鐵的單質(zhì)-課件

第三章

鐵

金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物課時1鐵的單質(zhì)學習目標了解鐵元素在自然界中的存在形態(tài)、與人體健康的關(guān)系01能用氧化還原反應原理進一步認識鐵的化學性質(zhì)，基于實驗事實寫出鐵與水蒸氣反應的化學方程式02結(jié)合應用實例，將鐵的性質(zhì)的知識運用于解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學問題03自然界中的鐵早期鐵制品春秋初年秦國的銅柄鐵劍戰(zhàn)國時期最大的鐵器—長方形鐵爐我國最早的人工冶煉鐵器戰(zhàn)國時期最大的鐵器01鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)1.鐵元素的存在

鐵在地殼中的含量僅次于氧、硅和___，居第___位，主要以___價和___價化合物的形式存在。

2.物理性質(zhì)

鐵有_______和_______，鐵能導電，但導電性不如銅和鋁。鐵能被磁鐵吸引。鋁四+2+3延展性導熱性鐵元素的存在及使用①鐵在成人體中的含量為4～5g，是人體必需微量元素中含量最多的一種。②人體內(nèi)的鐵化合物主要分為兩類，即功能性鐵和儲存鐵。功能性鐵參與氧的運輸，其余的鐵與一些酶結(jié)合，分布于身體各器官。③體內(nèi)缺鐵將會導致人的記憶能力、免疫能力和對溫度的適應能力等生理功能下降。如果體內(nèi)的鐵不足以供給生命活動的需要，就會發(fā)生貧血。④為了滿足生理需要，成人每天鐵的適宜攝入量為15～20mg。動物內(nèi)臟、肉類、魚類、蛋類等動物性食物中的鐵容易被吸收。工業(yè)煉鐵的原理3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2高溫工業(yè)煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。你還記得煉鐵高爐內(nèi)發(fā)生的化學反應嗎?為什么鐵器時代晚于銅器時代？①自然界中鐵單質(zhì)的儲量少于銅單質(zhì)；②鐵的活動性比銅強?！纠?】下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途對應關(guān)系錯誤的是（

）

A．鐵粉具有還原性，可作食品的抗氧化劑

B．小蘇打可溶于水，可作糕點的膨松劑

C．臭氧具有強氧化性，可作食品的殺菌劑

D．維生素C具有還原性，可作食品的抗氧化劑B解析：Fe粉具有還原性，易和空氣中的氧氣反應，可用作食品袋中的抗氧化劑，故A不選；小蘇打加熱分解會產(chǎn)生二氧化碳，可作糕點的膨松劑，物質(zhì)的性質(zhì)與用途對應關(guān)系錯誤，故B選；臭氧是一種強氧化性的氣體，具備強有力的殺菌消毒功效，可作食品的殺菌劑，故C不選；維生素C又名抗壞血酸，具有酸性和強還原性，可用作食品抗氧化劑，故D不選；正確答案是B?！纠?】純凈鐵的物理性質(zhì)有：①光亮的銀白色②黑色③在潮

濕的空氣中易被腐蝕④有延展性⑤能導電導熱⑥硬而脆⑦

能被磁鐵吸，引易被磁化（

）

A．①③④⑤⑦

B．①④⑤⑦

C．①③⑤⑦

D．全部B解析：純凈的鐵為銀白色固體，具有很強的抗腐蝕能力，具有延展性，能導電導熱，能被磁鐵吸，引易被磁化；只有①④⑤⑦符合題意，故答案選B。02鐵單質(zhì)的化學性質(zhì)聯(lián)系金屬鈉的性質(zhì)，結(jié)合鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖（原子序數(shù)為26）思考金屬鐵具有哪些化學性質(zhì)？①鐵原子結(jié)構(gòu)特點：

失去2e-失去3e-FeFe3+Fe2+【結(jié)論】鐵原子可失去2個電子生成Fe2+，也可失去3個電子生成Fe3+。且穩(wěn)定性：

Fe3+>Fe2+。鐵與非金屬反應：4Fe+3O2＝2Fe2O3

鐵與酸反應：Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑鐵與鹽溶液反應：Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4鐵的化學性質(zhì)接下來我們就來詳細探究！實驗1：Fe與O2反應現(xiàn)象：劇烈燃燒、火星四射、放出大量的熱、生成黑色固體原理：3Fe+4O2Fe3O4實驗2：Fe與Cl2反應【現(xiàn)象】：劇烈燃燒、產(chǎn)生棕褐色的煙【原理】：Fe+Cl2FeCl3

