資源簡介

第1課時　鐵的單質、氧化物和氫氧化物
素養要求
1.結合生活中鐵制品的應用，了解鐵單質、鐵的氧化物的性質及用途，培養“科學態度與社會責任”的學科核心素養。
2．通過探究實驗，認識鐵單質與水蒸氣反應的條件，對比鈉與水的反應，加深對微觀原子結構決定物質宏觀性質的認識，培養“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養。
3．通過實驗掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學性質，培養“科學探究與創新意識”的學科核心素養。
分點突破一　鐵的單質
1．鐵的存在與冶煉
(1)鐵元素的存在
(2)鐵的冶煉
①我國在西周晚期就掌握了冶鐵的技術。戰國中期以后，鐵制工具在社會生產中發揮了巨大的作用。
②工業煉鐵的原理是用________的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。
2．鐵的物理性質
純凈的鐵是光亮的________色金屬，密度較大，熔點較高。具有________性、________性、________性，能被________吸引。
3．鐵的化學性質
常溫下與濃H2SO4、濃HNO3發生“鈍化”
(1)鐵與非金屬單質、酸、鹽溶液的反應
(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應
實驗裝置
操作現象 用燃著的火柴點燃肥皂液，聽到________聲
實驗結論 在高溫下，鐵能與水蒸氣反應生成____________和________，化學方程式為____________________
注意事項 濕棉花的作用：____________________________； 肥皂液的作用：____________________________
(3)寫出下列反應的化學方程式或離子方程式
①與非金屬單質
②與水(常溫不反應、高溫與水蒸氣反應)
____________________________________
③與稀鹽酸、稀H2SO4反應(離子方程式)
____________________________________
④與某些鹽(離子方程式)
鐵與O2反應的多樣性
常溫下：鐵被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3·xH2O。
點燃時：3Fe＋2O2Fe3O4。
鐵在潮濕空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產物是Fe3O4。
[即學即練]
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”
(1)自然界中鐵只以化合態存在。(　　)
(2)鐵是人類使用最早的金屬。(　　)
(3)鐵元素只有還原性，沒有氧化性。(　　)
(4)鐵與鹽酸反應生成了三氯化鐵。(　　)
2．下列說法中正確的是(　　)
A．鐵在干燥的空氣中劇烈燃燒有黑色固體生成
B．鐵跟鹽酸反應生成氯化鐵和氫氣
C．鐵絲浸入硫酸銅溶液中片刻，其表面出現紅色的鐵銹
D．烤藍是在鐵制品表面通過化學反應生成致密的氧化膜以防止鐵生銹的一種工藝
3．下列關于鐵與水蒸氣反應的說法中不正確的是(　　)
A．反應中有氫氣產生
B．此反應需在高溫條件下才能發生
C．生成的鐵的化合物中鐵全部呈＋3價
D．該反應中水作氧化劑
4．下列物質反應后一定有＋3價鐵生成的是(　　)
①過量的Fe和Cl2反應　②Fe與過量稀硫酸反應　③FeCl2溶液中通入少量Cl2　④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中
A．① B．①③
C．①②③ D．全部
分點突破二　鐵的氧化物
鐵的常見氧化物
　　　　　　　有磁性可被磁鐵吸引
物質 氧化亞鐵 氧化鐵 四氧化三鐵
俗名 — ____________ ____________
鐵元素化合價 ________ ________ ________
顏色、狀態 ________粉末 ________粉末 ________晶體
溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水
穩定性 不穩定 穩定 穩定
6FeO＋O22Fe3O4 —— ——
與H＋反應 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
氧化性 均可與Al、CO、H2等反應，如 3FexOy＋2yAl3xFe＋yAl2O3
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料，赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵原料
特別提醒　1.FeO、Fe2O3是堿性氧化物。Fe3O4有固定的組成，屬于純凈物，不是混合物，且不屬于堿性氧化物。
2．Fe3O4可看成FeO·Fe2O3，所以在書寫Fe3O4與鹽酸反應的方程式時，可將其看作FeO、Fe2O3分別與鹽酸反應，然后把兩個反應相加。
[即學即練]
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”
(1)Fe3O4中化合價有＋2和＋3價為混合物。(　　)
(2)FeO在空氣中加熱生成Fe2O3。(　　)
