化學人教版（2023）必修第一冊3.1.2鐵及其氧化物、氫氧化物 課件（共39張ppt）

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§3.1.2鐵及其氧化物、氫氧化物

§3.1鐵的多樣性

【問題】鐵有哪些物理性質？

鐵是一種銀白色、有金屬光澤的固體，具有良好的導電、導熱和延展性，具有磁性；

純鐵的抗腐蝕能力很強。

物理性質

一、鐵的主要性質

鐵的化學性質

（1）與非氧化性酸反應

思考討論：以鈉為例，分析活潑金屬單質一般能與哪些物質反應？

與酸反應放出H2、與鹽發(fā)生置換反應，與非金屬單質如Cl2、與水反應

Fe＋H2SO4==FeSO4＋H2↑

鐵絲與稀硫酸反應

Fe＋H+==Fe2+＋H2↑

2.與鹽反應

Fe＋CuSO4==Cu＋FeSO4

鐵絲與硫酸銅反應

Fe＋Cu2+==Cu＋Fe2+

（3）與某些非金屬單質反應

鐵絲在氧氣中燃燒

鐵絲在氯氣中燃燒

鐵絲與硫磺的反應

思考討論：比較非金屬單質氧化性強弱？

Fe+Br2

Fe+I2

在Fe與Cl2的反應、Fe與鹽酸的反應、Fe與CuSO4溶液的反應中，鐵元素化合價的變化有何異同？為什么會有這樣的異同？

（4）與氧化性酸（如稀硝酸）反應得不到H2

Fe＋4HNO3（?。?=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O

Fe在冷的濃硫酸、濃硝酸中會發(fā)生鈍化

生活經驗告訴我們，在常溫下，鐵與水是不發(fā)生反應的。那么，在高溫下，鐵能否與水發(fā)生反應呢

探究：有人設計了如圖所示的裝置，進行還原鐵粉與水蒸氣反應的實驗。請討論該裝置的實驗原理，并根據實驗現象，分析可能的生成物。

（5）與水反應

試管冷卻后，利用磁鐵在試管外側吸一吸。若固體被吸引，證明固體是四氧化三鐵。

取少量固體于試管中，加入稀硫酸(不能用鹽酸)溶解，將溶液分成兩份，一份加入酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色，說明溶液中含有Fe2＋；另一份加入KSCN溶液，溶液顯紅色，說明溶液中含有Fe3＋。

加熱時試管內鐵粉紅熱，蒸發(fā)皿中產生大量的肥皂泡，放出的氣體能點燃，發(fā)出輕微爆鳴聲，反應后試管內固體仍為黑色。

【問題】如何證明固體是四氧化三鐵？如何檢驗固態(tài)產物中鐵元素的價態(tài)？

實驗現象：

反應原理：

注意：

①試管口略向下傾斜；

②酒精燈先加熱濕棉花，有水蒸氣后，再移至鐵粉位置；

③加熱一會后再將導管插入到肥皂水中；

④結束時，先撤導管，再移酒精燈。

思考：在鋼鐵廠的生產中，熾熱的鐵水或者是鋼水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥，這樣操作的原因是什么？

避免高溫下鐵與水反應，生成四氧化三鐵

3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

高溫

(1)反應開始時，應先點燃___處的酒精燈，其目的是_____________________，若點燃順序反了，可能有什么后果？

【例】利用如圖裝置也可以實現Fe與水蒸氣的反應

b

用水蒸氣排裝置內的空氣

答案：①Fe與O2生成了Fe3O4，無法與水蒸氣反應；

②Fe與水蒸氣反應生成H2，在高溫下與空氣中的O2反應可能發(fā)生爆炸。

(2)此裝置如何檢驗Fe與水蒸氣反應生成的氣體產物？

答案：用小試管收集一試管氣體，點燃，聽到輕微爆鳴聲，證明生成了H2。

鐵粉與水蒸氣反應的幾種裝置

水蒸氣的發(fā)生裝置

水蒸氣與鐵粉反應裝置

產物收集裝置

A．反應生成FeO

B．濕棉花的主要作用是冷卻試管，防止炸裂

C．肥皂液的主要作用是檢驗生成的H2

D．鐵粉與水蒸氣反應后，可立即用磁鐵將剩余鐵粉分離出來

【學習評價】還原鐵粉與水蒸氣反應的裝置如圖所示，下列有關該實驗的說法正確的是()

C

Fe

Fe2O3

FeO

Fe3O4

FeCl3

FeCl2

弱氧化劑（HCl）

Fe-2e─→Fe2+

強氧

化

劑

O2(緩慢氧化)

Cl2/加熱

H2O/高溫

O2/點燃

Fe-3e─→Fe3+

課堂總結——價類二維圖

氧化亞鐵

(FeO)

氧化鐵

(Fe2O3)

四氧化三鐵

(Fe3O4)

三、鐵的氧化物

【問題】鐵元素能形成哪些氧化物？并說說它們的顏色。

名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵

化學式

鐵元素化合價

俗稱

色、態(tài)

