3.1.1时铁及其化合物 课件 高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第1课时铁的单质、氧化物和氢氧化物第三章核心素养

发展目标1.结合生活中的铁制品应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。2.通过实验探究，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的能力。3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。铁的单质

一新课导入请你判断！

一位病人的化验单上显示指标如下，你是医生得出什么结论？判断其为缺钙，同时缺铁性贫血

生活中有哪些富铁食品？红肉：牛肉、羊肉和猪肉等红肉。禽肉：鸡肉、鸭肉和火鸡等禽类食品。海鲜：如蛤蜊、贻贝、牡蛎和鲑鱼等。蔬菜：如菠菜、黑木耳等，富含维生素C和叶酸，可促进铁的吸收和利用。水果：如红枣、樱桃等，富含铁质和维生素C。病人缺铁应该怎么办？食补和药补病人缺铁应该怎么办？【资料卡片】P70人体中的铁元素

铁在成人体中的含量为4~5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。

为了满足生理需要，成人每天铁的适宜摄入量为15~20mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。一般蔬菜中铁的含量较少，吸收率也低，但我国膳食中一般食用蔬菜量很大，仍为铁的重要来源。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施，以减少缺铁性贫血问题的发生。食补和药补一、铁元素在自然界中的分布

人类最早使用的铁，是来自太空的

。铁在自然界中以单质形态存在于陨铁中。铁元素主要以

价和

价化合物的形态存在于矿石中陨铁＋2＋3一、铁元素在自然界中的分布

丹霞地貌的岩层因Fe2O3而呈红色

在地壳中铁元素的含量仅次于

、

和

，居第

位。铁矿石的主要成分是

，丹霞地貌的岩层因含

而呈红色氧硅铝四Fe2O3Fe2O3一、铁元素在自然界中的分布3.我国的“铁文化”

我国目前发现最早的人工冶铁制品是河南三门峡出土的西周晚期的

。

中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。

现代工业炼铁的原理是用

的方法把铁从铁矿石中提炼出来。化学方程式为

(以赤铁矿为例)玉柄铁剑战国还原2.铁的物理性质铁有

性、

性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被_____吸引，其熔、沸点较

。延展导热磁体高三、铁的化学性质1.铁元素价类二维图物质类型角度金属单质与非金属单质反应与酸溶液反应与某些盐溶液反应3.铁的化学性质根据学过的铁与一些物质的反应写出有关的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应①Fe与非金属单质反应②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4)_______________________。③Fe与盐溶液反应(CuSO4)_______________________。

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋钝化：常温下，Fe（或Al）遇浓硫酸（或浓硝酸）会钝化。

因为金属表面形成致密的氧化膜，阻止反应的进一步发生。常温下可以用铁桶或者铝制容器盛放浓硫酸或浓硝酸。思考1上述反应,铁的化合价的变化有何异同?为什么会有这样的异同?Fe+2HCl——2FeCl2+H22Fe+3Cl2——2FeCl3点燃Fe+CuSO4——FeSO4+CuFeFe2+Fe3+强氧化剂弱氧化剂Cl2、HNO3等S、H+、Cu2+等【问题解决】

性质决定用途，你认为营养麦片中添加铁粉的目的是什么呢？

①抗氧化，保持麦片新鲜。（利用铁粉与氧气的反应）②

补铁。（铁粉和胃酸发生反应，生成亚铁离子，被人体吸收）1.因为添加铁粉的含量极少，所以抗氧化效果并不佳。2.通过吃铁粉补充铁元素的做法并不科学，因为胃酸浓度不高，铁粉并不能完全被溶解，吸收率很低。结论，营养麦片中添加适量铁粉不存在危害。但益处不大。这是商家的营销手段而已。【专家建议】(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应思考2在钢铁厂的生产中,炽热的铁水注入模具之前,模具为什么必须进行充分的干燥处理?提示在高温下,铁能与水发生反应。(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应提示湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。1．当有1mol还原铁粉与水蒸气完全反应时，转移的电子的个数是多少？2．能证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的现象是什么？3．装置中湿棉花的作用？用燃着的火柴去点肥皂泡,观察到的现象是_____________________,证明生成了____,则该反应的化学方程式为__________________

___________。上述实验装置中,湿棉花的作用是___________________________。肥皂泡燃烧,听到爆鸣声H23Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2受热时提供反应所需的水蒸气2.(2024·北京八一中学月考)下列关于金属铁的描述不正确的是A.纯铁是银白色金属B.能与水蒸气反应生成氧化铁C.工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来D.铁能导电但其导电性不如铜和铝√2.用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气B.装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)

Fe2O3＋3H2C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D.点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度√铁的氧化物和氢氧化物

