铁粉与水蒸气课件.
铁粉与水的反应
铁粉与水的反应
1.铁粉放在水里会掉下来。
铁粉是指粒径小于1mm的铁颗粒的集合体。
2.就密度而言，铁的密度比水的密度高得多。
铁粉应该会沉入水中，但这取决于铁粉的量。
借助水的表面张力，可以把针放在水面上漂浮而不下沉；具体情况需要具体分析。
3.判断一个物体放在水中是浮还是沉。
根据物体的密度，如果物体的密度大于水的密度，就会下沉；如果物体的密度小于水的密度，它就会浮起来。
能迅速与高温蒸汽反应生成Fe3O4和H2，3Fe+4H2O =高温= Fe3O4+4H2。
它不能在冷水或热水中与铁反应生成H2。
在潮湿的空气中，即有水和空气存在的情况下，铁会迅速腐蚀生锈，产生Fe2O3.xH2O。
铁粉不与水反应，但与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。
Fe的活度很小，所以在常温下不能和水反应。
但在高温下，它能与水即水蒸气反应，释放出H2。
铁粉不溶于水，但溶于酸。
铁粉在配方中有双重作用，一是与金刚石形成渗碳体碳化物；二是通过与其他元素合金化来强化胎体。
铁基结合剂的力学性能高于铜基和铝基结合剂，与金刚石的润湿性也优于铜基和铝基结合剂。
金刚石的粘附功高于金刚石。
通过合理选择胎体配方和合适的烧结工艺，铁基结合剂金刚石工具的胎体性能可以达到钴基胎体的性能指标，保持金刚石的强度损失小，提高金刚石的握持性。
人教版高一化学必修一教学课件《铁与水蒸汽反应》 (共22张PPT)
九、自我评议
1、成功率100%，速度快。 2、装置简单、操作简便。不需要酒精喷灯，直 接用酒精灯就可以达到目的。 3、原料性强。 ⑴改变产生水蒸气的方式。利用五水硫酸铜分解产 生水蒸气，可以有效控制水蒸气产生，并方便从颜 色变化观察是否还有水存在，实现对反应的控制。
酒精灯
八、实验效果：
2min左右可看到平稳的气流，点燃水面上的气 泡可观察到爆鸣声，重复多次后爆鸣声越来越小， 说明氢气已比较纯净。 反转导气管，吹气泡，可以观察到气泡飞起， 可重复多次进行观察。 反应后的固体：尾部为白色和蓝色固体，中部 为黑色固体。
CuSO4·5H2O = CuSO4+5H2O 高温 3Fe+4H2O(g) = Fe3O4+4H2
五、实验用品
实验用品:试管 、自制防风灯罩、酒精灯、导 气管、铁架台、蒸发皿、木块、火柴、木条、 烧杯、棉花
实验药品:还原铁粉、五水硫酸铜晶体、含洗洁 精的水
六、实验装置
胆矾 铁粉
加有洗洁 精的水
酒精灯
防风 灯罩
酒精灯
七、实验过程：
取一定量的五水硫酸铜粉 末平铺试管底部，再将一定量 的还原铁粉平铺试管中部，先 预热试管，再用带防风灯罩的 酒精灯加热铁粉，然后用普通 酒精灯加热五水硫酸铜粉末，酒精灯 将反应产生的气体通入加有洗 洁精的水中，观察到大量气泡 产生，用燃着的木条靠近水面 的气泡。反转导气管，继续用 产生的气体吹气泡。
四、实验创新与改进之处：
1、改变加热方式 (2)分隔开，先后加热 如果将产生水蒸气的物质和铁粉混合加热， 水蒸汽会提前逸出，铁与水蒸气反应的机会减 少，因此选择分开加热，先加热铁粉，再加热 五水硫酸铜，减少水蒸气的浪费，提高利用率。
四、实验创新与改进之处：
铁粉与水蒸气课件
实验方案评价原则
目的明确、 科学合理、 简便易行、 安全环保、 节约快捷、 效果显著
铁 粉 与 水 蒸 气 反 应 实 验 装 置
实
验
现
象
解 释 与是哪种铁 结 论
有
？
的氧化物？
还原铁粉的颜色 反 由 灰黑 色变成 黑 色
应 用点燃的火柴靠近肥皂 前 泡，有轻微的爆鸣声
有 H2
反 应 生成 后
水蒸气发生装置
1.反应物相互作用装置：
铁粉与水蒸气的 反应装置
1.反应物来源：
小组讨论：选择合适 装置并连接仪器装置。
实验设计要遵循以下四个基本原则