水溶性1.鐵的氧化物的物理性質

FeO

Fe2O3

Fe3O4

+2

+3

+2、+3

鐵紅

磁性氧化鐵

黑色粉末

紅棕色粉末

黑色晶體

均不溶于水

特殊氧化物

有固定組成，純凈物

堿性氧化物

2.鐵的氧化物的化學性質

名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵

穩(wěn)定性

類別

與酸反應（離子方程式）氧化性與CO、C、H2反應生成單質鐵及CO2或H2O用途

不穩(wěn)定，受熱轉化為四氧化三鐵。

穩(wěn)定

穩(wěn)定

堿性氧化物

復雜氧化物

紅色油漆和涂料、煉鐵原料

制錄音磁帶、作打印機墨粉

Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O

3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2

高溫

鐵的冶煉

FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、WO3、V2O5等難熔金屬氧化物與鋁粉的反應叫鋁熱反應，常用KClO3和鎂條引發(fā)該反應，反應放出大量熱。

3.鋁熱反應

鋁熱反應是在高溫干態(tài)下進行的置換反應，鋁只能與排在金屬活動性順序中鋁后的金屬的氧化物反應。

鋁熱劑

實驗裝置Al與MgO能否高溫時反應？

實驗現象實驗原理

應用

①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應；②紙漏斗的下部被燒穿，有紅熱熔融物落入沙中；熔融物冷卻后變黑，能被磁鐵吸引。

高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應，放出大量的熱，反應的化學方程式為：

2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe

高溫

①制取熔點較高、活潑性弱于Al的金屬鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等

鎂條燃燒放熱達到反應所需要的高溫條件，氯酸鉀受熱分解產生氧氣，促進燃燒。

Ⅰ.作為冶煉金屬的原料，如赤鐵礦

Ⅱ.氧化鐵常用于制造紅色油漆和涂料

Ⅲ.特制的磁性氧化鐵可做錄音磁帶和電信器材。

4.鐵的氧化物的用途

IV.鋁熱反應：焊接鋼軌、制備金屬納米材料。

Fe2O3+2Al═2Fe+Al2O3

高溫

磚的顏色為何有青有紅？

為什么用相同的材料制成的磚的顏色會不相同呢？

在燒制磚瓦時，用粘土做成的坯經過烘燒后，鐵的化合物轉化成________而制得紅色的磚瓦。若烘燒后期從窯頂慢慢澆水，窯內會產生大量的________氣體，它們把紅色的物質還原成的黑色化合物是___________，同時還有沒燒完的碳顆粒，從而制得了青色磚瓦。

Fe2O3

H2、CO

FeO、Fe3O4

磚瓦的顏色為何有青有紅？

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)生的現象。

四、鐵的氫氧化物

實驗探究

現象：

離子方程式：

有紅褐色沉淀生成

Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓

白色沉淀灰綠色紅褐色

Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3

四、鐵的氫氧化物

FeCl3中滴入NaOH

Fe2(SO4)3中滴入NaOH

利用可溶性鐵鹽、亞鐵鹽與堿溶液反應制備

化學式Fe(OH)2Fe(OH)3

物質類別二元弱堿三元弱堿

顏色狀態(tài)

制備

與O2反應

堿性（與酸反應）

穩(wěn)定性

白色固體

紅褐色固體

Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O

Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O

2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

四、鐵的氫氧化物

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3

Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓

Fe(OH)2FeO＋H2O

(隔絕空氣)

1.用新配制的FeSO4溶液（如含有Fe3+，加入鐵絲或鐵粉，再加入幾滴稀硫酸。

2.用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液，配制過程中不搖動容器，減少空氣溶入（除去蒸餾水中溶解的O2常采用煮沸的方法）。

1.生成白色Fe(OH)2沉淀的操作可采用長滴管吸滿不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。不要將滴管中的溶液全部擠出，以防空氣進入溶液引起氧化。

2.用苯、植物油將反應體系與空氣隔離。

反應物：

反應環(huán)境：

【學習評價】有關鐵的化合物的說法中，錯誤的是()

A.由圖示操作可制取Fe(OH)2

B.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反應制得

C.Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明，能發(fā)生丁達爾效應

D.Fe(OH)2是一種黑色固體，不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為紅褐色

D

還原性氣體保護法

有機覆蓋層法

總結：Fe2＋、Fe3＋、Fe之間的相互轉化關系——鐵三角

金屬單質（Zn到Cu）、H2S、S2-、I-

等還原劑

Cl2、Br2、HNO3、H2O2、KMnO4

等氧化劑

S、I2、非氧化性酸等

弱氧化劑

金屬單質、H2、CO等

還原劑

金屬單質、H2、CO等

還原劑

Cl2、Br2、HNO3等強氧化劑

Fe

0

Fe

＋3

Fe

2+

只有還原性

有氧化性、還原性

只有氧化性

營養(yǎng)學家建議：補鐵劑與Vｃ同服可以增加對鐵元素的吸收。

維生素C具有還原性還是還原性？

加2滴

KSCN溶液

FeCl3

加入維C

紅色消失

Fe3+Fe2+

加入Vc

活動探究

補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗

實驗用品：某補鐵口服液、H2SO4溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN溶液

若同時含有Fe2+和Fe3+，如何檢驗？

能否將KMnO4和KSCN滴入同一試管驗證？

能否用NaOH？

【課后習題】

1．為除去FeCl2溶液中含有的少量的FeCl3雜質，可選用的最佳藥品是()

A．滴入KSCN溶液B．通入氯氣

C．加入銅粉D