第二节 铁和铁的合物 第一课时

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铁和铁的化合物１.教材分析本节教材是人教版高二化学（必修加选修)第四章第二节的内容。

学生在初中已学过一些铁的知识,如铁的性质、几种铁合金、生铁和钢的冶炼。

在高一学习中已经掌握了碱金属元素及其重要化合物的性质，在本章第一节又学习了镁和铝两种金属元素的性质。

在这些知识基础上，结合金属活动顺序表、物质结构和元素周期律、氧化还原反应等知识,教材从铁在元素周期表中的位置和铁的发展史入手，介绍了铁在人类生存与发展中的巨大作用.对于性质部分，主要是介绍铁的化学性质。

由铁原子的核外电子排布,分析其失电子情况,加深了学生对结构决定性质的认识.结合学生原有的元素化合物知识对铁的化学性质进行了适当加深和拓宽。

例如,在初中原有的知识基础上,介绍铁与酸的反应时不提具体跟哪一种酸反应,而是扩展到铁和氢离子的一般反应．本节教材还起到了承上启下的作用,在学习铁跟水的反应时为第四节原电池原理及其应用埋下伏笔。

另外，关于铁的有关知识的学习还对学生认识过渡元素起到了一定的作用。

2.教学对象分析(1)铁是学生非常熟悉的一种金属，学生愿意更深入地学习．在学习其它化学知识时涉及铁元素的化学反应非常多，学生对于铁及其化合物的性质已有一定的认识。

(２）学生在学习碱金属和镁铝有关知识时已初步掌握了主族金属元素的性质,但对像铁这样次外层电子未达饱和的过渡金属元素性质缺乏了解。

铁的配合物颜色铁是一种常见的过渡金属元素，其配合物具有丰富多样的颜色。

这些颜色的产生与铁离子的电子结构以及配体的性质密切相关。

在化学中，配合物是由中心金属离子和围绕它的配体组成的。

对于铁的配合物而言，常见的铁离子有二价铁（Fe²⁺）和三价铁（Fe³⁺）。

先来说说含二价铁的配合物。

比如六氰合亚铁（Ⅱ）酸钾，也就是我们常说的黄血盐，它是黄色的。

这是因为在这个配合物中，二价铁离子的 3d 轨道上有 6 个电子，在与配体氰根离子形成配合物时，电子发生了重新排布。

配体的场强使得 d 轨道发生分裂，产生了不同的能级。

当可见光照射到配合物上时，电子会吸收特定波长的光，从而呈现出黄色。

再看六水合亚铁离子，Fe(H₂O)₆²⁺，它是浅绿色的。

这是因为水分子作为配体，对铁离子的 d 轨道分裂能相对较小，吸收的光的波长也有所不同，所以呈现出浅绿色。

接着谈三价铁的配合物。

硫氰化铁，也就是血红色的Fe(SCN)₆³⁻，是一个经典的例子。

当三价铁离子与硫氰根离子结合时，形成的配合物能够强烈地吸收特定波长的光，从而呈现出鲜艳的血红色。

还有氢氧化铁，它是一种红褐色的沉淀。

虽然严格来说它不是典型的配合物，但在形成过程中，铁离子与氢氧根离子的结合也导致了颜色的变化。

铁的配合物颜色的变化不仅仅取决于铁离子的价态，配体的种类和数量同样起着关键作用。

不同的配体具有不同的给电子能力和空间结构，这会影响到中心铁离子的电子分布和轨道能级的分裂情况。

例如，一些强场配体如乙二胺（en），与铁离子形成的配合物颜色往往比较深；而弱场配体如氯离子（Cl⁻），形成的配合物颜色则相对较浅。

此外，溶液的酸碱度也可能对铁的配合物颜色产生影响。

在不同的pH 条件下，配体的存在形式和结合能力可能发生改变，从而导致配合物的结构和颜色发生变化。

在实际应用中，铁的配合物颜色的研究具有重要意义。

在化学分析中，常常利用铁配合物的颜色变化来检测和定量分析铁离子的含量。

第一课时铁合金铝和铝合金[明确学习目标] 1.认识合金的特征性质。

2.了解常见合金的分类、组成和用途。

3.掌握Al与O2反应及Al与NaOH溶液反应的产物和本质。

4.正确认识氧化铝的两性。

学生自主学习铁合金1.生铁和钢生铁和钢是□01含碳量不同的两种铁碳合金，其中含碳量为□022%～4.3%为生铁；含碳量为030.03%～2%为钢。

□2.人类对铁合金的应用历程3.钢——用量最大、用途最广的合金铝与铝合金1.铝的性质(1)铝的原子结构与物理性质(2)铝与盐酸、NaOH溶液的反应的实验探究2.氧化铝的性质(1)物理性质(2)化学性质写出下列反应的化学方程式，并改为离子方程式。

