化学人教版（2023）必修第一册3.1.2铁及其氧化物、氢氧化物 课件（共39张ppt）

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§3.1.2铁及其氧化物、氢氧化物

§3.1铁的多样性

【问题】铁有哪些物理性质？

铁是一种银白色、有金属光泽的固体，具有良好的导电、导热和延展性，具有磁性；

纯铁的抗腐蚀能力很强。

物理性质

一、铁的主要性质

铁的化学性质

（1）与非氧化性酸反应

思考讨论：以钠为例，分析活泼金属单质一般能与哪些物质反应？

与酸反应放出H2、与盐发生置换反应，与非金属单质如Cl2、与水反应

Fe＋H2SO4==FeSO4＋H2↑

铁丝与稀硫酸反应

Fe＋H+==Fe2+＋H2↑

2.与盐反应

Fe＋CuSO4==Cu＋FeSO4

铁丝与硫酸铜反应

Fe＋Cu2+==Cu＋Fe2+

（3）与某些非金属单质反应

铁丝在氧气中燃烧

铁丝在氯气中燃烧

铁丝与硫磺的反应

思考讨论：比较非金属单质氧化性强弱？

Fe+Br2

Fe+I2

在Fe与Cl2的反应、Fe与盐酸的反应、Fe与CuSO4溶液的反应中，铁元素化合价的变化有何异同？为什么会有这样的异同？

（4）与氧化性酸（如稀硝酸）反应得不到H2

Fe＋4HNO3（稀）==Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O

Fe在冷的浓硫酸、浓硝酸中会发生钝化

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

探究：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。

（5）与水反应

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。

取少量固体于试管中，加入稀硫酸(不能用盐酸)溶解，将溶液分成两份，一份加入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，说明溶液中含有Fe2＋；另一份加入KSCN溶液，溶液显红色，说明溶液中含有Fe3＋。

加热时试管内铁粉红热，蒸发皿中产生大量的肥皂泡，放出的气体能点燃，发出轻微爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。

【问题】如何证明固体是四氧化三铁？如何检验固态产物中铁元素的价态？

实验现象：

反应原理：

注意：

①试管口略向下倾斜；

②酒精灯先加热湿棉花，有水蒸气后，再移至铁粉位置；

③加热一会后再将导管插入到肥皂水中；

④结束时，先撤导管，再移酒精灯。

思考：在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或者是钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥，这样操作的原因是什么？

避免高温下铁与水反应，生成四氧化三铁

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

高温

(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】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

答案：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？

答案：用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微爆鸣声，证明生成了H2。

铁粉与水蒸气反应的几种装置

水蒸气的发生装置

水蒸气与铁粉反应装置

产物收集装置

A．反应生成FeO

B．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂

C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2

D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来

【学习评价】还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是()

C

Fe

Fe2O3

FeO

Fe3O4

FeCl3

FeCl2

弱氧化剂（HCl）

Fe-2e─→Fe2+

强氧

化

剂

O2(缓慢氧化)

Cl2/加热

H2O/高温

O2/点燃

Fe-3e─→Fe3+

课堂总结——价类二维图

氧化亚铁

(FeO)

氧化铁

(Fe2O3)

四氧化三铁

(Fe3O4)

三、铁的氧化物

【问题】铁元素能形成哪些氧化物？并说说它们的颜色。

名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁

化学式

铁元素化合价

俗称

色、态

水溶性1.铁的氧化物的物理性质

FeO

Fe2O3

Fe3O4

+2

+3

+2、+3

铁红

磁性氧化铁

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

均不溶于水

特殊氧化物

有固定组成，纯净物

碱性氧化物

2.铁的氧化物的化学性质

名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁

稳定性

类别

与酸反应（离子方程式）氧化性与CO、C、H2反应生成单质铁及CO2或H2O用途

不稳定，受热转化为四氧化三铁。

稳定

稳定

碱性氧化物

复杂氧化物

红色油漆和涂料、炼铁原料

制录音磁带、作打印机墨粉

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

3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2

高温

铁的冶炼

FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、WO3、V2O5等难熔金属氧化物与铝粉的反应叫铝热反应，常用KClO3和镁条引发该反应，反应放出大量热。

