第三章+第一节+第1课时+铁的单质 高一化学必修第一册（人教版2019）

必修第一册铁金属材料第一节铁及其化合物第1课时铁的单质学习任务一铁的单质一、铁元素在自然界中的存在形态1．人类最早使用的铁是来自太空的陨铁。陨铁中的铁以形态存在。2．铁元素主要是以价和价的形态存在于矿石中；铁元素在地壳中的含量仅次于、和，居第四位。3．赤铁矿的主要成分是，丹霞地貌的岩层因含而呈红色。二、铁的应用历史4．我国在初年就掌握了冶铁技术。中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。5．现代工业炼铁的原理是用的方法把铁从铁矿石中提炼出来，主要反应原理为。6．高炉炼铁(1)设备：；(2)原料：。(3)主要反应①还原剂的生成。a．生成CO2：b．生成CO：②铁的生成：三、人体中的铁元素7．铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，人体中的含铁化合物主要分为两类，即和。人体缺铁就会发生。我国已实施在某些酱油中加入的措施。【情境问题思考】8．下图为高炉炼铁的示意图：问题：写出以赤铁矿石为原料冶炼铁的过程中涉及反应的化学方程式。学习任务二铁单质的性质一、物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1535℃，沸点为2750℃。纯铁的抗蚀力很强，它有良好的延展性、导热性和导电性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。二、化学性质9．Fe与非金属单质反应(1)与O2反应点燃(化学方程式)：；现象：剧烈燃烧，火星四射。常温：铁在潮湿的空气中易被腐蚀，生成铁锈，其主要成分为Fe2O3·xH2O。(2)与Cl2反应(化学方程式)：；现象：剧烈燃烧，棕褐色烟。注意：铁在氯气中燃烧，只生成FeCl3，与反应物量比无关。(3)与S反应(化学方程式)：。10．Fe与水反应常温下，铁与水是不反应的。【实验探究】高温下Fe与水蒸气反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂液，听到声，证明生成了，实验中湿棉花的作用是提供。实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为。11．Fe与酸反应Fe与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：。12．Fe与盐溶液反应(1)置换反应：与CuSO4溶液反应(离子方程式)：。(2)与FeCl3溶液反应(离子方程式)：。【情境问题思考】13．如图为各元素在地壳中含量的质量分数：问题：金属元素在地壳中的含量远小于非金属元素，结合初中化学所学，概括金属的物理性质和化学性质。1．有关铁的叙述中不正确的是A．铁能被磁铁吸引 B．人体的血红蛋白中含有铁元素C．在空气中能剧烈燃烧 D．铁能与水蒸气反应2．把铁片投入到下列溶液中，铁片质量减少，且没有气体产生，此溶液是A．FeSO4溶液 B．H2SO4溶液 C．Fe2(SO4)3溶液 D．AgNO3溶液3．铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有关说法正确的是A．三种非金属单质中，S的氧化性最弱B．等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数相等C．反应生成的三种产物都只具有氧化性D．反应生成的三种产物都是易溶于水的固体4．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验（部分夹持装置已略去），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中发生反应的化学方程式是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5．铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下能与多种物质发生化学反应。(1)反应①的化学方程式为。(2)反应②的化学方程式为。(3)反应③的化学方程式为。1．铁的下列性质中不属于纯铁的物理性质是A．质软 B．银白色 C．能导电 D．易生锈2．常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是A．稀硝酸 B．硫酸铜溶液 C．浓硫酸 D．氯化铁溶液3．下列说法不正确的是A．Fe在O2中燃烧生成四氧化三铁B．Fe与Cl2发生反应生成氯化亚铁C．Fe在潮湿的环境中易生锈D．Fe在氧气中燃烧需要在集气瓶中放少量沙子，以免炸裂集气瓶4．在一定条件下，下列物质能将铁元素从0价转变为+3价的是A．氯气 B．硫酸铜溶液 C．盐酸 D．氢氧化钠5．下列叙述正确的是A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属B．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化D．足量的铁在氯气中燃烧生成FeCl2和FeCl36．下列物质不能由两种单质直接化合得到的是A．FeCl3 B．FeCl2 C．Fe3O4 D．NaCl7．还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是A．反应生成FeOB．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2D．用铁丝网罩住酒精灯的火焰是防止风把火焰吹灭8．如图转化过程中错误的是A．① B．② C．③ D．④9．等质量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的质量之比是A．1∶1 B．3∶4 C．2∶3 D．4∶310．