铁东高二教学课件

铁东高二教学课件科学与生活的桥梁目录123铁的基本性质与存在形态铁的化学性质与反应规律铁及其化合物的应用了解铁的物理特性及其在自然界中的存在形探索铁的各类化学反应及其内在规律研究铁在工业和日常生活中的重要应用式45铁的生产与环境影响实验探究与思考题分析铁的工业生产流程及环境问题第一章铁的基本性质铁的物理性质自然界存在形态银白色金属光泽，密度为主要以化合态存在于铁矿石中，罕，熔点为°，见以单质形式存在（陨铁），是地

7.87g/cm³1538C良好的导电性和导热性，具有明显壳中含量第四的元素的磁性生活中的铁元素从铁矿石到铁制品的转变铁矿石经过复杂的冶炼过程可以转变为各种实用的铁制品左侧是未经加工的原始铁矿石，右侧是经过精心设计和制造的各类铁制品，展示了人类对这一自然资源的巧妙利用铁的单质形态陨铁中的铁单质陨铁是地球上少有的天然铁单质来源，含有镍铁合金，是研究宇宙中元素形成的重要材料早期人类利用陨铁制造工具，远早于人工冶炼铁的历史铁的磁性及应用铁是典型的铁磁性元素，能被磁铁吸引并可以被磁化这一特性被广泛应用于电动机、发电机、变压器、磁悬浮列车等领域铁粉特征铁粉呈黑灰色，具有较大的比表面积，极易被氧化，在空气中能发生缓慢氧化反应，有时甚至可自燃铁的化合态赤铁矿₂₃褐铁矿₂₃₂黄铁矿₂Fe OFe O·nH O FeS主要成分为三氧化二铁，呈红褐色，是最重水合氧化铁，呈黄褐色至深褐色，由赤铁矿主要成分为二硫化铁，呈金黄色，有金属光要的铁矿石之一，储量丰富，品位较高经风化作用形成泽，被误称为愚人金化学式₂₃化学式₂₃₂化学式₂Fe OFe O·nH OFeS含铁量约含铁量约含铁量约70%60%

46.6%铁的价态第二章铁的化学性质与氧气反应与非金属反应与酸反应铁是一种活泼的金属元素，能与多种物质发生化学反应在常温下，纯净的铁表面会形成一层致密的氧化膜，使铁看起来较为稳定但在特定条件下，铁会展现其活泼的化学性质，与多种物质发生反应铁与酸的反应01铁与稀盐酸反应₂₂Fe+2HCl=FeCl+H↑反应现象铁逐渐溶解，溶液由无色变为浅绿色，同时有无色气体产生02铁与稀硫酸反应₂₄₄₂Fe+H SO=FeSO+H↑反应现象铁逐渐溶解，溶液呈浅绿色，产生氢气03铁与浓硫酸反应₂₄浓₂₄₃₂₂2Fe+6H SO=Fe SO+3SO↑+6H O反应现象铁溶解，产生刺激性气味的二氧化硫气体04铁与硝酸反应与稀硝酸和浓硝酸反应生成不同的产物，不产生氢气₃稀₃₃₂Fe+4HNO=FeNO+NO↑+2H O铁与盐酸反应实验观察实验现象详细描述反应初期将洁净的铁片放入稀盐酸实验结论

1.中，铁片表面立即产生细小气泡铁与盐酸反应生成氢气和氯化亚铁•反应中期气泡产生速度加快，铁片

2.反应方程式₂•Fe+2HCl=FeCl表面逐渐变薄，溶液开始由无色变为浅₂+H↑绿色氯化亚铁溶液呈浅绿色，是⁺离•Fe²子的特征颜色反应后期铁片不断减小直至完全溶