3.铝热反应

铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序中铝后的金属的氧化物反应。

铝热剂

实验装置Al与MgO能否高温时反应？

实验现象实验原理

应用

①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有红热熔融物落入沙中；熔融物冷却后变黑，能被磁铁吸引。

高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为：

2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe

高温

①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等

镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃烧。

Ⅰ.作为冶炼金属的原料，如赤铁矿

Ⅱ.氧化铁常用于制造红色油漆和涂料

Ⅲ.特制的磁性氧化铁可做录音磁带和电信器材。

4.铁的氧化物的用途

IV.铝热反应：焊接钢轨、制备金属纳米材料。

Fe2O3+2Al═2Fe+Al2O3

高温

砖的颜色为何有青有红？

为什么用相同的材料制成的砖的颜色会不相同呢？

在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成________而制得红色的砖瓦。若烘烧后期从窑顶慢慢浇水，窑内会产生大量的________气体，它们把红色的物质还原成的黑色化合物是___________，同时还有没烧完的碳颗粒，从而制得了青色砖瓦。

Fe2O3

H2、CO

FeO、Fe3O4

砖瓦的颜色为何有青有红？

在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。观察并描述发生的现象。

四、铁的氢氧化物

实验探究

现象：

离子方程式：

有红褐色沉淀生成

Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓

白色沉淀灰绿色红褐色

Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3

四、铁的氢氧化物

FeCl3中滴入NaOH

Fe2(SO4)3中滴入NaOH

利用可溶性铁盐、亚铁盐与碱溶液反应制备

化学式Fe(OH)2Fe(OH)3

物质类别二元弱碱三元弱碱

颜色状态

制备

与O2反应

碱性（与酸反应）

稳定性

白色固体

红褐色固体

Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O

Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O

2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

四、铁的氢氧化物

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3

Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓

Fe(OH)2FeO＋H2O

(隔绝空气)

1.用新配制的FeSO4溶液（如含有Fe3+，加入铁丝或铁粉，再加入几滴稀硫酸。

2.用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液，配制过程中不摇动容器，减少空气溶入（除去蒸馏水中溶解的O2常采用煮沸的方法）。

1.生成白色Fe(OH)2沉淀的操作可采用长滴管吸满不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。不要将滴管中的溶液全部挤出，以防空气进入溶液引起氧化。

2.用苯、植物油将反应体系与空气隔离。

反应物：

反应环境：

【学习评价】有关铁的化合物的说法中，错误的是()

A.由图示操作可制取Fe(OH)2

B.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得

C.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应

D.Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化为红褐色

D

还原性气体保护法

有机覆盖层法

总结：Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系——铁三角

金属单质（Zn到Cu）、H2S、S2-、I-

等还原剂

Cl2、Br2、HNO3、H2O2、KMnO4

等氧化剂

S、I2、非氧化性酸等

弱氧化剂

金属单质、H2、CO等

还原剂

金属单质、H2、CO等

还原剂

Cl2、Br2、HNO3等强氧化剂

Fe

0

Fe

＋3

Fe

2+

只有还原性

有氧化性、还原性

只有氧化性

营养学家建议：补铁剂与Vｃ同服可以增加对铁元素的吸收。

维生素C具有还原性还是还原性？

加2滴

KSCN溶液

FeCl3

加入维C

红色消失

Fe3+Fe2+

加入Vc

活动探究

补铁剂中铁元素价态的检验

实验用品：某补铁口服液、H2SO4溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN溶液

若同时含有Fe2+和Fe3+，如何检验？

能否将KMnO4和KSCN滴入同一试管验证？

能否用NaOH？

【课后习题】

1．为除去FeCl2溶液中含有的少量的FeCl3杂质，可选用的最佳药品是()

A．滴入KSCN溶液B．通入氯气

C．加入铜粉D