Al 2O 3和HCl ：□16Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O ， □17Al 2O 3＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2O ；Al 2O 3和NaOH ：□18Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O ，□19Al 2O 3＋2OH －===2AlO －2＋H 2O 。

(3)用途a.冶炼金属铝的原料。

b.良好的耐火材料。

新型合金用于贮氢的新型合金□01Ti­Fe 合金和□02La­Ni 合金；钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于□03航空航天、□04生物工程和□05电子工业等领域。

1.合金中只有金属吗？合金属于纯净物还是混合物？提示：合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的物质，故合金属于混合物，合金中可能含有非金属，如钢中含有碳。

2.如何除去铁粉中混有的少量铝粉？提示：反应方程式为2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。

3.Al 2O 3既能与盐酸反应，又能与NaOH 反应，所以Al 2O 3是两性氧化物。

Al 既能与盐酸反应，又能与NaOH 反应，那么Al 可以称之为两性金属吗？提示：不可以，Al是活泼的金属元素，不是两性金属。

第二节铁的冶炼合金学习目标1．从铁矿石中将铁还原出来的方法工业炼铁的主要设备是高炉。

把铁矿石跟焦炭、石灰石一起加入高炉，从下方通入热风，焦炭在炉内反应生成的一氧化碳跟氧化铁在高温下反应生成铁。

发生反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO22．生铁和钢等重要的合金生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金，其中还含有硫、磷、硅等杂质。

钢是含碳量为0.03%~2%的铁合金，钢是由生铁在炼钢炉中进一步冶炼除去过多的碳、硅、硫、磷而得到的。

钢的性能比生铁优越。

合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质。

合金具有许多良好的物理、化学或机械性能。

3．认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。

4．含杂质物质的质量计算方法：纯净物质量=不纯物质量某物质质量分数。

学习要点重点、难点和疑点1．重点：⑴铁的冶炼。

⑵合金的特点及应用。

2．难点：(1)铁的冶炼。

(2)用所学知识解释和解决生活中有关金属和合金的问题。

3．疑点：(1)冶炼生铁时为什么要用焦炭而不用煤？(2)炼铁时为什么生成的是生铁而不是纯铁？教材解读内容要点解析金属的冶炼：使金属矿物变成金属的过程。

铁在不同化合物中表现出不同的化合价。

一般，铁在置换反应的生成物中表现为+2价；铁在氯气等物质化合时生成+3价的铁离子；另外铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，可将Fe3O4表示成FeO·Fe2O3，即Fe3O4中铁即表现出+2价，又表现出+3价。

炼铁的原理：高温Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2设备为高炉，原料为石灰石、铁矿石、焦炭、空气，产品为生铁。

生铁是含碳量为2%---4.3%的铁合金，其中还含有硫、磷等杂质。

钢是含碳量为0.03%----2%的铁的合金，钢是由生铁在炼钢炉中进一步冶炼除去过多的碳、硅、硫、磷而得到的。

钢的性能比生铁优越。

焦炭有着多孔性，它含硫量少，并有发热量高的优点。

而煤中含有大量的硫、磷等杂质，如不经过洗涤干馏，把它们除去变成焦炭，则会使生铁中除含有碳外，还含有大量的硫、磷，从而大大影响生铁的性能。

第1课时合金核心微网络素养新要求1.了解金属及其性能，认识金属材料的分类。

2．认识铁合金的类型、性能及用途。

3．学会铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的特性。

4．了解铝合金、新型合金的用途，理解金属材料的重要性。

学业基础—自学·思记·尝试一、合金及其性质1．合金的定义合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有________的物质。

2．合金的特性(1)合金的硬度一般比各成分金属的________。

(2)合金的熔点一般比各成分金属的________。

(3)合金的________、________及________一般优于各成分金属。

(4)合金的性能可以通过所添加的合金元素的________、含量和______________等来加以调节。

特别提醒(1)合金是混合物，不是纯净物，是通过熔合而成的。

(2)通常认为合金没有固定的熔点。

(3)组成合金的物质不一定都是金属，也可以有非金属，但一定有金属。

(4)合金的用途比纯金属更广泛。

(5)合金的种类远远多于纯金属的种类。

(6)一般来说合金中各成分金属保持了其原有的化学性质。

3.纯金属与合金的结构比较合金的形成改变了________________，使合金的性能与纯金属相比有很大的差异。

二、铁合金1．分类2．主要特征和用途3.钢中合金元素的主要作用三、铝和铝合金1．铝的存在和物理性质(1)存在：铝是地壳中含量最多的金属元素，铝在地壳中的含量仅次于________和________，居第三位。

