《第一節(jié) 鐵及其化合物》課件

第一節(jié)鐵及其化合物第三章鐵金屬材料課程學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)并掌握鐵的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物的性質(zhì)1學(xué)習(xí)鐵離子的檢驗(yàn)方法2熟練掌握鐵三角的關(guān)系2導(dǎo)入人類最早使用的鐵，是來(lái)自太空的隕鐵。鐵在自然界中可以像隕鐵中的鐵那樣以單質(zhì)形態(tài)存在，但主要是以+2價(jià)和+3價(jià)化合物的形態(tài)存在于礦石中。隕鐵導(dǎo)入鐵元素在地殼中的含量?jī)H次于氧、硅和鋁，居第四位。丹霞地貌的巖層因Fe2O3而呈紅色。地殼中元素含量遞減OSiAlFe導(dǎo)入我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出圖的春秋初年秦國(guó)的短柄鐵劍，這說(shuō)明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。戰(zhàn)國(guó)中期以后，鐵制工具在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。工業(yè)煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦中提煉出來(lái)。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期最大的鐵器——長(zhǎng)方形鐵爐①有延展性和導(dǎo)熱性。②能導(dǎo)電，但其導(dǎo)電性不如銅和鋁。③能被磁鐵吸引。④熔點(diǎn)：1535℃；沸點(diǎn)：2750℃；密度：7.86g/cm3。新課講解鐵的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)比較活潑，它能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。觀察下列反應(yīng)式，查看鐵的化合價(jià)變化有何異同。思考·討論Fe+2HCl——2FeCl2+H22Fe+3Cl2——2FeCl3點(diǎn)燃Fe+CuSO4——FeSO4+Cu觀察下列反應(yīng)式，查看鐵的化合價(jià)變化有何異同。思考·討論2Fe+3Cl2——2FeCl3點(diǎn)燃FeFeCl3化合價(jià)升高0+3Fe+2HCl——2FeCl2+H2FeFeCl2化合價(jià)升高0+2Fe+CuSO4——FeSO4+CuFeFeSO4化合價(jià)升高0+2為什么有的反應(yīng)式中鐵的化合價(jià)變成+2，有的變成+3？思考·討論在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應(yīng)。鐵與氧化性較弱的氧化劑（如鹽酸、硫酸銅等）反應(yīng)，鐵原子失去2個(gè)電子生成+2價(jià)鐵的化合物。鐵與氧化性較強(qiáng)的氧化劑（如氯氣等）反應(yīng)，鐵原子則失去3個(gè)電子生成+3價(jià)鐵的化合物。Fe-2e-→Fe2+Fe-3e-→Fe3+在鋼鐵廠的生產(chǎn)中，熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必須進(jìn)行充分的干燥處理。這是為什么呢？思考·討論鋼水注入干燥的模具提示：鐵與水會(huì)反應(yīng)嗎？生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，常溫下，鐵與水是不發(fā)生反應(yīng)的。但在高溫下，鐵能與水發(fā)生反應(yīng)。思考·討論濕棉花還原鐵粉肥皂液燃著的火柴可以觀察到鐵（如果是純鐵，為白色金屬）變?yōu)楹谏勰钗镔|(zhì)（Fe3O4）。同時(shí)生成了氣體——?dú)錃?。根?jù)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象書(shū)寫(xiě)鐵在高溫下和水的反應(yīng)式。思考·討論濕棉花還原鐵粉肥皂液燃著的火柴3Fe+4H2O——Fe3O4+4H2高溫反應(yīng)式中的氣體H2為什么不加“↑”符號(hào)呢？思考·討論3Fe+4H2O——Fe3O4+4H2高溫水在高溫下為氣態(tài)，因此等號(hào)右邊的氣體H2不用加“↑”符號(hào)。思維啟迪人體中的鐵元素鐵在人體中的含量為4~5g，是人體必需微量元素中含量最多的一種。人體內(nèi)的含鐵化合物功能性鐵儲(chǔ)存鐵參與氧的運(yùn)輸與一些酶結(jié)合缺鐵會(huì)造成記憶力、免疫力、對(duì)溫度適應(yīng)力下降、貧血鐵的氧化物都不溶于水、常溫下也不與水反應(yīng)。新課講解鐵的氧化物鐵的三種氧化物氧化亞鐵（FeO）氧化鐵（Fe2O3）四氧化三鐵（Fe3O4）黑色粉末、不穩(wěn)定、空氣中易氧化成Fe3O4黑色晶體、有磁性、俗稱磁性氧化鐵紅棕色粉末、俗稱鐵紅、常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料FeO+2H+——Fe2++H2OFe2O3+6H+——2Fe3++3H2O新課講解鐵的氧化物FeO和Fe2O3是堿性氧化物，都能和酸發(fā)生反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。