實驗3：Fe與S反應Fe＋SFeS點燃Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑實驗4：Fe與H2SO4溶液反應Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4實驗5：Fe與CuSO4溶液反應化學性質(zhì)化學方程式舉例與非金屬單質(zhì)反應與非氧化性酸反應與鹽溶液反應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。Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4還原氧化＋3氧化＋2結(jié)論【例1】下列敘述正確的是(

)A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B．鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3C．純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化D．足量的鐵在氯氣中燃燒生成FeCl2和FeCl3解析：A.在冶金上，把鐵歸為黑色金屬，但純鐵為銀白色，故A不選；B.鐵在硫蒸氣中燃燒生成FeS，故B不選；C.由于純鐵不易形成原電池，所以純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化，故C選；D.鐵在氯氣中燃燒只生成FeCl3，不會生成FeCl2，故D不選。故選C。C例2下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中不正確的是()A．工業(yè)上在高溫下用CO還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵B．鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4C．工業(yè)上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸D．氯化鐵溶液有較強氧化性，故可用作凈水劑解析：常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中發(fā)生鈍化現(xiàn)象，阻止反應進行，工業(yè)上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，故C正確；氯化鐵有氧化性，但不是用作凈水劑的原因，凈水是利用鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，能吸附懸浮的雜質(zhì)凈水，故D錯誤。D生活經(jīng)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?鐵與水蒸氣反應有人設(shè)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(jù)實驗現(xiàn)象，分析可能的生成物。【實驗現(xiàn)象】蒸發(fā)皿中產(chǎn)生大量的肥皂泡，放出的氣體能點燃，或會發(fā)出爆鳴聲，反應后試管內(nèi)固體仍為黑色。【原理分析】根據(jù)氣體檢測結(jié)果，證明為氫氣；反應后試管內(nèi)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。

【驗證產(chǎn)物】驗證固體是否是四氧化三鐵方法：試管冷卻后，利用磁鐵在試管外側(cè)吸一吸。若固體被吸引，證明固體是四氧化三鐵。【溫馨提示】若鐵無剩余，該檢驗方法是正確的，若鐵有剩余，該法則有缺陷。更好的解決方案待到學完鐵的氧化物，我們再來設(shè)計?！緦嶒灲Y(jié)論】Fe與冷水、熱水不反應，F(xiàn)e與H2O(g)高溫下反應的產(chǎn)物是Fe3O4，而不是Fe2O3。3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(置換反應)【實驗說明】濕棉花受熱可以提供反應所需的水蒸氣；酒精燈上加防風罩可以保證集中加熱，以達到較高的反應溫度；肥皂液在該實驗中可以起到“收集”氫氣的作用?！緦嶒炋骄俊繉嶒炑b置的改進?！敬鸢浮竣俑淖兯魵獾纳煞绞?/p>

②氫氣的收集方式。如下圖：裝置可以有哪些改進點？例1某學習小組按如圖所示實驗，下列組員的認識一定不合理

的是（

）

A．甲同學認為試管b中收集到的氣體

可點燃，且產(chǎn)生淡藍色火焰

B．乙同學認為試管a中生成的黑色固

體可能為四氧化三鐵

C．丙同學認為用鹽酸溶解固體生成物

所得溶液有顏色

D．丁同學認為將少量還原鐵粉放入試管中，加適量的水，加熱也

可實現(xiàn)該反應D解析：鐵與水蒸氣在高溫下反應生成氫氣，故b管收集到的為氫氣，可燃，發(fā)生淡藍色火焰，A正確；鐵與水蒸氣在高溫下反應黑色的四氧化三鐵，留在試管a中，B正確；生成的四氧化三鐵可溶于鹽酸生成氯化鐵和氯化亞鐵溶液，都有顏色，C正確；要實現(xiàn)該反應，鐵只能和水蒸氣在高溫下反應，D錯誤；故選D。例2用如圖所示裝置進行Fe與水蒸氣反應的實驗，下列有關(guān)說

法正確的是（

）

A．實驗時，先點燃酒精噴燈再點燃酒精燈

B．反應中H2O作氧化劑，發(fā)生反應的化學

方程式為2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2

C．干燥管中加入的固體干燥劑

可以是無水氯化鈣

D．收集反應產(chǎn)生的氣體選用裝置②C解析：A．實驗時，應先用水蒸氣排出裝置中的空氣，即先點燃酒精燈再點燃酒精噴燈，A錯誤；B．鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，B錯誤；C．氫氣是中性氣體，可以用堿石灰干燥，C正確；D．收集的是氫氣，密度比空氣小，應用向下排氣法，選用裝置c，D錯誤；故選C。(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3利用如圖裝置也可以實現(xiàn)Fe與水蒸氣的反應b用水蒸氣排裝置內(nèi)的空氣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(chǎn)物？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。工業(yè)煉鐵的原理3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2高溫工業(yè)煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。你還記得煉鐵高爐內(nèi)發(fā)生的化學反應嗎?例1高爐煉鐵的主要反應為Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，下列對該反應的說法正確的是（