3.解，溶液呈现明显的浅绿色铁的置换反应铁置换铜的实验将洁净的铁钉浸入硫酸铜溶液中，会观察到以下现象铁钉表面逐渐被一层红褐色物质覆盖（铜）•蓝色的硫酸铜溶液逐渐变为浅绿色（硫酸亚铁）•反应方程式₄₄•Fe+CuSO=FeSO+Cu↓这一反应证明铁比铜活泼，能够置换出铜离子中的铜单质金属活动性顺序铁的氧化还原反应颜色变化表面锈蚀电子转移氧化还原半反应化合价变化氧化还原反应定义氧化还原反应是伴随着电子转移的化学反应在这类反应中，失去电子的物质被氧化，得到电子的物质被还原铁的化合价变化第三章铁及其化合物的应用工业应用医疗健康应用钢铁工业建筑材料、机械制造、交通运输补铁制剂治疗缺铁性贫血••磁性材料电动机、发电机、变压器医疗器械手术器械、诊断设备•••催化剂哈伯法合成氨中的铁催化剂•磁共振成像MRI利用铁磁性原理日常生活应用铁锈与防护厨房用具炒锅、刀具、餐具铁锈形成铁与氧气、水反应••家居用品铁艺家具、装饰品•园艺工具铲子、剪刀、喷壶•铁锈的危害与防护铁锈的化学成因防锈涂层与电镀技术生活中的防锈小窍门铁锈主要成分是水合氧化铁，化学式为涂层防护油漆、环氧树脂、锌粉涂料等保持干燥铁制品应存放在干燥环境中，₂₃₂形成过程需要三个条件形成物理隔离层避免潮湿Fe O·nH O同时存在铁、氧气和水电镀技术在铁表面镀锌、镀铬、镀镍等涂抹油脂在铁器表面涂抹植物油或机油反应方程式₂₂形成保护层形成保护膜4Fe+3O+2nH O→₂₃₂2Fe O·nH O钝化处理利用化学方法在铁表面形成致定期清洁及时清除表面污物和初期锈迹这是一个电化学腐蚀过程，涉及电子转移密的氧化膜使用除湿剂在铁制品存放环境中放置干和离子迁移，在有酸、盐等电解质存在时阴极保护连接更活泼的金属（如锌、镁）燥剂会加速腐蚀作为牺牲阳极铁锈腐蚀的严重后果防护的重要性未防护的后果正确防护的效果结构强度大幅下降（可降低高达）延长使用寿命达倍•70%•3-5保持原有结构强度•使用寿命显著缩短•降低维护成本约•40%维修成本大幅增加•提高安全系数•可能引发严重安全事故•保持美观•美观性完全丧失•铁在人体中的角色功能性铁与储存铁功能性铁主要存在于血红蛋白和肌红蛋白中，负责氧气的运输和储存储存铁以铁蛋白和含铁血黄素形式储存在肝脏、脾脏和骨髓中缺铁性贫血主要症状乏力、头晕、面色苍白、心悸、注意力不集中高危人群育龄期女性、孕妇、婴幼儿、青少年、老年人食物中的铁来源动物性食物（血红素铁）红肉、动物肝脏、蛋黄、贝类血红蛋白中的铁离子是氧气运输的关键，每个血红蛋白分子包含个铁离子植物性食物（非血红素铁）豆类、黑木耳、红枣、深绿色蔬菜4第四章铁的生产与环境影响冶炼还原原料准备高温熔炼生成生铁与炉渣铁矿石选矿与焙烧处理高炉装料精炼铸造焦炭与矿石按配比装入高炉转炉精炼并铸造成钢铁产品高炉炼铁的主要原料铁矿石提供铁元素，主要成分为氧化铁环境影响焦炭提供热量和还原剂（一氧化碳）大量碳排放每吨生铁约产生吨₂•

1.8CO高炉炼铁反应方程式主要还原反应

1.焦炭燃烧生成一氧化碳2C+O₂→2CO

2.一氧化碳还原氧化铁Fe₂O₃+3CO→2Fe+3CO₂

3.直接还原（温度较高时）Fe₂O₃+3C→2Fe+3CO熔剂反应CaCO₃→CaO+CO₂CaO+SiO₂→CaSiO₃（炉渣）铁工业的环境挑战煤炭消耗与碳排放废气废水处理技术绿色炼铁技术展望钢铁行业是全球最大的工业碳排放源之一，约烟气脱硫脱硝技术可减少₂和排放氢基还原技术用氢气替代一氧化碳作为还原SO NOx占全球碳排放的以上剂7-9%90%中国钢铁工业每年消耗煤炭约亿吨，碳排放高效除尘设备电除尘、布袋除尘可捕获碳捕集与封存技术捕获₂并地下6CCS CO超过亿吨以上的粉尘封存

