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第三章 鐵 金屬材料
第一節 鐵及其化合物
第1課時 鐵的單質
人類在四千五百年前就開始使用鐵器。鐵是目前產量最大、使用最廣泛的金屬。鐵及其化合物具有怎樣的性質？應如何進行研究呢？通過研究鐵及其化合物的性質和用途，可以使我們從物質類別和元素價態的視角認識物質間的轉化關系，深化對物質及其變化多樣性的認識。
金屬材料對于生產發展、改善人類生活發揮了巨大作用。對不同類型合金的性能和用途的認識，可以進一步強化性能決定用途的觀念。
隕鐵制品
隕鐵石孫悟空，有隕硫鐵斑點，可見維斯臺登結構，可以看到120度與60度的威德曼交角。
人類最早使用的鐵，是來自太空的隕鐵
鐵在自然界中可以像隕鐵中的鐵那樣以單質形態存在，但主要是以+2價和+3價化合物的形態存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。
赤鐵礦
鐵的存在與性質
一
1、鐵的存在
Fe2O3 + CO 2Fe + CO2
2、鐵的冶煉
鐵的單質（性質）
二
1.鐵的物理性質
銀白色金屬單質
鐵粉（黑色）
鐵塊（銀灰色）
熔點：1535℃
沸點：2750℃
密度：7.86g/cm3
良好的延展性、導熱性好、能夠導電（不如銅和鋁）
2.鐵的化學性質
鐵 鈉
非金屬單質
非氧化性酸
鹽溶液
水
2Na + Cl2 2NaCl
4Na + O2 = 2Na2O
2Na + O2 Na2O2
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
2Na + CuSO4 +2H2O =
Na2SO4 + Cu(OH)2 + H2↑
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
常溫下，鐵與水不反應
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
3Fe + 2O2 Fe3O4
Fe+S FeS
思考交流
1.鐵有+2和+3變價，是什么決定生成物中鐵元素的化合價？
上面的反應中氧化性較強的是什么物質？
2.鐵的反應現象為什么遠沒有鈉的反應劇烈？
氧化劑的氧化性
氯氣
鐵比鈉的活動性弱
改變條件，鐵與水能反應嗎？
①棉花的作用： 。
②酒精燈的火焰可用防風罩套住，____________________。
③肥皂液的作用： 。
④結束時，先_________，再_________。
爆鳴
H2
提供水蒸氣
為了產生氣泡，便于通過點燃驗證產物中的氣體
思考交流
提高溫度，加熱效果更好
撤導管
移酒精燈
現象：加熱時鐵粉紅熱，蒸發皿中產生大量的肥皂泡，放出的氣體能點燃且發出爆鳴聲，反應后試管內固體仍為黑色。
A
例題
鐵是人體必需的微量元素中含量最多的一種（約4~5克），缺鐵性貧血已成為僅次于結核病的全球患病率最高、耗資最大的公共衛生問題。那鐵元素在人體中又是以什么形式存在呢？
食補
藥補
都是亞鐵！
思考交流
磚的顏色為什么有青有紅？
氧化鐵可作外墻涂料
黏土中含有的鐵元素經過不同工藝煅燒，分別生成了黑色的Fe3O4或FeO和紅色的Fe2O3。
氧化亞鐵是一種黑色粉末，不穩定，受熱會轉化為四氧化三鐵。你能寫出方程式嗎？
6FeO + O2 2Fe3O4
鐵的重要化合物
二
1.鐵的氧化物
鐵的氧化物都不溶于水，也不與水發生反應。都能與酸（非氧化性酸）發生反應：
FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O
Fe2O3+6H+ =2Fe3+ +3H2O
Fe3O4+ H+ -
Fe3O4+8H+ = Fe2++2Fe3+
+4H2O
1、司南是中國古代勞動人民在長期的實踐中對磁石磁性認識的發明，《論衡》中記載有“司南之杓（sháo），投之于地，其柢（chí）指南”。下列說法正確的是( )
A.“杓”的主要成分是四氧化三鐵
B. 純凈的鐵在常溫下與水反應可得到磁性氧化鐵
C. 磁性氧化鐵為Fe2O3和FeO的混合物
D. Fe、Fe2O3、Fe3O4均具有磁性
A
例題
2.鐵的氫氧化物
鐵有兩種氫氧化物，它們可以分別由相對應的可溶性鹽與堿溶液反應而制得。
2.鐵的氫氧化物
鐵有兩種氫氧化物，它們可以分別由相對應的可溶性鹽與堿溶液反應而制得。
Fe3++ 3OH- = Fe(OH)3↓
紅褐色沉淀
Fe2++ 2OH- = Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
白色絮狀沉淀
迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
Fe(OH)3和Fe(OH)2都是不溶性堿，它們都能與酸發生反應。（但隨著酸的氧化性強弱不同，產物不同，以后學習）
科學方法
類比是一種很好的科學方法，但也要謹慎使用
Ca(OH)2 CaO + H2O
Fe(OH)2 FeO + H2O

