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第三章 铁 金属材料
第1节 铁及其化合物
3.1.1 铁的单质
铁是目前产量最大、使用最广泛的金属
想一想：有关铁，你知道多少？
一、铁元素的存在：
铁（Fe）
氧化铁
（Fe2O3）
四氧化三铁
（Fe3O4）
碳酸亚铁
（FeCO3）
丹霞地貌
陨铁
赤铁矿
磁铁矿
菱铁矿
黄铁矿
二硫化亚铁
（FeS2）
仅次于氧、硅、铝，居第四位。
1、铁元素的存在：
（1）单质形态（游离态）：
（2）化合物形态（化合态）：
人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。
主要以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。
2、铁元素在地壳中的含量：
目前发现最早的人工冶铁制品
3、高炉炼铁
原理：
工业炼铁的化学方程式：
【旧知回顾】
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
Fe3+得到电子生成Fe
用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
二、铁的单质
1、铁的物理性质：
银白色、有金属光泽
颜色
铁粉是黑色
延展性
金属导电性顺序：铁<铝<铜<银
导热性
导电性
能被磁铁吸引
特性
数据：
熔点：1535℃
沸点：2750℃
密度：7.86g/cm3
2、铁的化学性质
思考·讨论：P69
1.写出铁与氯气、盐酸、硫酸铜溶液的
反应方程式。
2.观察三个反应中，铁的化合价变化有
何异同？
3.为什么会有这样的异同？
Fe + 2HCl===FeCl2 + H2
2Fe + 3Cl2====2FeCl3
点燃
Fe + CuSO4===FeSO4 + Cu
Fe - 3e-
Fe3+
0
+3
0
+2
Fe - 2e-
Fe2+
0
+2
Fe - 2e-
Fe2+
Fe
Fe2+
Fe3+
弱氧化剂
H+、Cu2+等
强氧化剂
Cl2等
【思考】
(1)Cl2、O2、S的氧化性强弱： 。
(2)Fe3O4中铁有+2、+3价，分析Fe3O4中+2价和+3价铁的质量比为 。
(3)金属与酸反应生成H2的条件是什么？
金属与盐溶液发生置换反应的条件是什么？
①与非金属单质反应
2Fe+3Cl2 2FeCl3
Δ
3Fe+2O2 Fe3O4
点燃
Fe + S FeS
Δ
②与酸反应
Fe＋2H+= Fe2+＋H2↑
③与盐溶液反应
Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+
2、铁的化学性质
Cl2 O2 S
1：2
在金属活动性顺序里，
位于H前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的H；
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。
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？
钢水注入干燥的模具
结合生活常识，思考：常温下，铁与水发生反应吗？
猜想：在高温下，铁能否与水发生反应呢？
【信息】金属与水反应的规律：钾、钙、钠与冷水剧烈反应生成碱和H2。镁与冷水反应缓慢，与沸水迅速反应；铝与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性的碱和H2。
问题：铁如果能与水反应，那么会需要什么条件？可能生成什么产物？
图3-5 铁粉与水蒸气反应
思考与讨论（教材P70）：
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。
铁粉与水蒸气反应
【思考】
A处湿棉花的作用：
B处铁丝网罩的作用：
C处的作用：
铁粉与水蒸气的反应
提供水蒸气
集中火焰，提供高温条件
检验生成的气体
反应中 是氧化剂， 是氧化产物
结论：
实验现象：
蒸发皿中产生大量的肥皂泡，用火柴点燃肥皂泡,气体燃烧或有爆鸣声,反应后试管内固体仍为黑色。
H2O
Fe3O4
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高温
水蒸气与铁粉反应的装置
装置1
A
B
C
装置3
装置2
【思考】1、装置1有什么优点？
2、比较装置1和装置3中的A和B，B有什么优点？
3、装置3中的C有什么作用？
方案简单；操作安全；现象明显；过程环保。
干燥H2，降低H2中水蒸气的含量。
使用石棉绒，增大H2O(g)与铁粉的接触面积，使反应充分进行。
根据：钾、钙、钠与冷水剧烈反应生成碱和H2；镁与冷水反应缓慢，与沸水迅速反应；铝与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性的碱和H2；铁在高温条件下能与水蒸气反应。总结金属与水的反应有什么规律？
【思考】
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
金属活动性越强，越容易与水反应，反应越剧烈
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
【链接高考】
（2014年北京高考） 11.用右图装置（夹持、加热装置已略）进行试验，有②中现象，不能证实①中反应发生的是（ ）
①
②
A
②
①
（2024年新课标卷） 3.实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是（ ）
【链接高考】
B
【课堂检测】
某化学兴趣小组利用如图装置(铁架台及夹持装置已省略)进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:
(1)A装置的作用是　　　　　　　　,
烧瓶底部放碎瓷片的作用是　　　 　。
(2)写出装置B中发生反应的化学方程式:
　　　　　　　 ,
该反应中氧化剂是　　　　,氧化产物是 。
(3)D的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)E中的实验现象是 　 。
(5)A、B两个装置中应先点燃　　　　处的酒精灯(或酒精喷灯),点燃E处酒精灯之前应进行的操作是　　 。
产生水蒸气　
防止加热时液体暴沸
吸收未反应的水蒸气,干燥H2
黑色固体变成红色,玻璃管内壁上有水珠生成
A
收集H2并检验其纯度
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
H2O
Fe3O4
【课堂小结】
1、铁元素的存在：
铁的冶炼：
2、铁的物理性质：
3、铁的化学性质：
高温
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
(1)与非金属单质反应：
2Fe+3Cl2 2FeCl3
Δ
3Fe+2O2 Fe3O4
点燃
Fe + S FeS
Δ
(2)与酸反应：
Fe＋2H+= Fe2+＋H2↑
(3)与盐溶液反应：
Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高温
(4）与盐溶液反应：
游离态和化合态，在地壳中含量居第四位；
1、听课手册P89【变式题】
2、课时作业P186-186
【课后任务】

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