1、科学性——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。 2、安全性 ——尽 量 避免使用有毒药品和进行具有一定危险 性的实验操作。 3、可行性 ——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。 4、简约性 — — 方 案 简 单 易 行 ， 应 采 用 简 单 的 实 验 装 置 ， 用 较少的步骤和药品，并能在较短的时间内完实验
第三章 金属及其化合物 第一节 金属的化学性质（科学探究）
普通高中课程标准 实验教科书化学（人教版必修1）
黑色 △ 铁的氧化物 + H ？ ？ Fe + H2O(g) 2 氧化膜
蒸汽发蓝是通过铁与水蒸气的作用，在钢铁表面 形成一层黑色氧化膜，以防止金属被腐蚀的工艺。
教材50页《科铁 粉与水蒸气反应。这套装置应包括水蒸气发 生、水蒸气与铁粉反应，检验产生的气体等 部分。（也可用干净的细铁丝代替还原铁粉 进行实验）
生成
与水蒸气反应前后还原铁粉颜色对比
还 原 铁 粉
标 准 图 谱
反应后固体物质的X-射线衍射图谱分析
3Fe + 4H2O(g) △ Fe3O4 + 4H2
铁与水蒸气反应装置各部分的作用
铁与水蒸气反应装置各部分的作用
铁与水蒸气反应装置各部分的作用如下：
1. 铁粉：提供反应物，与水蒸气发生反应生成四氧化三铁。
2. 酒精灯：提供热源，使水蒸气受热蒸发并与铁粉反应。
3. 硬质玻璃管：提供反应容器，使铁粉和水蒸气在管内发生反应。
4. 导管：连接硬质玻璃管和烧杯，使反应产生的气体能够顺利导出。
5. 烧杯：收集反应产生的气体，观察气体颜色和性质。
6. 橡皮塞：密封硬质玻璃管，防止气体泄漏。
7. 棉花团：吸收硬质玻璃管内的水蒸气，防止水蒸气冷凝成水滴进入烧杯中。
还原铁粉与水蒸气反应
还原铁粉与水蒸气反应
还原铁粉与水蒸气反应是指将还原铁粉与水蒸气反应，产生氧气和热量的化学反应。
还原铁粉（Fe3O4）是一种常见的还原剂，具有很高的还原能力，在反应过程中能够将氧气转化为氧。
具体反应过程如下：
Fe3O4 + 4H2O = 3FeO + 4H2
这是一个双氧化还原反应，在反应过程中，还原铁粉会将水中的氧气还原为氢气，同时产生大量的热量。
这种反应常被用于热氧发动机和燃料电池等装置中，利用这种反应产生的热量来生产电能或推动机械设备。
但是，还原铁粉与水蒸气反应也具有一定的危险性，需要在进行反应时进行足够的保护措施，避免反应过程中的意外事故。
证明还原铁粉与水蒸气反应的现象
证明还原铁粉与水蒸气反应的现象还原铁粉是一种具有含氧量高、气味特殊、比重大、吸收能力强、发热性活性强的粉末，它是经过多次加工处理的磁性矿物，广泛应用于建材、冶金、粉末冶金和其他新材料制造业中。
铁粉是一种重要的还原剂，可通过与水蒸气反应而实现还原，可以产生大量的氢气和氧气，让人们更为深刻地认识到铁粉的重要性。
从物理学的角度来看，当还原铁粉遇到水蒸气时，受水蒸气的温度影响，其内部磁性结构会发生微小变化，进而使还原铁粉中的氧原子游离出来，形成一种复合物：水蒸气和氧原子的混合物，也就是水和氧。
在这种反应中，原子量的增加、氧原子的释放和碳的减少都会发生，同时还会产生大量的能量耗散，形成铁粉的热反应。
从化学观点来看，还原铁粉与水蒸气反应产生的氢气和氧气可按照这样的方式表示：4Fe + 3H2O→4H2 +4FeO。
这一反应是由水蒸气中的温度和热量激活引起的，在反应中，水蒸气中的水分子拆解成氢原子和氧原子，同时，铁粉中的氧原子和水中水分子拆解而来的氢原子形成FeO氧化物，也就是经典的酸碱反应过程。
从生物学角度来看，还原铁粉与水蒸气反应也具有实际意义。
研究表明，还原铁粉可以产生大量的氢气和氧气，这些氢气和氧气可以被生物利用。
例如，在太阳能技术中，细菌利用高浓度的氢气和氧气提取太阳能，最终将太阳能转化成化学能，利用新绿宝克科技，可以将氢及氧的太阳能转化为可用能源，从而大大提高人类的生活水平。