(3)FeO和Fe2O3均為堿性氧化物。(　　)
(4)由于鈉與水反應生成NaOH和H2，所以鐵與水蒸氣反應生成Fe(OH)3和H2。(　　)
2．關于氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵三種氧化物的下列說法不正確的是(　　)
A．鐵元素化合價不完全相同
B．氧元素的化合價完全相同
C．氧化亞鐵俗稱鐵紅，為紅棕色固體
D．鐵在氧氣中燃燒的產物為黑色固體
3．下列說法正確的是(　　)
A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3為堿性氧化物，可與水反應生成Fe(OH)3
C．鐵銹的主要成分是Fe3O4
D．Fe3O4中鐵元素有＋2價和＋3價，Fe3O4是純凈物
分點突破三　鐵的氫氧化物
1．鐵的氫氧化物制備的實驗探究
化學式 Fe(OH)3 Fe(OH)2
實驗操作
實驗現象 生成________沉淀 首先生成白色絮狀沉淀，然后迅速變成________色，最后變成________色
化學方程式 FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
實驗結論 Fe(OH)3與Fe(OH)2可分別用相對應的可溶性鹽與堿溶液反應制得
特別提醒　制備Fe(OH)2時的注意事項
1．Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現用現配。
2．為了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，盡可能除去O2。
3．為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長膠頭滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液。
4．為防止Fe(OH)2被氧化，還可以向盛有溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有機溶劑，以隔絕空氣。
2．Fe(OH)2與Fe(OH)3的比較
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
名稱 氫氧化亞鐵 氫氧化鐵
類別 二元(弱)堿 三元(弱)堿
鐵元素化合價 ________ ________
顏色、狀態 ________固體 ________固體
水溶性 不溶 不溶
與酸反應 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
穩定性 不穩定，在空氣中易被氧化(白色→灰綠色→紅褐色)，體現還原性： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 不穩定[較Fe(OH)2穩定]，受熱易分解： Fe2O3＋3H2O
[即學即練]
1．在空氣中氫氧化亞鐵白色沉淀可轉化為紅褐色沉淀。下列關于該反應的敘述不正確的是(　　)
A．生成物為氧化鐵
B．該反應是化合反應
C．該反應是氧化還原反應
D．氫氧化亞鐵做還原劑
2．下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A．①②　　B．①③
C．②③ D．①②③
1．紅珊瑚棲息于200～2 000米深的海域，產于臺灣海峽、中國南海，它與琥珀、珍珠被統稱為有機寶石。
在中國，珊瑚是吉祥富有的象征，一直被用來制作珍貴的工藝品。紅珊瑚是無數珊瑚蟲分泌的石灰質大量堆積形成的干支狀物，呈紅色是因為在海底長期積淀某種元素，該元素是(　　)
A．Na　 B．Fe　　
C．Zn　　　 D．Cu
2．中國早在西周晚期已掌握冶鐵技術。下列關于鐵的敘述正確的是(　　)
A．純鐵為銀白色
B．鐵銹主要成分為Fe3O4，不能保護內層金屬
C．鐵在干燥的空氣里易被氧化
D．在加熱條件下鐵與氯氣反應生成FeCl2和FeCl3
3．如圖轉化過程中錯誤的是(　　)
A．① B．②
C．③ D．④
4．還原鐵粉與水蒸氣反應的裝置如圖所示，下列有關該實驗的說法正確的是(　　)
A.反應生成FeO
B．濕棉花的主要作用是冷卻試管，防止炸裂
C．肥皂液的主要作用是檢驗生成的H2
D．鐵粉與水蒸氣反應后，可立即用磁鐵將剩余鐵粉分離出來
5．人類用鐵的歷史可以追溯到四千五百多年前。有關鐵的化合物的說法中，錯誤的是(　　)
A．Fe(OH)2是一種白色固體，不穩定，在空氣中易被氧化轉變為紅褐色
B．Fe2O3不能與水反應得到Fe(OH)3，所以鐵的化合物不能通過化合反應制取Fe(OH)3
C．Fe3O4可以由化合反應制得
D．Fe(OH)3膠體呈紅褐色，能發生丁達爾效應
6．化學小組設計如圖所示裝置用來制取Fe(OH)2并觀察其在空氣中被氧化時的顏色變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。
填寫下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是________，A中反應的離子方程式是__________________________。
(2)實驗開始時先將止水夾E________(填“打開”或“關閉”)，C中收集到的氣體的主要成分是________。
