO4
还原
氧化
＋3
氧化
＋2
结论
【例1】下列叙述正确的是(　　)
A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属
B．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3
C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化
D．足量的铁在氯气中燃烧生成FeCl2和FeCl3
解析：A. 在冶金上，把铁归为黑色金属，但纯铁为银白色，故A不选；B. 铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，故B不选；C. 由于纯铁不易形成原电池，所以纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化，故C选；D. 铁在氯气中燃烧只生成FeCl3，不会生成FeCl2，故D不选。故选C。
C
例2下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是 (　　)
A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。
D
生活经验告诉我们，在常温下，铁与水是不发生反应的。那么，在高温下，铁能否与水发生反应呢
铁与水蒸气反应
有人设计了如图所示的装置，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。
【实验现象】蒸发皿中产生大量的肥皂泡，放出的气体能点燃，或会发出爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。
【原理分析】根据气体检测结果，证明为氢气；反应后试管内固体仍为黑色，说明不是氧化铁或氢氧化铁，因此可能是四氧化三铁。
【验证产物】验证固体是否是四氧化三铁方法：试管冷却后，利用磁铁在试管外侧吸一吸。若固体被吸引，证明固体是四氧化三铁。
【温馨提示】若铁无剩余，该检验方法是正确的，若铁有剩余，该法则有缺陷。更好的解决方案待到学完铁的氧化物，我们再来设计。
【实验结论】Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2(置换反应)
【实验说明】湿棉花受热可以提供反应所需的水蒸气；酒精灯上加防风罩可以保证集中加热，以达到较高的反应温度；肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用。
【实验探究】实验装置的改进。
【答案】①改变水蒸气的生成方式
②氢气的收集方式。如下图：
装置可以有哪些改进点？
例1某学习小组按如图所示实验，下列组员的认识一定不合理
的是（ ）
A．甲同学认为试管b中收集到的气体
可点燃，且产生淡蓝色火焰
B．乙同学认为试管a中生成的黑色固
体可能为四氧化三铁
C．丙同学认为用盐酸溶解固体生成物
所得溶液有颜色
D．丁同学认为将少量还原铁粉放入试管中，加适量的水，加热也
可实现该反应
D
解析：铁与水蒸气在高温下反应生成氢气，故b管收集到的为氢气，可燃，发生淡蓝色火焰，A正确；铁与水蒸气在高温下反应黑色的四氧化三铁，留在试管a中，B正确；生成的四氧化三铁可溶于盐酸生成氯化铁和氯化亚铁溶液，都有颜色，C正确；要实现该反应，铁只能和水蒸气在高温下反应，D错误；故选D。
例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
法正确的是（ ）
A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯
B．反应中H2O作氧化剂，发生反应的化学
方程式为2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2
C．干燥管中加入的固体干燥剂
可以是无水氯化钙
D．收集反应产生的气体选用装置②
C
解析：A．实验时，应先用水蒸气排出装置中的空气，即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯，A错误；B．铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；C．氢气是中性气体，可以用碱石灰干燥，C正确；D．收集的是氢气，密度比空气小，应用向下排气法，选用装置c，D错误；故选C。
(1)反应开始时，应先点燃___处的酒精灯，其目的是___________________________，若点燃顺序反了，可能有什么后果？
例3利用如图装置也可以实现Fe与水蒸气的反应
b
用水蒸气排装置内的空气
①Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应；
②Fe与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。
(2)此装置如何检验Fe与水蒸气反应生成的气体产物？
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微噗声，证明生成了H2。
工业炼铁的原理
3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2
高温
工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。你还记得炼铁高炉内发生的化学反应吗
例1高炉炼铁的主要反应为Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，下列对该 反应的说法正确的是（ ） A．Fe2O3是氧化剂 B．CO中碳元素被还原 C．Fe的化合价升高 D．该反应是置换反应