這里忽略了Fe(OH)2易被空氣中氧氣氧化為Fe(OH)3，繼續灼燒，只能得到Fe2O3 。
坩堝里灼燒不溶性堿（或弱堿）
【分析】 Fe(OH)2會被溶解在溶液中的氧氣氧化，因此實驗室中得到Fe(OH)2的關鍵是防止氧氣的干擾。其中包括溶液中的氧氣的干擾與空氣中的氧氣的干擾。
【措施】
1.在新制的FeSO4溶液中加入少量鐵粉;
2. 將NaOH溶液煮沸，減少溶解在溶液中的氧氣含量;
3. 將膠頭滴管伸入到液面以下，減少帶入空氣中的氧氣。
方法：
①將吸有的NaOH溶液(煮沸過)的長膠頭滴管伸人到新制的FeSO4溶液的液面以下，擠出NaOH溶液。
3.鐵鹽和亞鐵鹽
Fe3+溶液一般呈現棕黃色
Fe2+溶液一般呈現淺綠色
3.鐵鹽和亞鐵鹽
滴入KSCN溶液
FeCl3溶液
FeCl2溶液
溶液呈紅色 ：Fe3++ 3SCN- Fe(SCN)3(紅色)
無明顯變化：Fe2++2SCN-=Fe(SCN)2 (無色)
FeCl3溶液 FeCl2溶液
結論：可利用此KSCN（硫氰化鉀）來確定Fe3+ 的存在和鑒別Fe3+、 Fe2+。
鐵鹽和亞鐵鹽
[實驗3--3]向盛有 2 mL FeCl 3 溶液的試管中加入少量鐵粉，振蕩試管。充分反應后，滴入幾滴 KSCN 溶
液，觀察實驗現象。把上層清液轉移至另一支試管，滴入幾滴氯水，又發生了什么變化？
FeCl 3 (aq)

淺綠色溶液
( )
無變化
上層清液

血紅色溶液
如果改變試劑的添加順序，先向 FeCl 3 溶液中滴
加 KSCN 溶液，再加入鐵粉，會有什么現象？
FeCl 3 (aq)
( )
血紅色溶液

褪色
2Fe3++ Fe = 3Fe2+
2Fe2++ Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl-
Fe3+ Fe2+
還原劑
氧化劑
實驗：FeCl3溶液中先加鐵粉，再滴加KSCN溶液,最后滴加氯水
P69【思考與討論】
( 1 )Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三種物質中，哪種物質可做氧化劑，哪種可做還原劑，哪種既可做氧化劑又可做還原劑 舉例寫出相應反應的化學方程式，并加以說明。
(2)請你用圖示的方法歸納Fe、Fe2+和Fe3+三者之間的相互轉化關系，并與同學討論。
（Fe可做還原劑；Fe2(SO4)3做氧化劑；FeSO4既可做氧化劑又可做還原劑。）
鐵三角的應用
【背景】電子工業中常用覆銅板(以絕緣板為基材，一面或兩面覆以銅箔，經熱壓而成的一種板狀材料)為基礎材料制作印刷電路板，印刷電路板廣泛用于電視機、計算機、手機等電子產品中。用覆銅板制作印刷電路板的原理是，利用FeCl3溶液作為“腐蝕液”將覆銅板上不需要的銅腐蝕。即把預先設計好的電路在覆銅板上用蠟或不透水的物料覆蓋，以保護不被腐蝕;然后，把覆銅板放到FeCl3溶液中。
根據工業上制作印刷電路板的原理，我們可以利用覆銅板制作所需要的圖案(如圖3-12)。
【探究】利用覆銅板制作圖案(了解FeCl3制作印刷電路板)
【實驗】取一小塊覆銅板，用油性筆在覆銅板上畫上設計好的圖案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小燒杯中。過一段時間后，取出覆銅板并用水清洗干凈。觀察實驗現象，并展示制作的圖案。
【思考與討論】
(1)在上述實驗中，發生了什么化學反應，生成的主要產物是什么 請運用氧化還原反應的規律進行分析，并嘗試寫出反應的化學方程式。
(2)為使使用后的“腐蝕液”能得到充分利用，如何處理使用后的“腐蝕液”
2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
先加人適量的鐵粉與廢液中Cu2+反應，回收銅；再向廢液中加人氯水等氧化劑，實現FeCl3溶液的再生。
歸納小結
Fe3+和Fe2+的檢驗方法
(6)淀粉KI試液；
Fe2+溶液無明顯現象，Fe3+溶液變藍色。（原溶液里無其它可以氧化I-的物質）
(5)鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6] （黃色)溶液檢驗Fe2+,生成有特征的深藍色沉淀
例題
D
例題
C
例題

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