1599.5%废水处理物理沉淀、化学处理和生物处理的电炉炼钢利用可再生能源电力，减少碳排放综合应用生物质能源应用部分替代化石燃料第五章实验探究与思考铁粉燃烧实验铁与不同酸反应铁锈形成条件实验设计对照实验，验证水、氧气对铁锈形成的必要性，探究加速和抑制锈蚀的因素观察铁粉在氧气中燃烧产生明亮火花的现象，比较铁与不同浓度酸反应的差异，探究影响反理解金属的燃烧反应应速率的因素实验案例铁粉燃烧实验步骤01准备器材铁粉、酒精灯、点火器、铁勺、氧气发生装置、防护眼镜02安全检查确保实验台清洁，佩戴防护眼镜，检查通风条件03实验操作将少量铁粉放入铁勺中，用酒精灯加热至红热，迅速放入盛有氧气的集气瓶中实验现象与分析铁粉在氧气中燃烧会产生明亮的白色火花，同时生成黑色的四氧化三铁粉末04观察记录反应方程式3Fe+2O₂→Fe₃O₄这个反应释放大量热能，使铁粉达到高温并发光观察铁粉燃烧现象，记录火花特征、产物颜色等安全注意事项实验全程佩戴防护眼镜，避免火花伤害•保持安全距离，不要直接观察明亮火花•实验后彻底冷却装置再处理•实验案例铁与盐酸反应探究温度对反应速率的影响在三个相同的试管中加入等量的铁粉和不同温度的盐酸溶液（室温、°和°），观察气泡产生速率的差40C60C异探究浓度对反应速率的影响在三个相同的试管中加入等量的铁粉和不同浓度的盐酸溶液（、和），观察气泡产生

0.5mol/L1mol/L2mol/L速率的差异探究表面积对反应速率的影响分别加入铁块、铁片和铁粉到相同浓度和温度的盐酸溶液中，观察反应速率的差异氢气收集与检验使用排水集气法收集反应产生的氢气

1.用带火星的木条靠近氢气，观察到扑的一声，火星熄灭

2.等待集气瓶中氢气纯度足够高后，用燃着的木条靠近，会听到爆鸣声，这是氢气燃烧的特征反应

3.反应方程式₂₂₂

4.2H+O→2H O思考题与讨论为什么铁能与稀酸反应但不与水铁的化合价为何有时为，有时如何有效防止铁锈？+2反应？为？+3这涉及到金属活动性顺序和电极电势的概铁原子的电子构型为[Ar]3d⁶4s²在形念铁的标准电极电势为，高于成化合物时，铁原子首先失去轨道的-

0.44V4s2氢的标准电极电势，因此铁理论上能个电子形成价铁离子（⁺，0V+2Fe²置换出氢离子中的氢但在水中，由于氢[Ar]3d⁶）由于3d⁶构型相对稳定，所离子浓度极低（，⁺浓度仅为以价铁在许多条件下都能存在但在pH=7H+2⁻），反应速率极慢，实际上氧化性环境中，⁺可以进一步失去一10⁷mol/L Fe²观察不到反应现象而在酸溶液中，氢离个电子形成价铁离子（⁺，3d+3Fe³子浓度大大增加，反应速率显著提高同）由于半满的轨道（）[Ar]3d⁵d3d⁵时，酸中的阴离子（如⁻）也有助于稳具有特殊稳定性，⁺在许多情况下比Cl Fe³定生成的⁺离子，促进反应进行⁺更稳定环境的氧化还原电位、Fe²Fe²pH值、配体种类等因素都会影响铁倾向于以哪种价态存在课堂互动小组讨论铁的应用创新设计铁资源的可持续利用设计一种利用铁及其化合物特性的创新产品或改进现有探讨铁废料回收利用的方法和意义产品讨论要点回收技术、能源节约、减少开采、循环经济讨论要点材料选择、结构设计、性能优势、市场前景环境保护与工业发展平衡未来钢铁工业发展趋势如何在保持钢铁工业发展的同时减少环境污染预测未来年钢铁行业的技术和市场变革10-20讨论要点清洁生产技术、减排措施、政策法规、企业讨论要点新材料、节能减排、智能制造、全球竞争责任小组讨论形式每组人，选择一个主题进行分钟讨论