二解读：古代王公贵族的住宅大门大多用铁的氧化物漆成红色,表示尊贵,称为“朱门”,后来借指豪富人家【情境·思考】一、铁的氧化物P67页铁的氧化物四氧化三铁氧化铁氧化亚铁Fe3O4Fe2O3FeO化学式颜色、状态俗名磁性氧化铁铁红—黑色晶体红棕色粉末黑色粉末溶解性均不溶于水1、物理性质2、化学性质思考1：从物质类别的角度分析，FeO和Fe2O3可能具有什么样的化学性质？思考2：Fe3O4也能与酸反应，方程式为：Fe3O4＋8H+==2Fe3+＋Fe2+＋4H2O，如何理解该反应，Fe3O4是否是碱性氧化物，为什么？一、铁的氧化物FeO+2H+=Fe2+＋H2O

Fe2O3＋6H+=2Fe3+＋3H2O

Fe3O4可写作FeO·Fe2O3,与酸生成了两种盐，非碱性氧化物碱性氧化物【小结】化学名称FeO

Fe2O3Fe3O4

稳定性氧化物类别与盐酸反应（用离子方程式表示）氧化/还原性——用途——不稳定稳定稳定均为碱性氧化物FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O红色油漆和涂料、炼铁原料（赤铁矿）制录音磁带和电讯器材，复杂氧化物FeO有氧化性和还原性，Fe2O3只有氧化性2.铁的氢氧化物(1)铁的氢氧化物的制备反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的

与

反应制得。

Fe(OH)2Fe(OH)3操作

可溶性盐碱溶液现象产生

絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为_________________________离子方程式Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；__________________________________Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓实验结论________很不稳定，极易转化为________白色红褐色沉淀生成红褐色沉淀4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态

固体

固体溶解性

溶于水

溶于水与非氧化性强酸反应的离子方程式___________________________________________________________稳定性Fe(OH)2

FeO＋H2O(隔绝空气)_____________________________(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3的比较2Fe(OH)3

Fe2O3＋3H2O白色红褐色不不Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O由实验3-1可知，制取的白色的Fe(OH)2不稳定，易被溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何制得稳定存在的Fe(OH)2呢?【思考与讨论】

思考如图是制备氢氧化亚铁的改进装置,思考并回答下列问题:(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过

,目的是

。

(2)在FeSO4溶液表面覆盖一层苯(一种有机溶剂,难溶于水,密度比水小)的作用是

。

(3)将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液液面以下,其目的是________________________________________。加热煮沸赶走溶解的氧气隔绝空气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化滴加NaOH溶液时带入空气氧化Fe(OH)2防止【思考】还有没有其他改进方案？

【讨论】下图为实验方案改进，请讨论图①的防氧化原理。图②的防氧化原理和图①类似，如何操作才能达到目的？

铁粉和硫酸反应得到H2，装置充满了H2，生成的Fe(OH)2没有与O2接触。打开止水夹a,检验试管B出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，夹紧止水夹a。将硫酸亚铁溶液压入B管中，生成的白色氢氧化亚铁沉淀能较长时间存在。1.判断正误(1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3(3)Fe3O4中铁的化合价有+2和+3价,是一种混合物(4)Fe(OH)3不能利用化合反应生成(5)因为Fe(OH)2易被氧化,所以在制备时要隔绝空气××√√×2.下列有关铁的化合物的说法不正确的是A.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性B.FeO、Fe2O3均为金属氧化物,均可与盐酸反应C.Fe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能D.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3√3.(2024·河北邢台二中高一段考)某化学兴趣小组按如图装置进行实验,反应开始时打开弹簧夹,当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹,此时剩余少量的钠,下列说法错误的是A.橡皮管能起到平衡气压的作用B.关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,剩余的少量钠能

置换出单质铁C.关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,锥形瓶内能观察到白色絮状沉淀D.反应结束后,打开锥形瓶的橡胶塞,能观察到有红褐色沉淀产生√随堂演练知识落实1.下列关于铁的叙述错误的是A.纯净的铁是光亮的银白色金属B.铁能被磁体吸引C.铁是地壳中含量最多的金属元素D.铁具有延展性和导热性,可制作炊具√1234铝是地壳中含量最多的金属元素,铁是地壳中含量排在第二位的金属元素,C错误。12342.(2024·安徽蚌埠高一期末)下列关于铁及其化合物说法正确的是A.过量的铁丝在Cl2中燃烧生成FeCl2B.铁的氧化物都不溶于水,也不与水发生反应C.铁性质活泼,铁元素在自然界中都以化合态的形式存在D.向饱和FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液即可得到氢氧化铁胶体√过量的Fe与Cl2反应生成FeCl3,A错误;在自然界中,陨铁有游离态的铁存在,C错误;FeCl3溶液和NaOH溶液反应生成Fe(OH)3沉淀,D错误。3.铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示:下列说法错误的是A.将湿棉花改为浸水的尿不湿,

