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人教版必修第一冊
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第三章 鐵 金屬材料
第1節 鐵及其化合物
3.1.1 鐵的單質、氧化物和氫氧化物
鐵在生活中的應用廣泛
一、鐵元素在自然界中的分布
隕鐵
赤鐵礦
磁鐵礦
隕鐵是自然界中鐵元素的單質形態，但是鐵元素更多地主要以+2價和+3價化合物的形式存在于礦石中。人類最早使用的鐵，是來自太空的隕鐵。
鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。
二、單質鐵
1、鐵的物理性質
方鐵
圓鐵
化學性質比較活潑，它能與許多物質發生化學反應。
①銀白色金屬，能被磁體吸引
②導電性（不如銅、鋁） 、
導熱性、延展性
③熔點：1535℃，沸點：2750℃，
密度7.86 g/cm3
2、鐵的化學性質
思考·討論
1.觀察下列化學反應方程式，鐵的化合價變化有何異同？
Fe + 2HCl——2FeCl2 + H2
2Fe + 3Cl2——2FeCl3
點燃
Fe + CuSO4——FeSO4 + Cu
Fe
FeCl3
化合價升高
0
+3
Fe
FeCl2
化合價升高
0
+2
Fe
FeSO4
化合價升高
0
+2
2、為什么有的化學方程式中鐵的化合價變成+2，有的變成+3？
Fe
Fe2+
Fe3+
弱氧化劑
S、H+、Cu2+等
強氧化劑
Cl2、HNO3等
①與非金屬反應
2Fe+3Cl2 2FeCl3
Δ
3Fe+2O2 Fe3O4
點燃
Fe + S FeS
Δ
②與酸反應
Fe＋2H+= Fe2+＋H2↑
③與鹽反應
Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+
3、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？
鋼水注入干燥的模具
提示：鐵與水會反應嗎？
生活經驗告訴我們，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。
思考與交流：
假設鐵能與水反應，反應條件能否是常溫？為什么？
鈉在常溫下與冷水劇烈反應；鎂在加熱條件下與熱水劇烈反應；鋁在加熱條件下與沸水才能反應；根據金屬活動性順序可以推斷，鐵與水反應的條件應該比鋁還高而不是常溫。
模擬實驗方案：
為了檢驗鐵與水在一定條件下是否能夠發生反應，有人設計了如下三種方案進行了實驗并得到了不錯的實驗效果。
方案1:
水蒸氣與鐵粉反應裝置
產物收集裝置
水蒸氣的發生裝置
方案2:
方案3:
提示:A處提供反應需要的水蒸氣;B處提供反應需要的“高溫”條件;C處檢驗反應產物。
實驗現象:肥皂液產生肥皂泡,把燃著的火柴靠近,有爆鳴聲,稍后有肥皂泡飄到空中,證明生成了H2。
紅熱的鐵可以與水蒸氣反應，反應方程式為：
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
【思考與交流】
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
金屬性越強，越容易與水反應，反應越劇烈
比較鈉和鐵分別與水的反應，總結金屬與水的反應規律
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
鈉與冷水劇烈反應;鐵常溫下和加熱條件下與液態水不反應,高溫水蒸氣才能與鐵粉反應。金屬與水反應的本質是金屬與水電離產生的H+反應生成氫氣。
典例剖析
某化學興趣小組利用如圖裝置(鐵架臺及夾持裝置已省略)進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗,并檢驗產物的性質,請回答下列問題:
(1)A裝置的作用是　　　　　　　　,
燒瓶底部放碎瓷片的作用是　　　　。
(2)寫出裝置B中發生反應的化學
方程式:　　　　　　　,
該反應中氧化劑是　　　　,
氧化產物是　　　。
(3)D的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)E中的實驗現象是 　 。
(5)A、B兩個裝置中應先點燃　　　　處的酒精燈(或酒精噴燈),點燃E處酒精燈之前應進行的操作是　　　　　　　。
產生水蒸氣　
防止加熱時液體暴沸
吸收未反應的水蒸氣,干燥H2
黑色固體變成紅色,玻璃管內壁上有水珠生成
A
收集H2并檢驗其純度
3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
H2O　
Fe3O4
FeO Fe2O3 Fe3O4
