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(共33張PPT)
鐵的單質及其性質
2024級新課教學課件
課
程
目
標
素
養
目
標
1.認識鐵的重要化合物的化學性質，知道Fe3+的檢驗方法，能由氫氧化鐵性質實驗分析并設計制備氫氧化鐵的實驗，初步構建“鐵三角”轉化關系模型。
2.以鐵及其化合物知識的學習為代表，從物質類別和元素價態的視角建立含變價元素物質的轉化關系，豐富研究物質的思路和方法。
3.通過閱讀硫酸亞鐵藥片說明書，培養獲取信息和初步加工信息的能力，初步學會設計簡單實驗的方法。
4.運用所學有關鐵及其化合物性質的知識和方法，從實際條件出發，解決生產、生活中的簡單問題，進一步感受化學與生活的緊密聯系，贊賞化學對人類所作的貢獻。
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。人體內的含鐵化合物主要分為兩類，即功能性鐵和儲存鐵。
資料卡片 人體中的鐵元素
抵抗力不強、經常生病
頭暈、眼花、面色差
體力跟不上
學習能力差、記憶力不足
嗜睡
缺鐵性貧血
食 補
藥補
隕鐵
赤鐵礦
磁鐵礦
自然界中的鐵
地殼中元素含量遞減
O Si Al Fe Ca Na K Mg H Ti
一、鐵的單質 （ Fe ）
1. 鐵元素在自然界的存在形態
①游離態：
②化合態：
隕鐵中的鐵以單質形態存在
主要以＋2價和＋3價化合物的形態存在
黃鐵礦（FeS2）
赤鐵礦（Fe2O3）
甘肅張掖丹霞地貌因含Fe2O3而呈紅色
褐鐵礦(Fe2O3·nH2O )
黃銅礦
CuFeS2
鐵是銀白色金屬，鐵有良好的導電性、導熱性和延展性。密度、硬度較大，熔點、沸點較高。
2、物理性質
注意：
①鐵粉為黑色，鐵能導電，但其導電性不如銅和鋁。
②能被磁鐵吸引。
③熔點：1535℃；沸點：2750℃；密度：7.86g/cm3。
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
3、高爐煉鐵
人類對鐵的應用和生產歷史
單質
氧化物
堿
鹽
類別
價
態
性質
轉化
Fe
Fe(OH)3
Fe2+
Fe3+
Fe3O4
FeO
Fe(OH)2
價類二維觀
Fe2O3
4、化學性質
從物質類別角度來看，鐵屬于哪類物質？有哪些化學性質？
金屬活動性順序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

金屬活動性由強逐漸減弱
1.在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠前，它的活動性越強。
2.在金屬活動性順序中，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫
3在金屬活動性順序中，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來
這是重點吆！
金屬與濃硫酸、硝酸反應通常沒有氫氣生成！
鐵與酸和化合物反應的生成物是Fe SO4或 FeCl2
在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應。在這些反應中，鐵的化合價的變化有何異同？為什么會有這樣的異同？
①與非金屬的反應
（1）.與非金屬單質（氯氣、氧氣、S等）反應
Fe與Cl2
Fe與O2：3Fe + 2O2 = Fe3O4
點燃
Fe與Cl2：2Fe + 3Cl2 === 2FeCl3
點燃
Fe與S：Fe + S == FeS

②.與非氧化性酸（稀鹽酸、稀硫酸等）反應
Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑
③.與某些鹽溶液（CuSO4溶液等）反應
Fe＋CuSO4 = FeSO4＋Cu
Fe＋Cu2+ = Fe2+＋Cu
思考·討論
為什么有的反應式中鐵的化合價變成+2，有的變成+3？
Fe
Fe
+強氧化劑
+O2
Fe3O4
Fe
+2
FeCl2、FeSO4等
FeCl3等
還原性
+3
+弱氧化劑
還原劑
氧化劑
氧化還原反應產物
+
物質類別
單質
氧化物
堿
鹽
元素
價態
0
+2
+3
Fe3+
Fe2+
Fe
H+、S、I2、Cu2+等
弱氧化劑
Cl2、Br2等
強氧化劑
常見的強氧化劑：
Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4、KMnO4（H+）
常見的弱氧化劑：
I2、S、H+、Cu2+、Fe3+
提問：1.鈉常溫下能與水反應，鐵可以嗎？
2.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。這是為什么呢？
現象：加熱時試管內鐵粉紅熱，點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲，實驗結束后，試管內固體仍呈黑色。
注意事項：
1.整套裝置試管口應低于試管底； 2.先預熱；
3.加熱一會兒后再將導管插入到肥皂水中，用燃著的火柴去點燃肥皂泡，可發出爆鳴聲； 4.實驗結束時，應先從肥皂水中撤出導管，再移去燃著的酒精燈。