酒精灯由单头改为双头,可提

供足量的水蒸气B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出C.将肥皂液改为吹泡泡水,收集H2的效果更好,点燃效果更明显D.改进后,悬挂的磁铁能吸引铁粉,实验过程中,我们能看到具支试管中有

黑色固体不断落下1234√4.金属单质A可发生以下反应。试推断:(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式,B写主要成分):A

、B

、C

、

D

、E

。

(2)写出反应③和⑤的离子方程式:③___________________;

⑤___________________。

1234FeFe2O3Fe3O4CuH2Fe+Cu2+===Fe2++CuFe+2H+===Fe2++H2↑返回课时对点练题组一铁的单质1.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错令光、净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”下列说法错误的是A.“取钢煅作叶,如笏或团”说明金属铁有较好的延展性B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁√1234567891011121312345678910111213把钢煅制成长的或圆的叶子形状,说明金属铁有良好的延展性,故A正确;中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁,故开始要除去铁锈,防止三价铁影响产物纯度,故B正确;金属铁在醋瓮中密封保存,隔绝空气,不能与氧气反应,故C错误;隔绝空气,铁与醋酸反应生成醋酸亚铁,故D正确。123456789101112132.下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是A.Fe→Fe3O4

B.Fe→FeCl3C.Fe→FeCl2

D.Fe→Fe(OH)3√Fe与O2点燃可得到Fe3O4,Fe与Cl2点燃可得到FeCl3,Fe与盐酸反应可得到FeCl2,Fe不能通过反应一步生成Fe(OH)3,D符合题意。123456789101112133.(2024·乌鲁木齐高一期末)某学习小组进行了如图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产

生淡蓝色火焰B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现

该反应D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色√12345678910111213铁与水不反应,应该是水蒸气,丙同学的观点错误,故选C。12345678910111213题组二铁的氧化物4.(2023·广东惠州高一段考)2023年7月国内海拔最高、区域最广的丹霞地貌景区配套设施——四川省甘孜州新龙红山景区正式开园,丹霞地貌的岩层呈红色是因为含A.Fe(OH)3

B.Fe3O4

C.FeO

D.Fe2O3√Fe2O3为红棕色固体,俗称铁红,丹霞地貌的岩层呈红色是因为含有Fe2O3,故选D。123456789101112135.(2024·黑龙江实验中学高一月考)有关铁的氧化物的说法不正确的是A.Fe3O4是黑色晶体,该晶体中每三个铁原子中有2个显+3价,1个显+2价B.FeO、Fe3O4都能与稀H2SO4反应生成盐和水,所以都是碱性氧化物C.FeO不稳定,空气中受热易转化为Fe3O4D.Fe2O3俗称铁红,常用作红色油漆和涂料√FeO是碱性氧化物,Fe3O4是复杂氧化物,故选B。12345678910111213题组三铁的氢氧化物6.将铁屑溶于过量的稀盐酸后加入过量的NaOH溶液,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热至沉淀质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是A.Fe(OH)3;Fe2O3B.Fe(OH)2;Fe2O3C.Fe(OH)2;Fe(OH)3、Fe3O4D.Fe2O3;Fe(OH)3√12345678910111213铁屑溶于过量的稀盐酸后生成氯化亚铁,加入过量的NaOH溶液,生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2在空气中易被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解生成水和红棕色的Fe2O3,故B正确。123456789101112137.下列有关铁的氢氧化物的说法错误的是A.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固体B.Fe(OH)2具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热都能分解D.Fe(OH)3胶体透明、呈红褐色,能产生丁达尔效应√Fe(OH)2是一种白色固体,不稳定,具有还原性,在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,故A错误、B正确;Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热能分解为氧化物和水,故C正确。123456789101112138.将铁片放入下列溶液中,溶液质量减轻的是A.稀硫酸 B.硫酸铜溶液C.稀盐酸 D.AlCl3溶液√12345678910111213铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,由于每溶解56

g

Fe,溶液中逸出2

g

H2,所以溶液质量增加,A错误;铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,由于每溶解56

g

Fe,溶液中析出64

g

Cu,所以溶液质量减轻,B正确;铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,由于每溶解56

g

Fe,溶液中逸出2

g

H2,所以溶液质量增加,C错误;Fe与AlCl3溶液不发生反应,溶液质量不变,D错误。123456789101112139.等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下充分反应,则在相同的条件下,产生氢气的体积比是A.1∶1