类比推理是化学学习中常用的思维，以下类推的结论中正确的是A．Fe能与CuSO4溶液反应生成Cu，故Na也能与CuSO4溶液反应置换出CuB．Fe与Cl2反应生成Fe3+，故与其他非金属反应也能生成Fe3+C．NaO与H2O反应生成NaOH，故可用CuO和H2O反应制备Cu(OH)2D．胶体中分散质粒子不能通过半透膜，故浊液中分散质粒子也不可能通过半透膜11．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是A．稀盐酸 B．FeCl3溶液 C．CuSO4溶液 D．AgNO3溶液12．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯B．反应中H2O作氧化剂，发生反应的化学方程式为C．干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙D．收集反应产生的气体选用装置②13．由两种金属组成的混合物共20g，与足量的盐酸完全反应后，共放出1g氢气，则原混合物的组成不可能是A．Zn和Mg B．Fe和Mg C．Zn和Fe D．Fe和Al14．将11.5g钠、28g铁分别放入20mL1mol·L－1的盐酸中，结果正确的是A．钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多B．铁与盐酸反应比钠剧烈C．铁与盐酸反应产生的气体多D．反应结束时产生的气体一样多15．某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水回收硫酸亚铁和金属铜。请根据流程图(所加试剂均过量)，回答下列问题：(1)物质X的化学式为：，操作2的名称：。(2)已知Y为稀硫酸，写出C中成分的化学式：，在A中加入Y的化学方程式为：。(3)工业废水中加入X所发生的离子方程式为：；该反应是否为氧化还原反应(填“是”或“否”)，如果是氧化还原反应，发生还原反应的离子是：。(4)流程中的操作3是：蒸发浓缩、、过滤、洗涤、烘干。16．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。应用如图装置，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。(1)写出该反应的反应方程式：；(2)圆底烧瓶中所装的液体为水，该装置受热后的主要作用是；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是。(3)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是，原因是。(4)如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行。答案及解析1．单质【详解】陨铁中的铁以单质形态存在的。【点睛】2．+2+3化合物氧硅铝【详解】铁元素主要以+2价和+3价化合物的形式存在与矿石中，如赤铁矿含+3价铁，菱铁矿含+2价铁；地壳中含量前几位的元素为氧、硅、铝、铁、钙。3．Fe2O3Fe2O3【详解】赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁呈红色，故丹霞地貌的岩层因含氧化铁而呈红色。【点睛】4．春秋战国【详解】根据史学知道我国在春秋初年就掌握了冶铁技术，将铁的氧化物还原为铁单质；战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用；故答案为：春秋；战国。5．还原3CO+Fe2O32Fe+3CO2【详解】现代工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来，即Mn+＋ne－＝M，其主要反应原理为3CO+Fe2O32Fe+3CO2；故答案为：还原；3CO+Fe2O32Fe+3CO2。6．(1)炼铁高炉(2)铁矿石、焦炭、空气等(3)C+O2CO2CO2+C2COFe2O3+3CO2Fe+3CO2【详解】（1）高炉炼铁所需设备为炼铁高炉；（2）所用原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等，（3）①焦炭与氧气在高温条件下生成二氧化碳，化学方程式为C+O2CO2；二氧化碳与过量焦炭在高温条件下生成CO，化学方程式为CO2+C2CO；②高温条件下，三氧化二铁被CO还原为铁单质，化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。7．功能性铁储存铁贫血铁强化剂【详解】铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，人体中的含铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁，功能性铁和血红蛋白一起参与氧的运输，如果体内的铁不足以供给生命活动需要，就会贫血；目前，我国已经实施在酱油中加入铁强化剂的措施。8．C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2【详解】以赤铁矿石为原料冶炼铁的过程中主要是碳和氧气点燃条件下反应生成二氧化碳，二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳和氧化铁高温下反应生成二氧化碳和铁单质，其涉及反应的化学方程式C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；故答案为：C+O2CO2、CO2+C2CO、Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。9．