(2)铝的物理性质2.铝的化学性质(1)铝与O2等非金属单质反应①常温下铝与O2的反应常温下，金属铝能被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层薄膜能阻止内部金属继续与氧气发生反应。

反应的化学方程式为4Al＋3O2===2Al2O3。

②在点燃条件下，铝剧烈燃烧，发出耀眼的白光。

4Al＋3O22Al2O3(2)铝与盐酸反应的实验探究特别提醒实验开始时不产生气泡，后产生气泡且速率加快，这是因为开始时Al表面的氧化铝薄膜参与反应，不产生H2，后来Al参与反应，产生H2，随着反应的进行，温度升高，反应速率加快。

铁系元素都是很好的配合物形成体，可以形成多种配合物。

Fe和Fe易形成配位数为6的八面体型配合物，最常见的有下列几种：
1. 氰配合物Fe和Fe的氰配合物主要是下列两种：
六氰合铁(Ⅱ) 酸钾K[Fe(CN)]·3H O为黄色晶体，俗称黄血盐，又名亚铁氰化钾；六氰合铁(Ⅲ)酸钾K[Fe(CN)]，为深红色晶体，俗称赤血盐，又名铁氰化钾，它们都溶于水，在水中相当稳定，几乎检验不出游离的Fe、Fe的存在。

在含有Fe的溶液中加入赤血盐溶液，在含有Fe的溶液中加入黄血盐溶液，均能生成蓝色沉淀：
K+ Fe+ [Fe(CN)]＝KFe［Fe(CN)］↓(蓝)
K+ Fe+ [Fe(CN)]＝KFe［Fe(CN)］↓(蓝)
这两个反应常用来鉴定Fe和Fe。

2. 硫氰配合物
Fe的硫氰合物[Fe(SCN)]不稳定，易被空气氧化；
Fe与SCN反应，形成血红色的[Fe(SCN)n]：
Fe+ nSCN＝[Fe(SCN)n](n＝1～6)
n值随溶液中SCN浓度和酸度而定。

这一反应非常灵敏，常用来检验Fe的存在。

3. 氨配合物
Fe难以形成稳定的氨合物，无水FeCl虽然可与氨气形成[Fe(NH)]Cl,但此配合物遇水即分解生成Fe(OH)。

Fe由于强烈水解，所以在其水溶液中加入氨时，不是形成氨合物，而是生成Fe(OH)沉淀。

新教材2020-2021学年化学人教版（2019）必修第一册学案：第三章第二节第1课时铁合金铝和铝合金新型合金含解析第二节金属材料第1课时铁合金铝和铝合金新型合金核心素养培养目标核心素养形成脉络1。

了解合金的概念及性能(科学探究与创新意识)2．认识铁合金、铝和铝合金及新型合金（科学探究与创新意识)1．合金的概念和特性2.铁合金(1)生铁：含碳量为2％~4.3％，其硬度大，抗压、性脆，可以铸造成型.(2)钢：含碳量为0。

03%～2%，良好的延展性，机械性，分为碳素钢和合金钢。

①碳素钢性能及用途②合金钢:又叫特种钢，是在碳素钢中适量加入一种或几种合金元素,使钢的组织结构发生变化，具有各种特殊性能，如硬度、强度大,可塑性、韧性好，耐磨、耐腐蚀等。

不锈钢是其中一种，常用的不锈钢中含Cr 18%、含Ni 8％，在大气中稳定，不易生锈.3．铝和铝合金(1）铝的性质铝是一种活泼金属,易失去3个电子,具有典型的性质。

①与O2反应：常温下，铝与氧气反应：4Al＋3O2===2Al2O3，生成致密的氧化铝膜,对金属铝起保护作用。

②与酸反应:铝与盐酸反应的离子方程式：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。

③与碱溶液反应：铝与碱溶液反应的离子方程式：2Al＋2OH －＋2H2O===2AlO错误!＋3H2↑。

（2）氧化铝的性质氧化铝是典型的两性氧化物，与酸、碱均能反应。

与酸反应的离子方程式：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。

Al2O3＋2OH－===2AlO错误!＋H2O。

（3)铝合金在铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，制成铝合金.如硬铝中含Cu、Mg、Mn、Si，密度小，强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

4．新型合金(1）储氢合金：能吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料，如Ti。

Fe合金和La.Ni合金。

(2）钛合金、耐热合金和形状记忆合金广泛用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。