B.3∶4

C.2∶3

D.4∶3√

1234567891011121310.以某硫酸渣(含Fe2O3等)为原料制备FeOOH(铁黄)的一种工艺流程如下:下列说法不正确的是A.“酸溶”后溶液中金属阳离子

主要是Fe3+B.滤渣的主要成分是FeC.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3===

Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气√12345678910111213B项,根据流程图分析可知,滤渣的主要成分是Fe,正确;C项,由图示可知,“沉铁”过程中反应物为FeSO4和NH4HCO3,生成物有CO2和Fe(OH)2,故化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,正确;D项,“氧化”Fe(OH)2浆液时,若用氯气代替空气,制备的FeOOH中会有含氯化合物,导致FeOOH的含量较低且有杂质,错误。11.铁在一定条件下的反应如图所示。(1)晋代的《抱朴子》中有记载“以曾青涂铁,铁赤色如铜”,成为现代湿法冶金的先驱。曾青就是胆矾,即五水硫酸铜。将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)中,可以得到金属铜,请写出该反应的化学方程式:

。

Fe+CuSO4===FeSO4+Cu将铁放在胆矾溶液即硫酸铜溶液中,可以得到金属铜,化学方程式:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。1234567891011121312345678910111213(2)工业上,向500~600℃的铁屑中通入Cl2生产FeCl3,每生产1kgFeCl3,消耗Cl2的物质的量为__________

(计算结果保留2位小数)。

9.23mol

12345678910111213(3)实现Fe转化为Fe2+,可选用________________________________(填化学式)溶液。

HCl(或H2SO4、CuSO4等,合理即可)Fe→Fe2+说明Fe被氧化,可选用盐酸、稀硫酸、CuSO4溶液等。12345678910111213(4)请写出Fe3O4溶于稀盐酸的离子方程式:

。

Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2OFe3O4溶于稀盐酸生成Fe2+、Fe3+比例为1∶2,反应的离子方程式为Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O。1234567891011121312.(2024·江苏盐城高一期末)Fe3O4是一种非常重要的磁性材料,同时也可用作催化剂载体和微波吸收材料。Fe3O4有下列两种制法,请回答问题。Ⅰ.方法一:甲同学查阅资料发现,温度高于570℃时铁与水蒸气反应氧化产物只有Fe3O4;该同学利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物。12345678910111213(1)仪器D的名称是

,装置E的作用是

,其中的现象为

。

球形干燥管检验H2黑色固体变为红色装置E中的氧化铜可以和氢气反应生成铜,颜色由黑变红,可以检验生成的氢气。12345678910111213(2)装置B中的石棉绒的作用是__________________________________________,B中反应的化学方程式为

。增大铁粉与水蒸气的接触面积,加快反应的进行3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H212345678910111213Ⅱ.方法二:乙同学查阅资料发现FeOOH为红棕色沉淀,可以在碱性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最终得到纳米Fe3O4;该同学利用如下实验流程制备纳米Fe3O4。FeCl3·6H2O

FeOOH

Fe3O4悬浊液

Fe3O4(3)写出第②步反应的离子方程式:

。2FeOOH+Fe2++2OH-===Fe3O4+2H2O12345678910111213(4)第③步中洗涤Fe3O4固体,检验固体已洗净的具体操作是___________________________________________________。

FeCl3·6H2O

FeOOH

Fe3O4悬浊液

Fe3O4取最后一次洗涤液,加入AgNO3溶液,如无白色沉淀,则洗净反应过程中使用了FeCl2溶液,则Fe3O4固体表面可能吸附有氯离子,可以通过检验氯离子来检验是否洗涤干净。1234567891011121313.(2024·云南昭通一中高一期末)氢氧化亚铁用于制颜料、药物,并用于催化剂、吸收剂和砷解毒剂等。制备Fe(OH)2时,最初产生的Fe(OH)2不稳定,易被空气中的氧气氧化,最终生成红褐色的Fe(OH)3,因而影响了实验效果。某化学兴趣小组同学设计出以下实验改进装置探究能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。12345678910111213[A组实验]已知:苯是一种密度小于钠的液体,空气不能溶解在苯中,且反应过程中苯不参加反应,装置如图。(1)苯的作用为__________。将钠块加入试管中,可以观察到的现象为______________________________________________________________________________________________________________。

隔绝空气上下跳动且产生气泡,最后钠块消失,下层溶液中有白色沉淀生成,且能持续一段时间不变色钠块在苯层与硫酸亚铁溶液分界处12345678910111213钠的密度小于水大于苯,钠与FeSO4溶液中的水反应产生氢气会推动钠在界面处跳动,且产生气泡,最后钠块消失,下层FeSO4溶液中有白色沉淀Fe(OH)2生成,且能持续一段时间不变色。12345678910111213[B组实验]选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如图。(2)实验时,先