第三章

鐵

金屬材料

第一節(jié)

鐵及其化合物

課時1鐵的單質(zhì)和氧化物素養(yǎng)目標宏觀辨識與微觀探析：能依據(jù)物質(zhì)類別和元素價態(tài)列舉鐵元素的典型代表物。能利用離子反應、氧化還原反應等概念對鐵及其化合物的相關反應進行分類和分析說明。證據(jù)推理與模型認知：能從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度，依據(jù)復分解反應和氧化還原反應原理，預測鐵及其化合物的化學性質(zhì)和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現(xiàn)象。科學探究與創(chuàng)新意識：結(jié)合應用實例，將鐵和鐵的氧化物的性質(zhì)的知識運用于解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學問題，強化性質(zhì)決定用途的觀念。壹貳2.鐵的物理性質(zhì)1.鐵元素在自然界中的分布知識導航本節(jié)難點3.鐵的化學性質(zhì)叁本節(jié)重點4.鐵的氧化物四4課堂導入請你判斷！一位病人的化驗單上顯示指標如下，你是醫(yī)生得出什么結(jié)論？判斷其為缺鈣，同時缺鐵性貧血4課堂導入你知道嗎？鐵是人體必需的微量元素中含量最多的一種，人體含鐵量是多少呢？鐵從哪兒來呢？【資料卡片】P70人體中的鐵元素

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(nèi)的含鐵化合物主要分為兩類，即功能性鐵和儲存鐵。功能性鐵參與氧的運輸，其余的鐵與一些酶結(jié)合，分布于身體各器官。體內(nèi)缺鐵將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。如果體內(nèi)的鐵不足以供給生命活動的需要，就會發(fā)生貧血。

為了滿足生理需要，成人每天鐵的適宜攝入量為15~20mg。動物內(nèi)臟、肉類、魚類、蛋類等動物性食物中的鐵容易被吸收。一般蔬菜中鐵的含量較少，吸收率也低，但我國膳食中一般食用蔬菜量很大，仍為鐵的重要來源。我國已經(jīng)實施在某些醬油中加入鐵強化劑的措施，以減少缺鐵性貧血問題的發(fā)生。5配料表中的還原鐵是不是鐵的單質(zhì)呢？該如何驗證？

請你思考！網(wǎng)上曾流傳出一段視頻，有網(wǎng)友竟用吸鐵石從麥片中吸出了鐵粉。這是不是不法商家添加的呢？

6那么營養(yǎng)麥片中添加鐵粉的目的是什么呢？課堂導入知識點1：鐵元素在自然界中的分布1.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(zhì)形態(tài)存在，但主要是以+2價和+3價化合物的形態(tài)存在于礦石中7知識點1：鐵元素在自然界中的分布2.鐵元素在自然界中的分布丹霞地貌的巖層因Fe2O3而呈紅色8知識點1：鐵元素在自然界中的分布鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位OSiAlFe地殼中元素含量遞減2.鐵元素在自然界中的分布9知識點1：鐵元素在自然界中的分布3.我國的“鐵文化”我國目前發(fā)現(xiàn)最早的人工冶鐵制品是河南三門峽出圖的西周晚期的玉柄鐵劍，這說明西周晚期我國已掌握了冶鐵技術。戰(zhàn)國中期以后，鐵制工具在社會生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。10知識點1：鐵元素在自然界中的分布請你想想！你還記得煉鐵高爐內(nèi)發(fā)生的化學反應嗎？用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來Fe2O3＋3CO======2Fe＋3CO2高溫鐵的性質(zhì)如何？11知識點2：鐵的物理性質(zhì)①有延展性和導熱性。②能導電，但其導電性不如銅和鋁。③能被磁鐵吸引。④熔點：1535℃；沸點：2750℃；密度：7.86g/cm3。12知識點3：鐵的化學性質(zhì)FeFe＋CuSO4FeSO4＋Cu