穩定性
鐵的 化合價
色、態
俗稱
溶解性 分類 與鹽酸反應 用途 +2
不穩定
黑色粉末
紅棕色粉末
黑色晶體
鐵紅
磁性氧化鐵
都不溶于水
FeO+2H+ =
Fe2++H2O
Fe2O3+6H+ =2Fe3++3H2O
氧化鐵：涂料等
Fe3O4 + 8 H+ =
Fe2++2Fe3+ + 4H2O
+3
+2 、+3
堿性氧化物
堿性氧化物
（FeO·Fe2O3）
四氧化三鐵：做磁鐵
冶煉鐵的原料
穩 定
穩 定
二、鐵的氧化物
6FeO + O2 = 2Fe3O4
Δ
紅磚和青磚都是生活中用到的建筑材料
兩者顏色不同的原因是兩者所含的鐵的氧化物是不一樣的，你認為紅磚和青磚中分別含有什么氧化物呢？
紅磚中含的是氧化鐵，青磚中含的是四氧化三鐵
為什么不是氧化亞鐵？
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炭發生化學反應產生大量的還原氣體（氫氣和一氧化碳），它們把氧化鐵又逐漸還原成為四氧化三鐵，而制得青磚。
實驗：在氯化鐵溶液和硫酸亞鐵溶液中分別滴加氫氧化鈉溶液
反應
向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，最終得到的還是紅褐色沉淀
白色
Fe(OH)2
灰綠色
紅褐色
反應
紅褐色Fe(OH)3
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓
鐵的兩種氫氧化物可以分別由相對應的可溶性鹽和堿溶液反應制得
紅褐色沉淀是什么物質？
Fe(OH)3
什么氧化了Fe(OH)2？
氧氣
白色絮狀 灰綠色 紅褐色
很快
Fe(OH)2
最終
Fe(OH)3
鐵的氫氧化物 氫氧化鐵 氫氧化亞鐵
化學式
物理性質 色、態
水溶性
化學性質 與鹽酸
熱穩定性
閱讀課本 “鐵的氫氧化物”部分，完成表格：（發生反應的寫化學方程式）
三、鐵的氫氧化物
易被空氣中氧氣氧化成氫氧化鐵
4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3
問題：制得Fe(OH)2后，其顏色發生變化的原因是什么？（用化學方程式表示并變出價態變化，指出氧化劑、還原劑）
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
+2 0 +3 -2
還原劑
氧化劑
Fe(OH)2顯還原性
Fe(OH)3
Fe(OH)2
紅褐色固體
白色絮狀固體
不 溶
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O
2Fe(OH)3 = Fe2O3+3H2O

制備氫氧化亞鐵的關鍵：隔絕空氣，防止O2將Fe(OH)2氧化
如何得到純凈的氫氧化亞鐵？
思考·討論
Fe(OH)2被氧化 的原因 改進方法 改進裝置
反應試劑中溶有氧氣
配制試劑的蒸餾水要煮沸
試劑與空氣接觸
①在FeSO4溶液的液面上加少量苯（或植物油）
②膠頭滴管插入液面下加入NaOH溶液
NaOH溶液
植物油
新制FeSO4溶液
除去試管和溶液中氧氣,創造無氧環境
操作：
先滴加 ，然后 ，
當氫氣純凈后，再滴加 。
收集氫氣并驗純
NaOH溶液
稀硫酸
改進方案二
改進方案三
操作：
先 止水夾，在試管Ⅱ出口處 ，
當 后，
止水夾。產生的氫氣使Ⅰ中壓強 ，將生成的硫酸亞鐵溶液從長導管排入 .
打開
收集氫氣并驗純
氫氣純凈
關閉
增大
Ⅱ中
改進實驗裝置,創造無氧環境
鐵屑
稀H2SO4
NaOH溶液
改進方案四
鐵粉
稀硫酸
NaOH溶液
操作：
先 活塞a，在錐形瓶出口處 ， 當 后， 活塞a。產生的氫氣使A中壓強 ，將生成的硫酸亞鐵溶液從長導管排入 .
打開
收集氫氣并 驗純
關閉
增大
B中
氫氣純凈
課堂小結
鐵及其化合物
鐵的單質
①鐵具有延展性和導熱性。
②鐵能導電，但其導電性不如銅和鋁。
③鐵能被磁體吸引。
④鐵的熔點是：1535℃；沸點是2750℃；密度是7.86g/cm3。
鐵的氧化物
氧化亞鐵：是一種黑色粉末，不穩定，在空氣里受熱迅速被氧化成四氧化三鐵
氧化鐵：是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，常用做紅色油漆和涂料，赤鐵礦的主要成分
四氧化三鐵：是一種具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵
鐵的氫氧化物
氫氧化亞鐵：白色固體Fe2++2OH-——Fe(OH)2↓
氫氧化鐵：紅棕色粉末或膠體Fe3++3OH-——Fe(OH)3↓

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