从应用角度来看，还原铁粉与水蒸气反应也具有重要的实际意义。
在工业生产中，还原铁粉可以用作大规模高效燃料、成分，它也可以和其他物质结合，形成更高效能的反应，从而提高工业生产的效率。
在科学研究中，还原铁粉可以作为重要的实验材料，能够模拟出真实的实验环境，能够辅助研究者探索不同反应动力学和物性变化的规律，从而帮助研究者更深入地理解物质性质及反应过程。
总之，还原铁粉与水蒸气反应的现象具有重要的实际意义，可为科学、工业、生物等方面的研究提供必要的信息，能够大大提高人类生活水平和工业生产效率。
铁与水蒸气的反应(共6张PPT)
3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2
铁粉与水蒸气反应，应从水蒸气的产生、铁粉与水蒸气反应、反应产物的检验等环节讨论反应 装置的设计
4、金属与水反应小结
实验探究 铁与水蒸气的反应
探究实验
实验目的：
设计一套简单实验装置，探究铁与 水蒸气是否能够发生化学反应。
装置应有几部分构 成？
1、实验装置设计 注意事项：整套装置试管口应低于试管底；
2K+2H2O=2KOH+H2↑ 注意事项：整套装置试管口应低于试管底； 酒精灯应先在放湿棉花的位置上加热一会儿，待试管底部温度略高，且有部分水形成蒸气时，再将酒精灯移至放铁粉的位置加热；
3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2 铁粉与水蒸气反应，应从水蒸气的产生、铁粉与水蒸气反应、反应产物的检验等环节讨论反应装置的设计
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
检验气体装置 2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
3、铁与水反应
观看视频，描述现象
装置设计：试管底部塞有一团潮湿的棉花，在湿棉花左边放有铁粉，蒸发皿中放肥皂水（或在水中
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
制取水蒸气装置 2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2 ↑
Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
铁与水蒸气反应
第三课时科学探究：铁和水蒸气的反应三维目标知识与技能（1）了解铁与水蒸气反应的原理（2）设计出简单可行的铁与水蒸气的反应装置，完成铁与水蒸气反应实验过程与方法（1）培养学生查找、阅读资料的能力（2）通过铁粉与水蒸气的实验设计，培养学生实验设计和实验操作能力（3）通过对问题的讨论，培养学生积极思考，培养学生的创新能力。
情感、态度与价值观（1）让学生体会到设计并完成实验的成功感，增加学生学习化学的兴趣（2）培养学生发现问题的意识教学重点：铁与水蒸气反应的条件教学难点：如何成功地完成铁与水蒸气的反应教学方法：实验探究法【引入】生活中用铁锅、铝壶烧水，铁、铝和热水不反应，但能否与水蒸气反应？今天我们一起研究铁和水蒸气反应。
铁和水蒸气反应以往是演示实验，难度非常大，老师做这个实验也很难成功，希望今天大家能帮出老师解决这个难题。
【实验探究活动过程】：1、引导学生知道铁粉与水蒸气反应的原理。
2、引导学生找出铁粉与水蒸气的反应条件和装置组成：（1）反应条件：红热的铁粉与水蒸气（2）装置组成： a、水蒸气发生装置b、水蒸气与铁粉反应装置c、检验产生的气体装置实验现象：。
化学方程式: 。
注意：1. 要保证水蒸气和铁粉反应，铁粉和冷水和热水都不反应。
2. 使用酒精喷灯有一定的危险，可以使用加防风罩的酒精灯代替。
【讲解】一个好的实验设计要求必须遵循以下四个基本原则：1、科学性——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。