Fe＋2HClFeCl2＋H2↑3Fe＋2O2

Fe3O4點燃基于物質(zhì)類別研究單質(zhì)的性質(zhì)鐵的化學性質(zhì)如何？13知識點3：鐵的化學性質(zhì)1.鐵元素價類二維圖物質(zhì)類型角度金屬單質(zhì)與非金屬單質(zhì)反應與酸溶液反應與某些鹽溶液反應14知識點3：鐵的化學性質(zhì)請你思考！觀察化學反應方程式，鐵的化合價變化有何異同？思考與討論我們學習過鐵與一些物質(zhì)的反應。在鐵與氯氣的反應，鐵與鹽酸的反應，鐵與硫酸銅溶液的反應中，鐵的化合價的變化有何異同？為什么會有這樣的異同？Fe+2HCl===2FeCl2+H2↑2Fe+3Cl2====2FeCl3點燃Fe+CuSO4====FeSO4+Cu15知識點3：鐵的化學性質(zhì)2.元素價態(tài)角度2Fe+3Cl2====2FeCl3點燃FeFeCl3化合價升高0+3FeFeCl2化合價升高0+2Fe+CuSO4====FeSO4+CuFe化合價升高0+2FeSO4為什么有的化學方程式中鐵的化合價變成+2，有的變成+3？16知識點3：鐵的化學性質(zhì)2.元素價態(tài)角度

在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應。鐵與氧化性較弱的氧化劑（如鹽酸、硫酸銅等）反應，鐵原子失去2個電子生成+2價鐵的化合物。鐵與氧化性較強的氧化劑（如氯氣等）反應，鐵原子則失去3個電子生成+3價鐵的化合物。Fe-2e-→Fe2+Fe-3e-→Fe3+FeFe2+Fe3+強氧化劑弱氧化劑Cl2、HNO3等S、H+、Cu2+等17知識點3：鐵的化學性質(zhì)物質(zhì)類別（x)單質(zhì)氧化物堿鹽元素價態(tài)(y)0+2+3Fe3+Fe2+FeFe3O4HCl、S、I2、Cu2+加弱氧化劑Cl2、Br2、O2加強氧化劑2.元素價態(tài)角度18知識點3：鐵的化學性質(zhì)3.鐵的化學性質(zhì)(1)與非金屬單質(zhì)反應鐵是一種較活潑金屬，具有還原性。3Fe＋2O2===Fe3O4點燃Fe＋S===FeS2Fe＋3Cl2===2FeCl319知識點3：鐵的化學性質(zhì)3.鐵的化學性質(zhì)(2)與酸反應Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑(3)與鹽反應Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+20知識點3：鐵的化學性質(zhì)(3)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2(

)(2)根據(jù)鐵與Cl2、S反應的條件可以判斷Cl2、S的氧化性強弱(

)(1)FeS、FeCl2、FeCl3均可以通過單質(zhì)化合得到(

)×××(4)Fe分別與氯氣和鹽酸反應所得氯化物相同()×21知識點3：鐵的化學性質(zhì)請你思考？通過鈉和水的反應，可知水是一種較弱的氧化劑。結(jié)合生活常識以及以下材料，預測水能氧化鐵嗎？鐵和冷水不反應鐵和熱水不反應在鋼鐵廠的生產(chǎn)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。這是為什么呢？提示：鐵與水會反應嗎？22知識點3：鐵的化學性質(zhì)請你思考！若鐵在高溫下能與水反應，根據(jù)所學知識預測產(chǎn)物。預測鐵與水反應的產(chǎn)物2Na+2H2O==2NaOH+H2↑通過鈉和水的反應，可知水是一種較弱的氧化劑KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu類比鈉的性質(zhì)，F(xiàn)e是氫之前的金屬，與水反應能不能置換出氫氣？Fe+H2OFe(OH)3+H2↑?Fe(OH)3Fe2O3

（500℃以上分解）23知識點3：鐵的化學性質(zhì)根據(jù)材料，在高溫下，鐵可能與水發(fā)生反應。鐵粉FeOFe2O3Fe3O4Fe(OH)2Fe(OH)3黑色黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體白色紅褐色受熱不分解不穩(wěn)定，在高溫下可被水蒸氣或者O2氧化6Fe2O3=4Fe3O4+O2↑高溫下比Fe2O3穩(wěn)定受熱易分解500℃分解為Fe2O3Fe(OH)3Fe2O3