他們的離子反應(yīng)式如下：在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。觀察并描述發(fā)生的現(xiàn)象。思考·討論FeCl3溶液FeSO4溶液NaOH溶液NaOH溶液在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。觀察并描述發(fā)生的現(xiàn)象。思考·討論FeCl3溶液中產(chǎn)生了紅褐色沉淀；FeSO4溶液生成的白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，過(guò)一段時(shí)間后還會(huì)有紅褐色物質(zhì)生成。FeCl3溶液中的現(xiàn)象FeSO4溶液中的現(xiàn)象為什么FeSO4溶液在加入NaOH溶液時(shí)，會(huì)有那些現(xiàn)象變化呢？思考·討論這是因?yàn)榘咨臍溲趸瘉嗚F被溶解在溶液中的氧氣氧化成了紅褐色的氫氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)式如下：①FeSO4+2NaOH——Fe(OH)2↓+Na2S04②4Fe(OH)2+O2+2H2O——4Fe(OH)3鐵的氫氧化物都是不溶性堿，都能與酸發(fā)生反應(yīng)。新課講解鐵的氫氧化物鐵的兩種氫氧化物氫氧化鐵（Fe(OH)3）氫氧化亞鐵（Fe(OH)2）紅棕色粉末或膠體，加熱后失去水生成紅棕色的Fe2O3粉末：2Fe(OH)3——Fe2O3+3H2O白色固體，難溶于水△白色的Fe(OH)2會(huì)被溶解在溶液中的氧氣氧化。那么，在實(shí)驗(yàn)室里，如何得到Fe(OH)2呢？思考·討論思路是如何防止Fe(OH)2被氧氣氧化?？梢杂貌缓現(xiàn)e3+的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。這樣就能使Fe(OH)2的在無(wú)氧環(huán)境下生成，不會(huì)氧化成Fe(OH)3。在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeCl2溶液，然后各滴入KSCN溶液。觀察并記錄現(xiàn)象。思考·討論FeCl3溶液FeCl2溶液KSCN溶液KSCN溶液在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeCl2溶液，然后各滴入KSCN溶液。觀察并記錄現(xiàn)象。思考·討論FeCl3中的現(xiàn)象FeCl2中的現(xiàn)象Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液時(shí)變成紅色；Fe2+的鹽溶液無(wú)明顯變化?？梢岳眠@一反應(yīng)檢驗(yàn)Fe3+的存在。在盛有2mLFeCl3溶液的試管中加入少量鐵粉，振蕩試管。充分反應(yīng)后，滴入幾滴KSCN溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。思考·討論FeCl3溶液鐵粉在盛有2mLFeCl3溶液的試管中加入少量鐵粉，振蕩試管。充分反應(yīng)后，滴入幾滴KSCN溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。思考·討論加入少量鐵粉后FeCl3溶液中的Fe3+被鐵粉還原成Fe2+，F(xiàn)e2+不能與KSCN溶液反應(yīng)，則觀察到溶液無(wú)明顯現(xiàn)象。2Fe3++Fe——3Fe2+把上清液導(dǎo)入另一支試管中，再滴入幾滴氯水，又發(fā)生了什么變化？思考·討論滴入幾滴氯水后Fe2+被Cl2氧化成Fe3+，與KSCN溶液反應(yīng)，觀察到溶液變成紅色。2Fe2++Cl2——2Fe3++2Cl-新課講解鐵的氫氧化物常見(jiàn)的鐵鹽和亞鐵鹽硫酸鐵（Fe2(SO4)3）氯化鐵（Fe(Cl)3）氯化亞鐵（Fe(Cl)2）硫酸亞鐵（FeSO4）鐵鹽遇到較強(qiáng)的還原劑會(huì)被還原成亞鐵鹽，亞鐵鹽在較強(qiáng)的氧化劑作用下會(huì)被氧化成鐵鹽，即Fe3+和Fe2+在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。Fe3+Fe2+還原劑氧化劑Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三種物質(zhì)中，哪種物質(zhì)可做氧化劑，哪種可做還原劑，哪種既可作氧化劑又可做還原劑？思考·討論觀察三種物質(zhì)中Fe元素的化合價(jià)。Fe：0價(jià)；FeSO4：+2價(jià)；Fe2(SO4)3：+3價(jià)Fe可以升失氧化作還原劑；Fe2(SO4)3可以降得還原作氧化劑；FeSO4既可以作氧化劑又可以做還原劑。思維啟迪Fe、Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化關(guān)系Fe2+2FeCl2+Cl2——2FeCl3Fe3+Fe2FeCl3+Fe——3FeCl2FeO+H2——Fe+H2OFe+2HCl——FeCl2+H2↑Fe2O3+3CO——2Fe+3CO2高溫高溫2Fe+3Cl2——2FeCl3點(diǎn)燃思維啟迪認(rèn)識(shí)元素及其化合物性質(zhì)的視角物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)，是學(xué)習(xí)元素及其化合物性質(zhì)的重要認(rèn)識(shí)視角?