第三章 第一节 第1课时 铁的单质、氧化物和氢氧化物 (新人教版 高中化学必修一).docx
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1、 第一节第一节 铁及其化合物铁及其化合物 第第 1 课时课时 铁的单质铁的单质、氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物 核心素养发展目标 1.结合生活中的铁制品应用,了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培 养化学服务社会的责任意识。2.通过探究实验,认识铁单质与水蒸气反应的条件,对比钠与水的反应, 加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识,培养宏观辨识与微观探析的能力。3.通过实验掌握 Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 一、铁的单质 1铁元素的存在及使用 (1)存在:铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在,但主要以2 价和3 价化合物的形态存在, 地壳中含量居第四位,仅次于氧、硅
2、和铝。 (2)工业炼铁的原理(以 Fe2O3为例) 3COFe2O3= 高温 2Fe3CO2。 2铁的物理性质 铁有延展性、导热性、导电性,但其导电性不如铜和铝,铁还能被磁体吸引。其熔、沸点较高, 熔点:1 535 、沸点:2 750 ,密度:7.86 g cm 3。 3铁的化学性质 (1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 化学性质 化学方程式举例 Fe 与非金属单质反应 Fe 与非氧化性酸反应 (H2SO4) FeH2SO4=FeSO4 H2 Fe 与盐溶液反应(CuSO4) FeCuSO4=Cu FeSO4 结论:Fe 在反应中作还原剂,遇到较强的氧化剂(如 Cl2等)生成3 价铁的化合物
3、,遇到较弱的 氧化剂(如稀硫酸等)生成2 价铁的化合物。 (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验 装置 操作 现象 用火柴点燃肥皂液,听到爆鸣声,证明生成了 H2 实验 结论 在高温下,铁能与水蒸气反应,化学方程式为 3Fe4H2O(g)= 高温 Fe3O4 4H2 提示:湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。 (1)由于铁性质比较活泼,所以自然界中没有游离态的铁单质( ) (2)氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取也可由铁与氯气化合制取( ) (3)由于钠与水反应生成 NaOH 和 H2,所以铁与水蒸气反应生成 Fe(OH)3和 H2( ) 答案 (1) (2) (3) 利用如图装置也可以实现
4、 Fe 与水蒸气的反应 (1)反应开始时,应先点燃 处的酒精灯,其目的是 ,若点燃顺序反了, 可能有什么后果? 提示 b 用水蒸气排装置内的空气 Fe 与 O2生成了 Fe3O4,无法与水蒸气反应; Fe 与水蒸气反应生成 H2,在高温下与空气中的 O2反应可能发生爆炸。 (2)此装置如何检验 Fe 与水蒸气反应生成的气体产物? 提示 用小试管收集一试管气体,点燃,听到轻微噗声,证明生成了 H2。 二、铁的氧化物和氢氧化物 1铁的氧化物 物质 氧化亚铁 (FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁 (Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁 性)
5、溶解性 不溶于水 铁的价态 2 3 2、3 与 H 反应的离 子方程式 FeO 2H =Fe2 H 2O 6H Fe2O3=2Fe3 3H 2O Fe3O4 8H =2Fe3 Fe2 4H2O 稳定性 6FeO O2= 2Fe3O4 稳定 稳定 与 CO、C、H2 反应 生成单质铁及 CO2或 H2O 用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料,赤铁矿(主要成分是 Fe2O3)是炼 铁的原料 2.铁的氢氧化物 (1)铁的氢氧化物的制备 实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示: 图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成,反应的离子方程式是 Fe3 3OH =Fe(OH)3。 图乙实验中先观察到有白色
6、沉淀生成,在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,有关反应 的离子方程式是 Fe2 2OH=Fe(OH) 2(白色); 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。 (2)Fe(OH)2和 Fe(OH)3性质的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与非氧化性强酸 反应 Fe(OH)22H = Fe2 2H 2O Fe(OH)33H =Fe3 3H2O 稳定性 Fe(OH)2= FeO H2O 2Fe(OH)3= Fe2O3 3H2O (隔绝空气) (1)磁铁矿的主要成分是 Fe3O4( ) (
7、2)FeO 在空气中加热生成 Fe2O3( ) (3)Fe3O4中铁的化合价有2 和3 价,是一种混合物( ) (4)Fe(OH)3不能利用化合反应生成( ) (5)由于 Fe(OH)2易被氧化,所以在制备时要隔绝空气( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 1.Fe3O4中 Fe 有2、3 两种价态,可表示成 FeO Fe2O3形式,请类比写出 Fe4O5的表示形式。 提示 2FeO Fe2O3 2氢氧化亚铁制备实验的改进 方案一:有机覆盖层法 (1)配制 NaOH 和 FeSO4溶液的蒸馏水要经过 ,目的是: 。 (2)在 FeSO4溶液表面覆盖一层苯,作用是: 。 方案二:还
8、原性气体保护法 在如图所示的装置中,用 NaOH 溶液、铁屑、稀 H2SO4等试剂制备。 思考解答下列问题: (3)在试管里加入的试剂是 。 (4)在试管里加入的试剂是 。 (5)为了制得白色 Fe(OH)2沉淀,在试管和试管中加入试剂,塞紧塞子后的实验步骤 是 。 (6)这样生成的 Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是 。 答案 (1)加热煮沸 赶走溶解的氧气 (2)隔绝空气中的氧气 (3)稀 H2SO4、铁屑 (4)NaOH 溶 液 (5)打开止水夹 a,待中反应生成的氢气排净装置中的空气后,再关闭止水夹 a (6)试管中反应生成的 H2充满了试管和试管,且外界空气不容易进入 制