）A．Fe2O3是氧化劑 B．CO中碳元素被還原C．Fe的化合價升高 D．該反應是置換反應解析：A．Fe的化合價從+3價降低為0，得電子，被還原，F(xiàn)e2O3是氧化劑，故A正確；B．CO中碳元素的化合價從+2價升高為+4價，被氧化，故B錯誤；C．Fe的化合價從+3價降低為0，故C錯誤；D．置換反應是一種單質(zhì)與一種化合物反應生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，該反應不是置換反應，故D錯誤；故選A。A例2下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中不正確的是(

)A．工業(yè)上在高溫下用CO還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵B．鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4C．工業(yè)上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸D．氯化鐵溶液有較強氧化性，故可用作凈水劑解析：常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中發(fā)生鈍化現(xiàn)象，阻止反應進行，工業(yè)上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，故C正確；氯化鐵有氧化性，但不是用作凈水劑的原因，凈水是利用鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，能吸附懸浮的雜質(zhì)凈水，故D錯誤。D03課堂總結(jié)存在形態(tài)物理性質(zhì)化學性質(zhì)化合態(tài)游離態(tài)熔沸點高、導熱、導電、延展性、可以被磁鐵吸引與O2、Cl2、S反應與H2O反應與酸反應與鹽反應04課堂檢測1.有關(guān)鐵的敘述中不正確的是（

）A．鐵能被磁鐵吸引

B．人體的血紅蛋白中含有鐵元素C．在空氣中能劇烈燃燒 D．鐵能與水蒸氣反應解析：A.鐵能被磁鐵吸引，A項說法正確；B.人體的血紅蛋白中含有鐵元素，B項說法正確C.鐵在氧氣中能劇烈燃燒，在空氣中不燃燒。故C項錯誤；D.鐵能與水蒸氣在高溫條件下反應生成四氧化三鐵和氫氣，故D說法正確；故答案為C。C2.我國宋代《開寶本草》中記載了中藥材鐵華粉的制作方法：“取鋼煅作葉，如笏或團，平面磨錯令光、凈，以鹽水灑之，于醋甕中陰處埋之一百日，鐵上衣生，鐵華成矣。”下列說法錯誤的是（

）A．“取鋼煅作葉，如笏或團”說明金屬鐵有較好的延展性B．“平面磨錯令光、凈”的目的是除去表面的鐵銹C．“鐵上衣生”的原因是鐵被氧氣氧化D．中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵解析：A．把鋼煅作或長或圓的葉子形狀，說明金屬鐵有良好延展性，故A正確；B．中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵，故開始要除去鐵銹，防止三價鐵影響產(chǎn)物純度，故B正確；C．金屬鐵在醋甕中密封保存，隔絕空氣，不能與氧氣反應，故C錯誤；D．隔絕空氣，鐵與醋酸反應生成醋酸亞鐵，故D正確。C3.高爐煉鐵的生產(chǎn)中，下列說法正確的是()A．焦炭和一氧化碳都是還原劑B．采用富氧空氣可以得到純鐵C．加石灰石的目的主要是為了得到CO2D．用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦解析：高爐煉鐵的生產(chǎn)中，焦炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳再和焦炭反應生成一氧化碳，一氧化碳還原鐵的氧化物，在反應中焦炭和一氧化碳是還原劑，A正確；采用富氧空氣是為了焦炭能充分燃燒，B不正確；加石灰石的目的主要是為了造渣，C不正確；黃鐵礦中鐵的含量低，一般不用于冶煉生鐵，D不正確。A4.鐵在一定條件下與Cl2、O2、S反應的產(chǎn)物分別為FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有關(guān)說法正確的是()A．三種非金屬單質(zhì)中，S的氧化性最弱B．等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等C．反應生成的三種產(chǎn)物都只具有氧化性D．反應生成的三種產(chǎn)物都是易溶于水的固體解析：根據(jù)反應后鐵元素的價態(tài)，可知S的氧化性最弱，A項正確；反應產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)不同，等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)不相等，B項錯誤；Fe3O4和FeS中含有＋2價的鐵元素，也具有一定的還原性，C項錯誤；Fe3O4和FeS難溶于水，D項錯誤。