；谖镔|(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)，可以預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)。例如，對(duì)于Fe2O3，從物質(zhì)類別來(lái)看，它屬于金屬氧化物，據(jù)此可以預(yù)測(cè)它可能與酸發(fā)生反應(yīng)；從元素價(jià)態(tài)來(lái)看Fe2O3中的鐵元素是+3價(jià)，為鐵元素的高價(jià)態(tài)，據(jù)此可以預(yù)測(cè)它具有氧化性，可能還具有還原性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。1.填寫(xiě)下列橫線鐵具有________和________。鐵能導(dǎo)電，但其導(dǎo)電性不如________。鐵能被_______吸引。鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鐵的熔點(diǎn)：_______；沸點(diǎn)：________；密度：________。課堂達(dá)標(biāo)延展性1535℃導(dǎo)熱性銅和鋁磁體2750℃7.86g/cm3解析鐵具有延展性和導(dǎo)熱性。鐵能導(dǎo)電，但其導(dǎo)電性不如銅和鋁。鐵能被磁體吸引。鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鐵的熔點(diǎn)是：1535℃；沸點(diǎn)是2750℃；密度是7.86g/cm3。2.高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是（）A.H2O是還原劑B.Fe被氧化C.H2O發(fā)生氧化反應(yīng)D.Fe得到電子課堂達(dá)標(biāo)B解析反應(yīng)中，氫元素化合價(jià)由H2O中的+1價(jià)降低為H2中的0價(jià)，故H2O是氧化劑（A選項(xiàng)錯(cuò)誤），發(fā)生還原反應(yīng)（C選項(xiàng)錯(cuò)誤），生成還原產(chǎn)物氫氣；鐵元素化合價(jià)升高，F(xiàn)e失電子（D選項(xiàng)錯(cuò)誤）是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，得到氧化產(chǎn)物Fe3O4。因此選B。3Fe+4H2O——Fe3O4+4H2高溫3.下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是（）A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說(shuō)明不含F(xiàn)e2+B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液變紅色，說(shuō)明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液，得紅棕色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明該溶液中只含有Fe2+，不含有Mg2+課堂達(dá)標(biāo)解析

選項(xiàng)A中，KSCN溶液與Fe3+溶液作用的方程式為：Fe+3SCN-?Fe(SCN)3，而Fe2+與KSCN溶液不反應(yīng)，如果該溶液既含F(xiàn)e3+，又含F(xiàn)e2+，滴加KSCN溶液，溶液呈紅色，證明存在Fe3+而不能證明沒(méi)有Fe2+，故A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中，先通入Cl2，氯氣將Fe2+氧化成Fe3+，即使原溶液不含F(xiàn)e3+，滴加KSCN溶液后也顯紅色，無(wú)法證明原溶液是否含有Fe3+，故B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中，加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe3+，故C正確；選項(xiàng)D中，氫氧化鎂為白色沉淀，能被紅褐色沉淀掩蓋，無(wú)法確定，故D錯(cuò)誤。因此選C。C4.某地有“天明的晚黑的早，洗臉快不如臉臟的快”一說(shuō)，這是因?yàn)樵摰貜脑绲酵硪恢碧幱诩t棕色的煙中，附近居民深受其害，試推測(cè)該地空氣污染物中可能含有（）A.煤炭粉塵B.Al2O3粉塵C.Fe3O4粉塵D.Fe2O3粉塵課堂達(dá)標(biāo)解析根據(jù)煙為紅棕色，可以推斷空氣污染物中可能含有Fe2O3粉塵。因此選D。D氧化亞鐵：是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣里受熱迅速被氧化成四氧化三鐵氧化鐵：是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，常用做紅色油漆和涂料，赤鐵礦的主要成分四氧化三鐵：是一種具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵鐵及其化合物課堂小結(jié)鐵的單質(zhì)①鐵具有延展性和導(dǎo)熱性。②鐵能導(dǎo)電，但其導(dǎo)電性不如銅和鋁。③鐵能被磁體吸引。④鐵