人教版必修1第三章鐵金屬材料

第一節鐵及其化合物

第一課時鐵及鐵的氧化物、氫氧化物

鐵的發現

1、最早人工冶鐵制品：春秋初年秦國的銅柄鐵劍。

2、戰國中期以后，鐵制工具在社會生產中發揮了巨大作用。

鐵的存在

1、隕鐵：以單質形態存在

2、礦石中的鐵元素：主要以+2、+3價化合物存在

必要時，我們可以根據醫生建議補充一些補鐵口服液。1.鐵元素的存在及使用(1)存在：鐵在自然界中可以以_____形態(隕鐵)存在，但主要以____價和____價_______的形態存在，地殼中含量居第___位，僅次于氧、硅和鋁。(2)工業煉鐵的原理(以Fe2O3為例)__________________________。一、鐵的單質單質＋2＋3化合物四2.鐵的物理性質鐵有_____性、_____性、_____性，但其導電性不如________，鐵還能被______吸引。其熔、沸點較____，熔點：1535℃、沸點：2750℃，密度：7.86g·cm－3。延展導熱導電銅和鋁磁體高化學性質化學方程式舉例①Fe與非金屬單質反應

②Fe與非氧化性酸反應(HCl)________________________③Fe與鹽溶液反應(CuSO4)________________________3.鐵的化學性質(1)與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4一、鐵的單質課本65【思考與討論1】在鐵與氯氣的反應，鐵與鹽酸的反應，鐵與硫酸銅溶液的反應中，鐵的化合價的變化有何異同？為什么會有這樣的異同？結論：Fe在反應中作_____劑，遇到較強的_____劑(如Cl2等)生成____價鐵的化合物，遇到較弱的_____劑(如稀硫酸等)生成____價鐵的化合物。還原氧化＋3氧化＋2一、鐵的單質【思考與討論2】通過鈉和水的反應，可知水是一種較弱的氧化劑。結合生活常識以及以下材料，請預測水能氧化鐵單質嗎？材料：在鋼鐵廠的生產中，熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥處理，不得留有水(如圖3~4)。根據生活常識，在常溫下，鐵與水是不發生反應的。根據材料，在高溫下，鐵可能與水發生反應。如何設計實驗證明你的推測？一、鐵的單質【思考與討論3】有人設計了如圖3-5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。試管底部放入濕棉花，加熱濕棉花產生水蒸氣。中部放入鐵粉裝好裝置，加熱，使水蒸氣與鐵粉在高溫下反應。裝置末端將產生的氣體導入肥皂液中是為了產生氣泡，便于通過點燃驗證產物中的氣體。

實驗裝置

操作現象實驗結論(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應現象：蒸發皿中產生大量的肥皂泡，放出的氣體能點燃，或會發出爆鳴聲，反應后試管內固體仍為黑色。在高溫下，鐵能與水蒸氣反應，產物有氫氣；反應后試管內固體仍為黑色，說明不是氧化鐵或氫氧化鐵，因此可能是四氧化三鐵。濕棉花的作用：提供水蒸氣利用如圖裝置也可以實現Fe與水蒸氣的反應(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？b用水蒸氣排裝置內的空氣后果：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：用小試管收集一試管氣體，點燃，聽到輕微噗聲，證明生成了H2。返回一、鐵的單質深度思考單質鐵化學性質總結歸納拓展《自主80》

1.在適當條件下不能與鐵反應的物質是(

)A.氯氣 B.鹽酸C.硫酸銅溶液 D.氫氧化鈉溶液2.下列關于鐵與水反應的描述中,不正確的是(

)A.鐵與水蒸氣反應的產物是黑色的Fe2O3B.紅熱的鐵能與水蒸氣反應,放出的氣體點燃時能發出爆鳴聲C.鐵與水蒸氣的反應是氧化還原反應D.常溫下,Fe與H2O不反應,但在空氣中的O2、H2O共同作用下能發生反應AD【思考】鐵元素可以形成三種氧化物，分別是氧化亞鐵（FeO）、氧化鐵（Fe2O3）和四氧化三鐵（Fe3O4）。觀察三者的外觀，并對其作出描述。推測這三種氧化物有什么相同的化學性質和不同的化學性質，并說出你的推測依據？

FeOFe3O4

Fe2O3

推測：從分類的角度分析，三者都是金屬氧化物，都能與酸反應。三者都難溶于水，不與水反應。從價態的角度分析，FeO、Fe3O4既有氧化性又有還原性，Fe2O3主要有氧化性。