2、安全性——尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。
3、可行性——实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有实验条件下能够满足。
4、简约性——方案简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的步骤和药品，并能在较短的时间内完成实验。
【探究活动1】你能否借鉴书本的设计装置自己设计一套简单实验装置？（请个小组同学交流探讨，并展示出壶本组的成果）【学生评价】【探究活动2】对于这个实验，你还希望知道什么？有没有什么设想？1．我们在实验中只检验了氢气，那么如何检验另一种产物—Fe3O4？2．氢气在加热情况下可以还原Fe3O4，这两个反应是不是可逆反应？【知识综合运用】【练一练】如下图所示在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。
铁和水蒸气的反应课件
03
该反应产生的氢气也可 以用于其他工业用途， 如生产合成氨、甲醇等。
04
该反应还可以用于实验 室中研究铁的性质和制 备方法。
对未来的影响和展望
随着科技的不断进步，该反应的工艺和技术也在不断改 进和完善。
随着环保意识的提高，未来需要更加注重该反应的环保 性能和可持续发展。
未来可以通过改进反应条件和提高反应效率，进一步降 低生产成本和提高产品质量。
实验操作流程
01
02
03
04
将铁粉放入试管中。
用酒精灯加热试管，使铁粉与 水蒸气反应。
观察反应过程中产生的气体和 物质变化。
记录实验数据和现象。
安全注意事项
实验应在通风橱中进 行，以避免水蒸气和 气体对人体造成危害。
在加热过程中，要保 持适当的距离，避免 被烫伤或烧伤。
避免铁粉和高温的烧 杯接触，以防烫伤。
未来可以通过研究和开发新的反应路线和催化剂，探索 更加高效和环保的铁制备方法。
THANKS
感谢观看
该反应需要在高温下进行，通常在 1173K左右，同时需要提供足够的反 应时间和压力。
反应的化学方程式为：3Fe + 4H2O(g) → Fe3O4 + 4H2。
反应的意义和用途
01
该反应在工业上具有重 要意义，是制备铁的重 要方法之一。
02
通过该反应，可以将铁 矿石中的铁元素还原出 来，得到纯度较高的铁 或铁合金。
反应过程中，铁失去电子被氧化 成三价铁离子，水蒸气中的氧原 子获得电子被还原成负二价的氧
离子。
三价铁离子与氧离子结合形成四 氧化三铁，同时释放出氢气。
03
实验操作步骤
实验准备
01
铁与水蒸气反应的实验(课件)高考化学
实验步骤
倒出玻璃管中黑色固体，平 铺于白纸上
实验现象 黑色固体不变色
实验结论
黑色固体中一定没有_氧 化亚铁和氧化铁___ （填物质名称）
取上述黑色固体少许，装入 黑色固体部分溶解， 黑色固体中一定含有__
试管，加入足量_硫酸铜溶液 且有红色固体出现 铁和四氧化三铁__
【探究结论】铁与水蒸气发生置换反应，有关的化学方程式是
实验目的
根据给定仪器组装实验装置 验证铁与水蒸气是否反应，描述实验现象，书写反应方程式； 提高动手能力，能分析问题，解决问题。
设计实验
生活经验告诉我们，常温及加热条件下，铁与水是不发生反应的。 那么在高温下，铁能与水发生反应吗? 请设计一个简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应。 1、水蒸气的发生装置 2、水蒸气与铁粉反应装置 3、产物的检验 (收集) 装置