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進入，寫出有關反應的化學方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第1課時　鐵的單質、氧化物和氫氧化物
分點突破一　鐵的單質
1．(1)隕鐵　＋2價和＋3價　氧、硅、鋁　(2)②還原
2．銀白　導熱　導電　延展　磁體
3．(1)Fe2＋　Fe3＋　(2)爆鳴　四氧化三鐵　氫氣　3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2　提供水蒸氣　收集氫氣　
(3)①3Fe＋2O2Fe3O4　2Fe＋3Cl22FeCl3　Fe＋SFeS　②3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2　③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　④Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
即學即練
1．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2．解析：鐵絲在空氣中只能燒至發紅，不會劇烈燃燒，在純氧中劇烈燃燒生成黑色的四氧化三鐵固體，A錯誤；鐵跟鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，B錯誤；鐵絲浸入硫酸銅溶液中片刻，鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，取出，其表面出現紅色的銅，而不是紅色的鐵銹，C錯誤；烤藍是在鐵制品表面通過化學反應生成致密的氧化膜的一種工藝，可以防止鐵制品生銹，D正確。
答案：D
3．解析：Fe與H2O(g)反應生成Fe3O4，Fe的化合價為＋2、＋3。
答案：C
4．解析：①中的Cl2能將鐵氧化為＋3價。②中Fe與稀硫酸反應只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先發生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應，但題中未給出反應物間相對量的關系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。
答案：B
分點突破二　鐵的氧化物
鐵紅　磁性氧化鐵　＋2　＋3　＋2、＋3　黑色　紅棕色　黑色
即學即練
1．答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2．答案：C
3．解析：赤鐵礦、鐵銹的主要成分均是Fe2O3，A、C錯誤；Fe2O3為堿性氧化物，但不與水反應，B錯誤。
答案：D
分點突破三　鐵的氫氧化物
1．紅褐色　灰綠　紅褐
2．＋2　＋3　白色　紅褐色
即學即練
1．答案：A
2．解析：因為Fe(OH)2在空氣中易被氧化成Fe(OH)3，故要長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的空氣(氧氣)。裝置①是先用H2將裝置中的空氣排盡，并使生成的處在氫氣的保護中，③中液面上加苯阻止了空氣進入；②由于能接觸到空氣中的O2，故不能較長時間觀察到白色沉淀。
答案：B
隨堂演練全通關
1．解析：紅珊瑚呈紅色是因為鐵元素被氧化后生成了Fe2O3。
答案：B
2．答案：A
3．解析：反應①中，Fe在高溫下與水蒸氣發生反應3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2，A正確；反應②中，Fe與O2在點燃條件下發生反應3Fe＋2O2Fe3O4，B錯誤；反應③中，Fe與稀硫酸發生反應Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，C正確；反應④中，Fe與Cl2在點燃條件下發生反應3Cl2＋2Fe2FeCl3，D正確。
答案：B
4．解析：鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4，A錯誤；濕棉花的作用是提供反應物——水蒸氣，B錯誤；使用肥皂液的作用是檢驗反應中生成的H2，反應一段時間后，有肥皂泡吹起時，用點燃的火柴靠近肥皂泡，當聽到爆鳴聲時，說明鐵與水蒸氣反應生成了H2，C正確；鐵粉與水蒸氣反應生成的產物四氧化三鐵也可以被磁鐵吸引，不能分離出鐵，D錯誤。
答案：C
5．答案：B
6．解析：實驗開始時先打開止水夾E，讓生成的H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成，以便較長時間觀察到Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關閉止水夾E，A中的FeSO4溶液沿豎直長導管進入B中，與NaOH反應。
答案：(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打開　H2
(3)關閉止水夾E，A中壓強增大，把FeSO4溶液壓入B瓶中進行反應
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

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