二、鐵的氧化物1.鐵的氧化物二、鐵的氧化物物質氧化亞鐵(FeO)氧化鐵(Fe2O3)四氧化三鐵(Fe3O4)俗稱

________________顏色、狀態黑色粉末______粉末黑色晶體(有磁性)溶解性___溶于水鐵的價態________＋2、＋3與H＋反應的離子方程式_____________________________________________________________________________________鐵紅磁性氧化鐵紅棕色不＋2＋3FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O穩定性6FeO＋O22Fe3O4穩定穩定與CO、C、H2反應生成單質鐵及CO2或H2O用途Fe2O3常用作紅色油漆與涂料，赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料Fe3O4：制錄音磁帶和電訊器材，打印機或復印機的墨粉微思考:生活中會遇到紅磚和青磚,兩者顏色不同是因為其中含有的鐵的氧化物是不一樣的,你能推測兩者各含有什么鐵的氧化物嗎?答:紅磚中含有氧化鐵;青磚中含有四氧化三鐵。二、鐵的氧化物一種顏料與另一種顏料之間的顏色差異是由于顆粒的形狀和表面結構的不同。【方法導引】物質類別和元素價態，是學習元素及其化合物性質的重要認識視角。1.基于物質類別和元素價態，可以預測物質的性質。（以Fe2O3為例）2.基于物質類別和元素價態，還可以設計物質間轉化的途徑。（從單質鐵獲得FeSO4）對于Fe2O3,從物質類別來看，它屬于金屬氧化物，可預測它可能與酸發生反應;從元素價態來看，Fe2O3

中鐵元素的化合價是+3價，為鐵元素的高價態，據此可預測它具有氧化性，可能與具有還原性的物質發生反應。要想從單質鐵獲得FeSO4，既可以基于物質類別設計從金屬單質與酸反應獲得，也可以通過金屬單質與鹽的置換反應獲得;還可以基于元素價態設計單質鐵與+3價鐵反應得到+2價鐵。【思考】鐵元素有哪些氫氧化物，該如何制取？說出你選擇此法的理由。

鐵元素的氫氧化物有兩種，氫氧化亞鐵和氫氧化鐵。它們可以分別由相應的可溶性鹽和堿溶液反應制得。金屬的氫氧化物通常有以下幾種方案：1.單質和水反應2.氧化物和水反應3.可溶性鹽和堿溶液反應4.電解法（如電解飽和食鹽水制氫氧化鈉）----暫不考慮根據鐵和水蒸氣的反應，可知方案1不可行；根據鐵的氧化物的水溶性，可知方案2不可行，因此采用方案3。【實驗3-1】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。觀察并描述發生的現象。三、鐵的氫氧化物

FeSO4溶液加入NaOH溶液現象離子方程式FeCl3溶液產生紅褐色沉淀Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓生成的白色絮狀沉淀Fe2＋+2OH－==Fe(OH)2↓(白色)為什么在FeSO4溶液中加入NaOH溶液時，生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，過一段時間后還會生成紅褐色物質呢？4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色2、鐵的氫氧化物三、鐵的氫氧化物由實驗3-1可知，白色的Fe(OH)2會被溶解在溶液中的氧氣氧化。那么，在實驗室里，如何得到Fe(OH)2呢?三、鐵的氫氧化物【措施】1.在新制的FeSO4溶液中加入少量鐵粉;2.將NaOH溶液煮沸，減少溶解在溶液中的氧氣含量;3.將膠頭滴管伸入到液面以下，減少帶入空氣中的氧氣。方法：①將吸有3mL8mol/L的NaOH溶液(煮沸過)的長膠頭滴管伸人到新制的0.5mol/LFeSO4溶液的液面以下，擠出NaOH溶液。②在試管中加入5mL8mol/L煮沸后的NaOH溶液，用長滴管吸人新制的0.1mol/LFeSO4溶液，伸人到NaOH溶液液面以下，擠出FeSO4溶液。【思考與討論】

練習：在如圖裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備Fe(OH)2

。（1）在試管A里加入的試劑是

。（2）在試管B里加入的試劑是

。（3）為了制得Fe(OH)2沉淀，在試管A和B中加入試劑，塞緊塞子，打開止水夾一會兒。再夾緊止水夾之前的實驗步驟是

。（4）這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是

。鐵屑、稀H2SO4

NaOH溶液檢驗試管B出口處排出的氫氣的純度,當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾。試管A中反應生成的H2充滿了試管A和試管B，且外界空氣不容易進入。三、鐵的氫氧化物【課堂檢測】制備Fe(OH)2的注意事項(1)Fe2+必須是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加熱煮沸,用加熱煮沸的蒸餾水配制亞鐵鹽溶液和堿溶液。(3)將長膠頭滴管末端插入亞鐵鹽溶液液面以下滴入堿液。(4)在亞鐵鹽溶液液面上加植物油或苯等(密度小于水而不溶于水的液態有機物)進行液封或用非氧化性氣體排出反應體系內的空氣。歸納拓展鐵的氫氧化物氫氧化鐵

氫氧化亞鐵

化學式

色、態

水溶性

與鹽酸反應穩定性

轉化關系

【討論】鐵的氫氧化物有哪些性質？請完成以下表格。Fe(OH)3

Fe(OH)2

紅褐色固體 白色固體 均不溶于水 Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2OFe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

三、鐵的氫氧化物【評價任務三】教材P72(1)寫出B和D的化學式:B__________;D___________。FeCl2

KCl

【課堂檢測】（2）寫出E轉變成F的化學方程式______________________________【評價任務三】教材P72【課堂檢測】(3)向G溶液中加入A，寫出反應的離子方程式_______________________【評價任務三】教材P72【課堂檢測】《自主82頁》4.下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(

)A.①②④ B.①②③ C.①② D.②③④A課堂小結提升學科素養測評鐵是人類使用較早的金屬材料之一。(1)純凈的鐵是銀白色的,之所以被稱為黑色金屬是因為其表面常常覆蓋著一層黑色氧化物保護膜,保護膜的主要成分可能