1.4-515各组推选代表进行分钟成果汇报

2.3全班投票选出最具创意的方案，给予奖励

3.复习与总结铁的物理性质1银白色金属，密度

7.87g/cm³，熔点1538°C，具有磁性铁的化学性质2与酸、氧气、非金属等反应规律，氧化还原反应特点铁的应用3工业应用、日常生活应用、健康与医疗应用铁的生产与环保4高炉炼铁原理，环境影响及治理措施，绿色生产技术实验与探究5铁粉燃烧、铁与酸反应、铁锈形成条件等实验设计与分析重点难点考点提示铁与不同酸反应的区别铁及其化合物的转化关系••铁的氧化还原反应原理铁的各种反应的方程式书写••高炉炼铁的化学反应过程铁与实际生活的联系••知识点梳理图铁的单质与化合物关系铁的应用领域铁单质在不同条件下可以与氧气、酸、卤素等反应生成不同的化合物铁及其化合物在工业生产、建筑材料、交通运输、电子设备、医疗健康、这些化合物之间又可以通过氧化、还原、水解等反应相互转化铁的化农业生产等众多领域有广泛应用理解铁的性质是把握这些应用的基础，合物主要包括氧化物（、₂₃、₃₄）、氢氧化物也是开发新应用的关键通过本课程的学习，同学们应当能够将所学知FeO FeOFeO（₂、₃）、盐类（₂、₃、₄等）识与实际生活紧密结合起来FeOH FeOHFeCl FeClFeSO通过知识点梳理图，可以清晰地看到铁元素知识体系的整体结构，帮助同学们建立完整的知识网络，加深对各知识点之间联系的理解课后作业完成铁的化学性质相关练习题设计一个防锈小实验方案查找铁在生活中的新应用案例写出铁与下列物质反应的化学方程式稀盐酸、浓硫酸、氧气、氯气

1.计算铁完全反应需要多少毫升的盐酸溶液

2.10g2mol/L说明铁在不同酸中反应的差异及原因

3.要求收集个铁及其化合物的创新应用案例

1.1-2分析该应用利用了铁的哪些性质

2.评估该应用的社会价值和发展前景

3.制作简短的分享报告（字左右）

4.300要求选择种常见防锈方法进行对比实验

1.3-5设计科学的对照组

2.明确实验观察指标和记录方法

3.拓展阅读推荐《化学与生活》铁专题文章铁元素在现代材料科学中的应用环保型炼铁技术最新进展本专题详细介绍了铁元素与日常生活的密切这篇学术性较强的文章介绍了铁基新材料的本文介绍了全球钢铁工业面临的环境挑战以联系，包括饮食健康、家居用品、交通工具研发进展，包括纳米铁材料、铁基超导体、及为实现绿色生产所采取的创新技术措施等多个方面通过生动的案例和图片，展示铁基催化剂等前沿领域文章探讨了这些新详细讲解了氢基还原技术、电炉短流程工艺、了化学知识如何应用于解决实际问题，帮助材料如何改变未来的工业生产和日常生活碳捕集与利用等新兴技术的原理和应用状况读者建立科学素养推荐阅读部分《铁基纳米材料的制备与应推荐阅读章节《铁元素与人体健康》、用》、《铁基磁性材料的发展趋势》推荐阅读部分《氢能冶金技术的突破》、《家中的铁化学》、《铁锈的防治》《全球钢铁工业碳中和路径》适合对象对化学和材料科学有浓厚兴趣的适合对象所有同学同学适合对象关注环境问题和工业发展的同学这些拓展阅读材料可以帮助同学们拓宽视野，深化对铁元素的认识，了解相关领域的前沿发展建议根据个人兴趣选择阅读，并在阅读后与同学和老师交流心得体会教学资源链接推荐优质课件下载平台实验视频与动画资源互动学习网站与APP中国大学化学实验教学视频•MOOC元素周期表互动学习网站•科普中国铁元素实验专辑•化学方程式配平训练•APP国家虚拟仿真实验教学项目•分子可视化工具•3D站化学实验教学频道•B化学计算器和模拟实验•APP国家中小学智慧教育平台•通过这些视频资源，可以直观了解化学实验的操作过程和安这些互动工具可以帮助同学们以更加生动有趣的方式理解抽人教社化学教学资源网•全注意事项，弥补实验课时不足的问题象的化学概念，提高学习兴趣和效率中国知网高中化学资源库•化学教学与科研平台•这些平台提供丰富的教学课件、试题资源和教学视频，可以作为课后复习和自学的补充材料老师将在班级网络学习平台上提供这些资源的详细链接和使用指南，同学们可以根据个人需求选择适合的学习资源教师寄语亲爱的同学们通过本课件的学习，希望你们不仅掌握了铁的基本性质和化学反应规律，更重要的是理解了铁元素与我们日常生活的密切联系化学不仅是课本上的知识，更是解释世界、改变世界的工具希望你们能将好奇心和探究精神带出课堂，在生活中发现化学的奇妙，在实验中体验科学的乐趣未来的道路上，愿你们像铁一样坚韧不拔，像高炉中的炼铁过程一样，经历挑战后成长为更加优秀的自己期待在科学的道路上，看到你们不断探索和成长的身影！铁东高二化学教研组——谢谢聆听欢迎提问与交流30+15+100%知识点实验案例学习热情本课件涵盖铁元素的基础丰富的实验设计与分析期待你们的积极参与和探知识点索课件已上传至班级学习平台，可随时查阅和复习。