資源簡介

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鐵是目前產量最大、使用最廣泛的金屬
第三章 鐵 金屬材料
第一節 鐵及其化合物
3. 1. 1 鐵的單質、鐵的氧化物
第1課時
學習目標
1、了解鐵元素在自然界中的存在形態、與人體健康的關系，體會化學對人類生活的重要意義；從我國古代應用鐵的化學史感受中華民族在科技發展進程中的貢獻，增強文化自信。
2、能用氧化還原反應原理進一步認識鐵的化學性質，基于實驗事實寫出鐵與水蒸氣反應的化學方程式，并用于解釋生產中簡單的化學問題，培養安全意識。
鐵鍋
補鐵保健品
（硫酸亞鐵、乳酸亞鐵等）
情景引入
生活中的鐵元素
涂料 Fe2O3
鐵是人體必需微量元素中含量最多的一種（約4~5g），缺鐵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
情景引入
人體中的鐵元素
情景引入
FeCl3 · 6H2O
還原鐵粉
FeSO4 · 7H2O
（綠礬）
FeSO4溶液
FeCl3溶液
實驗室中的鐵元素
一、鐵的單質
1、鐵的存在和冶煉
（1）存在
隕鐵（Fe）
黃鐵礦（FeS2）
赤鐵礦（Fe2O3）
磁鐵礦（Fe3O4）
化合態
游離態
一、鐵的單質
丹霞地貌的巖層因含Fe2O3而呈紅色
1、鐵的存在和冶煉
（2）冶煉
古代豎爐煉鐵
高爐煉鐵
用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
高溫
一、鐵的單質
高爐煉鐵
高溫
C + O2 = CO2
高溫
C + CO2 = 2CO
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
高溫
產生CO；提供熱量
將鐵礦石中的SiO2轉變為爐渣
CaCO3 = CaO + CO2↑
高溫
CaO + SiO2 = CaSiO3
高溫
CO、CO2、N2等
2、鐵的物理性質
鐵是一種具有銀白色金屬光澤的固體，有良好的延展性、導熱性、導電性，但其導電性不如銅和鋁，鐵還能被磁體吸引，其熔、沸點較高
一、鐵的單質
為什么鐵片是銀白色，而鐵粉卻是黑色的？
思考
提示：金屬小顆粒能反射光線。而小顆粒的分布是非常混亂的，所以不能像鏡面一樣把入射光線定向地反射回去。入射光線進到金屬小顆粒中，就像進了“迷魂陣”，從一個小顆粒反射到另一個顆粒，這樣反射過來又反射回去，光線越來越弱，很少按入射方向返回去，因此看上去是黑色的
鐵粉
3、鐵的化學性質
（1）與某些非金屬單質、非氧化性酸和鹽溶液反應
反應物 化學方程式
非金屬單質 O2
Cl2
S
酸
鹽溶液
3Fe + 2O2 = Fe3O4
點燃
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
△
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
一、鐵的單質
Fe + S = FeS
△
Fe
Fe3+
Fe
Fe2+
強氧化劑
弱氧化劑
Cl2、Br2、HNO3等
S、I2、H+、Cu2+等
一、鐵的單質
3、鐵的化學性質
Fe
物質類別角度
金屬單質
與非金屬單質反應
與酸溶液反應
與某些鹽溶液反應
元素價態角度
強還原性
強氧化劑
弱氧化劑
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，這是為什么？
一、鐵的單質
鋼水注入干燥的模具
容易發生爆炸
一、鐵的單質
（2）實驗探究還原鐵粉與水蒸氣的反應
3、鐵的化學性質
一、鐵的單質
鐵粉與水蒸氣反應
一、鐵的單質
提供反應所需的水蒸氣
蒸發皿中產生大量肥皂泡，點燃肥皂泡，能燃燒并發出爆鳴聲
3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2
高溫
（2）實驗探究還原鐵粉與水蒸氣的反應