（500℃以上分解）Fe+H2OFe3O4+H2↑？

3.鐵的化學性質(zhì)(4)預測鐵與水反應的產(chǎn)物24知識點3：鐵的化學性質(zhì)請你思考！如何設計實驗驗證你的想法？研究物質(zhì)性質(zhì)的一般程序性質(zhì)預測設計方案得出結(jié)論實驗探究【思考與討論】有人設計了如圖3-5所示的裝置，進行還原鐵粉與水蒸氣反應的實驗。請討論該裝置的實驗原理，并根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析可能的生成物。25知識點3：鐵的化學性質(zhì)觀察并通過實驗驗證你的預測的準確性（鐵能與水及產(chǎn)物）26知識點3：鐵的化學性質(zhì)(5)鐵與水蒸氣的反應①實驗時，是先加熱濕棉花還是先加熱還原鐵粉？②點燃肥皂液時有什么現(xiàn)象？③該實驗中濕棉花的作用是什么？27知識點3：鐵的化學性質(zhì)(5)鐵與水蒸氣的反應實驗注意點：①試管口略向下傾斜；②酒精燈先加熱濕棉花，有水蒸氣后，再點燃酒精燈加熱還原鐵粉；③加熱一會后再將導管插入到肥皂水中；④結(jié)束時，先撤導管，再移酒精燈。現(xiàn)象:加熱時試管內(nèi)鐵粉紅熱，生成黑色固體，點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲,生成的產(chǎn)物不是氧化鐵。3Fe+4H2O(g)====Fe3O4+4H2高溫28知識點3：鐵的化學性質(zhì)請你說說！此裝置有什么缺點？如何改進？從水蒸氣生成方式和氫氣的檢驗方式角度思考，如何改進實驗裝置？設計鐵與水反應實驗裝置水蒸氣發(fā)生器改進點：1.改變水蒸氣的生成方式2.氫氣的收集方式氣體檢驗收集裝置29知識點3：鐵的化學性質(zhì)(6)鐵與水反應實驗裝置的改進30課堂小結(jié)鐵的化學性質(zhì)

鐵鈉非金屬單質(zhì)2Fe+3Cl2====2FeCl33Fe+4O2====Fe3O42Na+Cl2====2NaCl4Na+O2====2Na2O2Na+O2====Na2O2酸Fe+2HCl=FeCl2+H2↑2Na+2HCl=2NaCl+H2↑鹽溶液Fe+CuSO4=FeSO4+Cu2Na+CuSO4+2H2O===Na2SO4+Cu(OH)2+H2↑水2Na+2H2O==2NaOH+H2↑3Fe+4H2O(g)====Fe3O4+4H231點燃點燃高溫ΔΔ知識點4：鐵的氧化物【思考】鐵元素可以形成三種氧化物，分別是氧化亞鐵（FeO）、氧化鐵（Fe2O3）和四氧化三鐵（Fe3O4）。觀察三者的外觀，并對其作出描述。推測這三種氧化物有什么相同的化學性質(zhì)和不同的化學性質(zhì)，并說出你的推測依據(jù)？Fe3O4

FeOFe2O3

化學式顏色狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體化合價+2+3+2+332知識點4：鐵的氧化物【方法導引】

認識元素及其化合物性質(zhì)的視角物質(zhì)類別和元素價態(tài)，是學習元素及其化合物性質(zhì)的重要認識視角。

基于物質(zhì)類別和元素價態(tài)，可以預測物質(zhì)的性質(zhì)。例如，對于Fe2O3,從物質(zhì)類別來看，它屬于金屬氧化物，據(jù)此可以預測它可能與酸發(fā)生反應;從元素價態(tài)來看，F(xiàn)e2O3

中鐵元素的化合價是+3價，為鐵元素的高價態(tài)，據(jù)此可以預測它具有氧化性，可能與具有還原性的物質(zhì)發(fā)生反應。基于物質(zhì)類別和元素價態(tài)，還可以設計物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的途徑。例如，要想從單質(zhì)鐵獲得FeSO4，既可以基于物質(zhì)類別設計從金屬單質(zhì)與酸反應獲得，也可以通過金屬單質(zhì)與鹽的置換反應獲得;還可以基于元素價態(tài)設計單質(zhì)鐵與+3價鐵反應得到+2價鐵。33知識點4：鐵的氧化物1.按性質(zhì)劃分，鐵的氧化物屬于哪個類別的氧化物？2.按元素價態(tài)從氧化性和還原性角度分析，鐵的氧化物具有什么性？三者都是金屬氧化物，都能與酸反應。三者都難溶于水，不與水反應。從價態(tài)的角度分析，F(xiàn)eO、Fe3O4既有氧化性又有還原性，F(xiàn)e2O3主要有氧化性。34知識點4：鐵的氧化物3.物理性質(zhì)化學名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學式鐵元素化合價俗稱——色、態(tài)水溶性FeO Fe2O3Fe3O4+2

+3+2、+3

鐵紅磁性氧化鐵

黑色粉末

紅棕色粉末

黑色晶體