（4）、鐵與水蒸氣的反應
常溫下，鐵與水是不發生反應的。但在高溫下，鐵能與水發生反應。
反應原理：
實驗結論：
鐵能與水蒸氣發生反應，生成Fe3O4與氫氣
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高溫
與水的反應
2Na + 2H2O 2NaOH + H2
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
高溫
Mg + 2H2O(熱) Mg(OH)2 + H2
2Al + 6H2O(沸) 2Al(OH)3 + 3H2
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
H2O(g)
冷H2O
熱H2O
小結：金屬與水的反應
名稱 氧化亞鐵 氧化鐵 四氧化三鐵
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 ——
顏色、狀態
水溶性 鐵紅
紅棕色粉末
黑色晶體
黑色粉末
磁性氧化鐵
均不溶于水
鐵的氧化物
一 、物理性質
Fe2O3
+3
物質類別：
氧化性
Fe2O3 + 6H+ 2Fe3+ + 3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
△
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高溫
元素價態：
堿性氧化物
二 、化學性質
FeO
+2
物質類別：
氧化性
FeO + 2H+ Fe2+ + H2O
FeO + CO Fe + CO2
高溫
元素價態：
堿性氧化物
還原性
6FeO + O2 2Fe3O4
Fe3O4
物質類別：
氧化性
元素價態：
特殊氧化物
Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
高溫
△
鐵的氧化物的用途
Fe2O3可作為冶煉金屬的原料
Fe2O3常用于制造紅色油漆和涂料
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高溫
Fe3O4用于電磁領域（制錄音磁帶和電訊器材）
鐵及其化合物
單質
堿
鹽
類別
價
態
Fe
Fe2O3
Fe(OH)3
Fe2+
Fe3+
Fe3O4
FeO
氧化物
紅磚中含的是氧化鐵，青磚中含的是四氧化三鐵。
為什么青磚不是氧化亞鐵？
氧化亞鐵不穩定
鐵的氫氧化物
實驗3-1：在兩只試管中分別加入少量FeCl3溶液和FeSO4溶液，用膠頭滴管向其中滴
NaOH溶液。
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe3＋+3OH－=Fe(OH)3↓
(紅褐色沉淀)
現象：產生紅褐色沉淀。
Fe(OH)3受熱分解：2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
1.Fe(OH)3的制備
FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4
現象：生成白色沉淀，迅速變為灰綠色，最后變成紅褐色。
4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
(紅褐色沉淀)
Fe2 + 2OH = Fe(OH)2
（白色沉淀）
2.Fe(OH)2的制備
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色 白色 紅褐色
溶解度 難溶于水 難溶于水
與鹽酸的離子方程式
穩定性
鐵的氧化物 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3
Fe(OH)2+2H+=Fe2＋+2H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3＋+3H2O
不穩定，易被O2氧化，受熱易分解，但產物復雜
不穩定，受熱易分解
深度思考
1.FeSO4溶液若長期露置于空氣中，可能產生的雜質陽離子是什么？
3.對制備Fe(OH)2你有什么改進措施？
①避免亞鐵鹽溶液中混進Fe3+
②除去試管和溶液中的O2，創造無氧環境。
2.Fe(OH)2的制備實驗成功的關鍵是什么？
④ FeSO4(aq)液面加植物油或苯進行液封（加保護層，隔絕空氣）
①膠頭滴管的末端伸入FeSO4(aq)液面下，再擠出NaOH溶液（避免接觸氧氣）
③加熱煮沸NaOH溶液或用煮沸過的蒸餾水配制溶液（除去溶解的O2）
② FeSO4必須是新配制的，并加入Fe粉。（以防Fe2＋被氧化成Fe3＋）
請你設計實驗證明
思考與討論
1.下列四個裝置，哪些能較長時間的看到Fe(OH)2白色沉淀？
產生的H2
趕走空氣
苯液封作用,阻止空氣進入
√
√
√
X
①
②
③
④
2.簡述裝置②實驗操作方法和原理？
先打開止水夾a，利用Fe與稀H2SO4反應產生的H2將裝置內的空氣排出，待導管b排出的氣體驗純后，再關閉止水夾a，產生的H2使試管A中氣壓大于外界氣壓，把試管A中的液體(FeSO4溶液)壓入試管B中，反應得到Fe(OH)2白色沉淀。