解析：A． Fe的化合价从+3价降低为0，得电子，被还原，Fe2O3是氧化剂，故A正确；B． CO中碳元素的化合价从+2价升高为+4价，被氧化，故B错误；C． Fe的化合价从+3价降低为0，故C错误；D． 置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，该反应不是置换反应，故D错误；故选A。
A
例2下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是 (　　) A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸 D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。
D
03
课堂总结
存在形态
物理性质
化学性质
化合态
游离态
熔沸点高、导热、导电、延展性、可以被磁铁吸引
与O2、Cl2、S反应与H2O反应与酸反应与盐反应
04
课堂检测
1.有关铁的叙述中不正确的是（ ）
A．铁能被磁铁吸引 B．人体的血红蛋白中含有铁元素
C．在空气中能剧烈燃烧 D．铁能与水蒸气反应
解析：A.铁能被磁铁吸引，A项说法正确；B. 人体的血红蛋白中含有铁元素，B项说法正确C. 铁在氧气中能剧烈燃烧，在空气中不燃烧。故C项错误；D. 铁能与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故D说法正确；故答案为C。
C
2.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅
作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋
之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是（ ）
A．“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性
B．“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈
C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化
D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁
解析：A．把钢煅作或长或圆的叶子形状，说明金属铁有良好延展性，故A正确；B．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故开始要除去铁锈，防止三价铁影响产物纯度，故B正确；C．金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，故C错误；D．隔绝空气，铁与醋酸反应生成醋酸亚铁，故D正确。
C
3.高炉炼铁的生产中，下列说法正确的是(　　)
A．焦炭和一氧化碳都是还原剂
B．采用富氧空气可以得到纯铁
C．加石灰石的目的主要是为了得到CO2
D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿
解析：高炉炼铁的生产中，焦炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳，一氧化碳还原铁的氧化物，在反应中焦炭和一氧化碳是还原剂，A正确；采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧，B不正确；加石灰石的目的主要是为了造渣，C不正确；黄铁矿中铁的含量低，一般不用于冶炼生铁，D不正确。
A
4.铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS，
下列有关说法正确的是(　　)
A．三种非金属单质中，S的氧化性最弱
B．等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数相等
C．反应生成的三种产物都只具有氧化性
D．反应生成的三种产物都是易溶于水的固体
解析：根据反应后铁元素的价态，可知S的氧化性最弱，A项正确；反应产物中铁元素的价态不同，等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数不相等，B项错误；Fe3O4和FeS中含有＋2价的铁元素，也具有一定的还原性，C项错误；Fe3O4和FeS难溶于水，D项错误。
A
解析：铁粉可吸收氧气，可用作食品的“脱氧剂”，无水硫酸铜、蔗糖、食盐不能吸收氧气，故选：C。
5.饼干、月饼、蛋糕等零食包装中常常有个小纸袋，上面一般标有“保鲜剂”或者“脱氧剂”的字样。里面的粉状或颗粒状物质，除了硅胶或硫酸亚铁外，还有可能是
A．无水硫酸铜
B．蔗糖
C．铁粉
D．食盐
C
6.下列反应中，能生成正三价铁的是
A．铁钉投入硫酸铜溶液中
B．铁粉跟硫粉混合加热
C．铁屑加入稀硫酸中
D．铁丝在氯气中燃烧
解析：铁被强氧化剂氧化为Fe3+，被弱氧化剂氧化为Fe2+。A、C项中铁分别被Cu2+、H+被氧化为Fe2+，B中铁和硫粉反应生成FeS，D项中铁和Cl2反应生成FeCl3，答案选D。
D
7.铁粉与水蒸气反应的实验装置图(夹持装置已略去)如图，下列说法错误的是
A．实验进行前，应检查装置的气密性
B．该实验表明：常温下，铁的化学性质不活泼
C．生成的气体在点燃之前，必须验纯
D．该反应的基本反应类型为置换反应
解析A．连接装置后，在进行实验之前，需要检查装置的气密性，A正确；
B．常温下，铁与冷水和热水不反应，但该实验无法证明这个结论，B错误；
C．铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，氢气为可燃性气体，与空气混合会引发爆炸，所以在点燃生成的气体之前，需要验纯，C正确；
D．铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，该反应属于置换反应，D正确；
故选B。
B
感谢观看

展开更多......

收起↑