3、鐵的化學性質
鐵粉逐漸紅熱，反應后試管內固體仍為黑色
一、鐵的單質
（2）實驗探究還原鐵粉與水蒸氣的反應
3、鐵的化學性質
注意事項：
試管口略向下傾斜(防止冷凝水倒流，使試管炸裂)。
酒精燈先放在濕棉花處加熱一段時間，待試管底部溫度較高，且有部分水蒸氣時，再將酒精燈移到鐵粉位置加熱。
加熱一段時間后再將導管插入肥皂水中(排盡裝置內空氣，防止發生爆炸)，用點燃的木條去點燃肥皂泡，可發出爆鳴聲。
肥皂水不能太稀，否則吹起的氫氣泡太小，點燃時，難以有較大的爆鳴聲。
實驗結束后，應先將導氣管移出水面再熄滅酒精燈(防止冷凝水倒流，使試管炸裂)。
一、鐵的單質
（2）實驗探究還原鐵粉與水蒸氣的反應——其它裝置
3、鐵的化學性質
一、鐵的單質
（2）實驗探究還原鐵粉與水蒸氣的反應——其它裝置
3、鐵的化學性質
一、鐵的單質
（2）實驗探究還原鐵粉與水蒸氣的反應——其它裝置
3、鐵的化學性質
金屬與水反應的規律
① K、Ca、Na等可以和冷水作用，生成可溶性堿和氫氣
② Mg、Al很難與冷水反應，但可與沸水迅速反應，生成難溶性堿和氫氣
③ Zn、Fe、Sn、Pb與高溫水蒸氣才反應，生成難溶性氧化物和氫氣
④ Cu、Hg、Ag、Pt、Au則不與水作用
★ 在金屬活動性順序表中，金屬越活潑，越容易與水反應，反應越劇烈
歸納總結
情景引入
紅磚和青磚都是日常生活中常見的建筑材料。兩者顏色不同是因為其中所含的鐵的氧化物不同，你認為紅磚和青磚中分別含有什么鐵的氧化物呢？
青磚
紅磚
資料卡片：
將用黏土制成的磚坯置于窯內，先用大火將磚坯從外向內燒透，停火，使磚和窯體慢慢冷卻下來，在這個過程中，由于空氣充足，磚坯中的鐵元素被氧化成Fe2O3(棕紅色)使磚呈現紅色。
【Fe2O3】
【Fe3O4】
情景引入
思考：為什么不是氧化亞鐵呢？
氧化亞鐵不穩定
燒制磚瓦時，向窯內添加大量的煤炭后封窯1天，從窯頂向下慢慢澆水7天，水蒸氣和窯內高溫的碳發生化學反應產生大量的還原氣體(H2和CO)，它們把Fe2O3又逐漸還原成Fe3O4而制得青磚。
青磚
紅磚
【Fe2O3】
【Fe3O4】
二、鐵的氧化物
氧化亞鐵
【FeO】
氧化鐵
【Fe2O3】
四氧化三鐵【Fe3O4】
氧化亞鐵【FeO】 氧化鐵【Fe2O3】 四氧化三鐵【Fe3O4】
俗稱 —
顏色狀態
溶解性 價態
類別
與酸反應
穩定性 二、鐵的氧化物
黑色粉末
紅棕色粉末
黑色晶體(有磁性)
鐵紅
磁性氧化鐵
均難溶于水
+2
+3
+2、+3
堿性氧化物
復雜化合物
FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
穩定
6FeO + O2 = 2Fe3O4
△
氧化亞鐵【FeO】 氧化鐵【Fe2O3】 四氧化三鐵【Fe3O4】 與CO、C、H2反應 用途 煉鐵的原料 煉鐵的原料，赤鐵礦主要成分是Fe2O3，常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料 煉鐵的原料，磁鐵礦主要成分是Fe3O4，磁性材料、打印機墨粉
高溫時，鐵的氧化物均能被CO、C、H2等還原劑還原成鐵
二、鐵的氧化物
高溫
C、CO、H2等
FexOy Fe
練習
1、某些化合物可由兩種單質加熱直接反應生成，下列化合物不符合上述條件的是（ ）
A. FeS B. FeCl2 C. FeCl3 D. Fe3O4
B
2、判斷正誤
（1）由于鐵單質性質比較活潑，所以自然界中沒有游離態的鐵單質（　　）
（2）鐵與AgNO3、ZnCl2等鹽溶液均能發生反應生成Fe2+（　　）
（3）分離鐵粉與銅粉的混合物時，只能用化學方法（　　）
（4）1mol Fe與水蒸氣高溫下反應轉移8/3mol e-（　　）
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練習

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