打開止水夾a，待導管b排出的氣體驗純后，再關閉止水夾a 。
Fe(OH)2 Fe(OH)3
色態
水溶性
制法
加熱分解 隔絕空氣加熱： 在空氣中加熱：
與鹽酸反應
轉化 白色固體
紅褐色固體
不溶
不溶
Fe2＋+2OH－=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Fe(OH)2+2H＋=Fe2＋+2H2O
Fe(OH)3+3H＋=Fe3+3H2O
Fe3＋+3OH－=Fe(OH)3↓
2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
△
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是堿，都可以與酸反應生成鹽和水。
Fe3+與Fe2+的檢驗
鑒別方法 Fe3+ Fe2+
方法一
觀察溶液顏色
淺綠色
棕黃色
滴加NaOH溶液
產生紅褐色的沉淀
生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色
方法二
【實驗3-2】在兩支試管中分別加入少量的FeCl3 溶液和FeCl2 溶液，各滴入幾滴KSCN 溶液。觀察并記錄現象。
鑒別方法 Fe3+ Fe2+
方法三
加入KSCN溶液
無明顯現象
溶液呈紅色
實驗3-3
FeCl3溶液
加入過量鐵粉
滴入KSCN溶液
取上層清液滴入氯水
溶液由棕黃色變為淺綠色
無明顯現象
溶液呈紅色
2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋
2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-
Fe3+、Fe2+的性質
1.Fe3+具有較強的氧化性
Fe3+的氧化性表現
①與Fe反應：______________________________。
②與Cu反應：______________________________。
③與I- 反應：_____________________________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
用于Fe2＋溶液中除Fe3＋
腐蝕銅電路板
2.Fe2+性質
Fe2+處于中間價態，既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主。
（1）Fe2+的氧化性
①與Zn反應: ____________________________________。
②與Mg反應：____________________________________。
（2）Fe2+的還原性
①與MnO4－(H+)反應： .
②與H2O2(H+)反應：____________________________________。
③與Cl2反應：____________________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O
5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O(檢驗Fe2+）
Zn + Fe2＋ === Fe +Zn2+
Mg + Fe2＋ === Fe +Mg2+
Fe、Fe2＋、Fe3＋的轉化
Fe、Fe3+與Fe2+的相互轉化
Fe
Fe2+
Fe3+
還原劑 如Fe、Zn、Cu、I- 、 S2-、H2S2-等
強氧化劑 如Cl2、H2O2、O2、HNO3、KMnO4等
弱氧化劑 如H+、Cu2+、S、I2 等
強還原劑 如Zn、Al、CO、H2等
強氧化劑 如Cl2、Br2、HNO3、濃硫酸等
強還原劑 如Zn、Al、CO、H2等
特別提醒：
(1)金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質。如：Fe3＋―→Fe2＋。
(2)離子共存問題：
①Fe3＋與I－、S2－、HS－、SO3、HSO3等因發生氧化還原反應而不能大量共存。
②Fe2＋與MnO4-(H＋)、NO3-(H＋)、ClO－等因發生氧化還原反應而不能大量共存。
(3)除雜問題(括號內物質為雜質)
①FeCl3溶液(FeCl2)：
②FeCl2溶液(FeCl3)：
加足量氯水或雙氧水或通入足量Cl2
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
加足量鐵粉，充分反應后過濾
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
③FeSO4溶液(CuSO4)：
加足量鐵粉，充分反應后過濾
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(4)Fe2＋鹽溶液的配制與保存：
加鐵粉，防止Fe2＋被氧化。

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