9、备 Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2),可采取的措施有: (1)Fe2 极易被氧化,所以 FeSO 4溶液要现用现配。 (2)为了防止 Fe2 被氧化,配制 FeSO 4溶液的蒸馏水和 NaOH 溶液要煮沸,尽可能除去 O2。 (3)为了防止滴加 NaOH 溶液时带入空气,可将吸有 NaOH 溶液的长滴管伸入 FeSO4溶液的液面 下,再挤出 NaOH 溶液。 (4)为防止 Fe2 被氧化,还可以向盛有 FeSO 4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而 不溶于水的有机物,以隔绝空气。 1(2020 汕头调研)下列说法正确的是( ) A我国在战国中期就开始使用铁制品 B自然界中的铁元
10、素只存在于化合物中 C铁能与所有金属的盐溶液反应生成亚铁盐和金属 D高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来 答案 D 解析 我国目前发现最早的人工冶铁制品是春秋初年秦国的铜柄铁剑,A 项错误;自然界中的陨 铁中的 Fe 以单质形态存在,B 项错误;Fe 只能将金属活动性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来, C 项错误;高炉炼铁是用 CO 等还原剂把 Fe 从铁矿石中还原出来,D 项正确。 2(2019 北京四中期末)用如图所示装置进行 Fe 与水蒸气反应的实验,下列有关说法不正确的是 ( ) A装置 A 的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B装置 B 中反应的化学方程式是 2Fe3H2O(
11、g)= 高温 Fe2O33H2 C装置 C 中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D点燃装置 D 处的气体前必须检验气体的纯度 答案 B 解析 装置 A 是将液态 H2O 转化为气态,与装置 B 中的铁粉在高温下发生反应,A 项正确;铁 粉与 H2O(g)在高温下发生反应,生成 Fe3O4和 H2,B 项错误;因生成的 H2中含有较多的水蒸气,故 需要用碱石灰等不与 H2反应的干燥剂进行干燥,C 项正确;不纯的 H2在点燃时可能会发生爆炸,故 在点燃 H2前必须检验其纯度,D 项正确。 3(2019 江苏南京月考)下列有关铁的化合物的说法不正确的是( ) AFe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性 B
12、FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均可与盐酸反应 CFe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能 DFe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为2 和3 答案 A 解析 Fe(OH)2中的 Fe2 具有还原性,可被空气中的 O 2氧化为 Fe(OH)3,A 项错误;FeO、Fe2O3 均为碱性氧化物,故具有碱性氧化物的通性,都能与盐酸反应,B 项正确;Fe(OH)2只能通过复分解 反应得到,Fe(OH)3可由 Fe(OH)2与 O2、H2O 发生化合反应得到,C 项正确;Fe3O4俗称磁性氧化铁, 其组成可表示为 FeO Fe2O3,Fe 元素的化合价为2、3,D 项正确。 4(2019
13、 浙江学考模拟)有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与 FeSO4溶液反应的方法以验证 反应实质。实验时,往 100 mL 的大试管中先加 40 mL 煤油,取 3 粒米粒大小的金属钠放入大试管后 塞上橡皮塞,通过长颈漏斗加入 FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细 观察,回答下列问题: (1)大试管的下层溶液中出现的现象为 。 (2)装置中长颈漏斗内液面 (填“下降”或“上升”)。 (3)写出钠与 FeSO4溶液反应的化学方程式: 。 答案 (1)产生白色絮状沉淀 (2)上升 (3)2NaFeSO42H2O=Fe(OH)2Na2SO4H2 解析 (1)由于金属 Na
14、 的密度比 H2O 的小,但比煤油的大,故 Na 粒应位于两种液体的交界处, Na 与 FeSO4溶液接触的部分与 H2O 发生反应生成 NaOH 和 H2, NaOH 与 FeSO4发生反应生成白色絮 状沉淀 Fe(OH)2,因隔绝了空气,制得的白色 Fe(OH)2可以保存较长时间。 (2)由于大试管内产生 H2,大试管内气压增大,把大试管内的液体压入长颈漏斗中,故长颈漏斗 内的液面上升。(3)反应的化学方程式为 2Na2H2O=2NaOHH2、2NaOHFeSO4=Fe(OH)2 Na2SO4,将两个化学方程式相加得 2NaFeSO42H2O=Fe(OH)2Na2SO4H2。 A 组 基础
15、对点练 题组一 铁的单质 1(2020 湛江调研)联合国卫生组织经过考核和研究,认为我国使用的铁锅是有益于人类健康的 理想炊具,并向全世界推广。其主要原因是( ) A价格便宜,不易生锈 B铁锅含有碳元素 C烹调的食物中留有人体需要的铁元素 D传热慢,保温性能好 答案 C 解析 价格是物质用途需考虑的因素之一,但不是有益于健康的理由,铁锅为铁合金,易发生电 化学腐蚀生锈,A 项错误;铁锅为铁的合金,主要成分为铁,还含有碳等其他元素,使用铁锅主要是 获得铁元素,不是为了获得碳元素,B 项错误;使用铁锅烹调的食物中留有人体需要的铁元素,铁是 合成血红蛋白的主要元素,缺乏会患贫血,C 项正确;铁合金具
16、有良好的导热性能,但保温性能差, D 项错误。 2下列说法不正确的是( ) A铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁 B铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应 C铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 D铁与盐酸或水蒸气反应,都做还原剂 答案 C 解析 铁能在纯氧气中燃烧,也能在高温下与水蒸气反应,二者产物均为四氧化三铁;铁与盐酸 和水蒸气发生的反应都是置换反应,在反应中铁的化合价升高,铁做还原剂;铁与盐酸反应生成氯化 亚铁,而不是氯化铁。 【考点】 铁的单质 【题点】 铁的化学性质 3如图,在铁与水反应的实验中,下列做法不正确的是( ) A试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替 B将试管底部的湿棉花移到试管口
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