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(共18張PPT)
第三章 鐵 金屬材料
第一節 鐵及其化合物
課時1 鐵的單質和氧化物
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鐵的存在形式
游離態(0價)
化合態(+2 +3價)
赤鐵礦(Fe2O3)
菱鐵礦(FeCO3)
黃鐵礦(FeS2)
磁鐵礦(Fe3O4)
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鐵的物理性質
顏色 狀態 熔點 沸點 質地 密度 導電、導熱性 延展性
銀白色 固態 1535℃ 2750℃ 軟 大 (7.86 g·cm-3) 良好 好
鐵能被磁鐵吸引。
金屬通性
鐵的特性
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還記得我們可以怎么預測新物質的性質的嗎？
鐵的化學性質
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與非金屬單質反應
鐵的化學性質
從所給反應方程式來看，Fe的價態均上升，表現出還原性，但反應過后的價態卻不固定，這是什么原因呢？
與氧氣反應：3Fe + 2O2 = Fe3O4
與氯氣反應：2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
與硫反應：Fe + S = FeS
與酸反應：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
與鹽反應：Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
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鐵的化學性質
與氯氣反應：2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
與硫反應：Fe + S = FeS
Fe - 2e- → Fe2+
Fe - 3e- → Fe3+
氧化性
Cl2＞S
Fe2+
Fe3+
Fe
弱氧化劑
強氧化劑
與酸反應：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
Fe與酸反應變為+2價，說明酸的氧化性較弱，是否所有的酸氧化性都較弱呢？
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Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
鐵的化學性質
當少量的Fe與稀HNO3反應時會被氧化到+3價，原因是什么？
Fe與稀HNO3反應時表現氧化性的是硝酸中的N元素，而不是H元素，因此硝酸屬于強氧化性酸。
與碘單質反應：Fe + I2 = FeI2
與溴單質反應：2Fe + 3Br2 = 2FeBr3
根據反應產物可以判斷得出Br2屬于強氧化劑，而I2屬于弱氧化劑。
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關于金屬單質我們之前學習過鈉，鈉非常活潑，甚至可以和水反應，鐵也屬于活潑金屬，那鐵能和水反應嗎？
鐵的化學性質
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
生活經驗告訴我們鐵和水是不能反應的，但是在鋼鐵廠的生產中，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，這說明鐵和水很有可能在高溫下會發生反應。如果發生反應的話，產物會是什么，又怎么樣設計實驗驗證？
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為什么要在試管底部放一團棉花？
鐵的化學性質
作為水蒸氣的產生裝置，提供水蒸氣，思考棉花還可以用什么代替。
用燃著的木條點燃肥皂泡，能夠發現肥皂泡燃燒，聽到爆鳴聲，能夠說明產生了H2，那怎么樣證明固體產物的成分呢？
根據生成固體為黑色可以判斷為Fe3O4或FeO，再根據磁性判斷產物為Fe3O4。
實驗結論：3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2
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鐵是目前使用最廣泛的金屬，也是一種極其重要的合金材料，且鐵的使用最早可以追溯到春秋時期，到戰國時期鐵的冶煉與使用就已經相對成熟了。
鐵的用途
現在我們是如何將鐵從礦石中冶煉出來的呢？
初中接觸過的高爐煉鐵
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高爐煉鐵：利用還原性氣體(CO)將鐵從礦石中還原出來。
鐵的冶煉
赤鐵礦煉鐵：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
CO產生原理：C + O2 = CO2 CO2 + C = 2CO
鋁熱反應：Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
課堂鞏固
正誤判斷
1. 鐵的性質比較活潑，所以只以化合態存在于自然界中。
4. 1mol鐵與水蒸氣在高溫下完全反應，轉移了3mol電子。
2. 鐵會與硝酸銀、氯化鋅等鹽溶液發生置換反應生成Fe2+。
3. 分離鐵粉和銅粉時，只能選擇加入酸溶液等化學方法。
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×
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鐵有幾種氧化物，各自有什么樣的性質和用途？
鐵的氧化物
Fe2O3
Fe3O4
FeO
鐵銹，中藥名，又名鐵衣，為鐵置于空氣中氧化后生成的紅褐色銹衣。全國各地均產，具有清熱解毒，鎮心平肝之功效，主治疔瘡腫毒，漆瘡，口瘡，重舌，疥癬，燙傷，毒蟲螫傷，腳氣，癲癇。
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鐵的氧化物
物質 氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
俗稱 - 鐵紅 磁性氧化鐵
色態 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 不溶于水，也不與水反應 鐵的價態 +2 +3 +2、+3
與酸反應 FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 3H2O
物質類別 堿性氧化物 堿性氧化物 -
穩定性 受熱易被氧化為Fe3O4 穩定 穩定
與C、CO反應 生成鐵單質和CO2 與H2反應 生成鐵單質和H2O 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料，赤鐵礦(Fe2O3)是煉鐵的主要原料 課堂學習
鐵的氧化物
鐵紅
Fe2O3紅色或深紅色粉末，球形顆粒。
鐵棕
Fe2O3和FeO的混合物，棕色粉末。
鐵黃
Fe2O3·xH2O，黃色粉末針狀顆粒。
鐵黑
Fe3O4，磁性氧化鐵，藍墨光黑色粉末。
鐵綠
氧化鐵黃和酞青藍
鐵系顏料
課堂鞏固
下列關于鐵及其化合物的敘述中，錯誤的是 ( )
A．鐵是地殼中含量最多的金屬元素
B．鐵具有延展性和導熱性，可制作炊具
C．Fe2O3是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，常用作紅色顏料
D．Fe3O4是具有磁性的黑色晶體，鐵的化合價有+2價和+3價
下列化合物中，不能通過單質之間化合直接制取的是 ( )
A．CuCl2 B．Fe3O4 C．Na2O2 D．FeCl2
A
D
課堂小結
謝謝觀看
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