A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰 B．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可 实现该反应 C．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁 D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色
课堂检测
4、 某校化学课外活动小组学生利用如图所示装置进行“铁与水反应”的实 验,并利用产物进一步与氧化铁反应(图中夹持及其他后续装置均已省略)。
(4)E中发生氢气还原氧化铁反应,氧化铁为红色,还原出的铁为黑色(纯铁为银白
色)。
高温 3Fe + 4H2O(g)==Fe3O4 + 4H2
答案:(1)
(2)排出C中空气,并使氢气和水蒸气顺利进入D (3)③(4)红色物质变为黑色
5．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应，应用下 列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气， 就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”，请回答该实验中的问题。
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水蒸气发生装置
1.反应物相互作用装置：
铁粉与水蒸气的 反应装置
1.反应物来源：
小组讨论：选择合适 装置并连接仪器装置。
实验设计要遵循以下四个基本原则
1、科学性——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。 2、安全性 —— 尽 量 避免使用有毒药品和进行具有一定危险 性的实验操作。 3、可行性 ——实验原理、实验操作程序和方法必须正确。 4、简约性 — — 方 案 简 单 易 行 ， 应 采 用 简 单 的 实 验 装 置 ， 用 较少的步骤和药品，并能在较短的时间内完实验
生成
与水蒸气反应前后还原铁粉颜色对比
还 原 铁 粉
标 准 图 谱
反应后固体物质的X-射线衍射图谱分析
3Fe + 4H2O(g) △ Fe3O4 + 4H2
四 氧 化 三 铁
标 准 图 谱
反 应 后 固 体 物 质 测 定 图 谱
本节课你学到了什么？
1、比较钠与水反应和铁粉与水蒸气反应 的异同，并分析原因。
实验方案评价原则
目的明确、 科学合理、 简便易行、 安全环保、 节约快捷、 效果显著
铁 粉 与 水 蒸 气 反 应 实 验 装 置
实
验
现
象
解 释 与是哪种铁 结 论
有
？
的氧化物？
还原铁粉的颜色 反色变成 黑 色 由 灰黑
应 用点燃的火柴靠近肥皂 前 泡，有轻微的爆鸣声
有 H2
反 应 生成 后
请设计一套简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应 原料产生装置：水蒸气发生
装置
反应物相互作用装置：水蒸气与铁粉反应 产物检验装置：气体收集与检验
供选择仪器：试管、水槽、铁架台、蒸发 皿、胶塞、导管、酒精灯（或喷灯）及 其他必要的仪器和物品
请画出你设计的装置简图
1.反应物来源：
水Hale Waihona Puke 汽的产生：液态 气态 活性铁粉：很细的高纯铁粉，可用细铁丝来代替
2、兴趣小组活动：查阅资料，确定四氧 化三铁的检验方法。
第三章 金属及其化合物 第一节 金属的化学性质（科学探究）
普通高中课程标准 实验教科书化学（人教版必修1）
黑色 △ ？ ？ Fe + H2O(g) + H 铁的氧化物 2 氧化膜
蒸汽发蓝是通过铁与水蒸气的作用，在钢铁表面 形成一层黑色氧化膜，以防止金属被腐蚀的工艺。
教材50页《科学探究》第二段
请设计一套简单的实验装置，使还原铁 粉与水蒸气反应。这套装置应包括水蒸气发 生、水蒸气与铁粉反应，检验产生的气体等 部分。（也可用干净的细铁丝代替还原铁粉 进行实验）