(1)3Fe+2O2Fe3O4(2)2Fe+3Cl22FeCl3(3)Fe+SFeS【解析】(1)Fe与O2在点燃的条件下反应化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4；(2)Fe与Cl2反应的化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3；(3)Fe与S反应化学方程式为Fe+SFeS。10．爆鸣H2水蒸气3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2【详解】用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了氢气，实验中湿棉花受热可以提供水蒸气，在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。11．Fe+2H+=Fe2++H2↑【详解】Fe与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸反应生成亚铁盐和氢气，其离子方程式：Fe+2H+=Fe2++H2↑；故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑。12．(1)Fe+Cu2+=Fe2++Cu(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+【解析】(1)铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜单质，离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu；(2)Fe3+具有氧化性，可以将Fe氧化为Fe2+，离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。13．金属的物理通性：易导电、导热，具有延展性，熔沸点差异较大。金属的化学通性：①与非金属单质反应，②与酸反应，③与盐溶液反应【详解】根据初中化学所学知识，金属的物理性质主要是易导电、导热，具有延展性，熔沸点差异较大；金属的化学性质主要是①与非金属单质反应，②与酸反应，③与盐溶液反应；故答案为：金属的物理通性：易导电、导热，具有延展性，熔沸点差异较大。金属的化学通性：①与非金属单质反应，②与酸反应，③与盐溶液反应。1．C【详解】A.铁能被磁铁吸引，A项说法正确；B.人体的血红蛋白中含有铁元素，B项说法正确C.铁在氧气中能剧烈燃烧，在空气中不燃烧。故C项错误；D.铁能与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故D说法正确；故答案为C。2．C【详解】A.铁与硫酸亚铁不反应，铁皮质量不变，故A错误；B.根据化学方程式Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，假设56g铁完全反应，则生成2克氢气，溶液质量增加54克，铁片质量减少56g，但有气体生成，故B错误；C.铁与硫酸铁溶液反应，铁片质量减少，没有气体生成，故C正确；D.根据化学方程式Fe+2AgNO3═Fe(NO3)2+2Ag，假设56g铁完全反应，则生成216g银，铁片质量增加160g，故D错误；故选：C。3．A【详解】A．根据反应后铁元素的价态，可知S只能将Fe氧化为+2价，说明S的氧化性最弱，故A正确；B．反应产物中铁元素的价态不同，等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数不相等，故B错误；C．Fe3O4和FeS中均含有＋2价的铁元素，能够被氧化为+3价，两种物质均具有一定的还原性，故C错误；D．Fe3O4和FeS均难溶于水，故D错误；故答案为A。4．B【详解】A．装置A中液态水在加热的条件下产生水蒸气，故其作用是为实验提供持续不断的水蒸气，选项A正确；B。Fe与水蒸气在高温下发生反应生成和，反应的化学方程式是，选项B错误；C．氢气属于中性气体，可以用碱石灰干燥，选项C正确；D．氢气在点燃之前应该先检验其纯度，防止发生爆炸，选项D正确。答案选B。5．3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe+2HCl=FeCl2+H2↑【分析】Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4、H2；Fe与CuSO4发生置换反应产生FeSO4、Cu；Fe与HCl反应产生FeCl2、H2；Fe与O2在点燃时反应产生Fe3O4。【详解】(1)铁和水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，反应的化学方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)由于金属活动性：Fe＞Cu，铁和硫酸铜在溶液中反应生成硫酸亚铁和铜，反应为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；(3)在金属活动性顺序表中，Fe位于H元素的前边，能够与盐酸发生置换反应产生氯化亚铁和氢气，反应方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。1．D【详解】物理性质通常包括：颜色、状态、气味、密度、硬度、熔沸点、导电性、导热性、溶解性等，所以铁质软、银白色、能导电，均为物理性质，而易生锈是指易被氧化，为化学性质；综上所述答案为D。2．C【详解】A．铁和稀硝酸可以发生反应，不能用铁制容器盛装稀硝酸，故A不选；B．铁和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，不能用铁制容器盛装硫酸铜溶液，故B不选；C．常温下，铁在浓硫酸中发生钝化现象，故铁制容器可以盛放浓硫酸，故C选；D．铁和氯化铁溶液反应氯化亚铁，不能用铁制容器盛装氯化铁溶液，故D不选；答案选C。3．B【详解】A．Fe在O2中燃烧生成黑色四氧化三铁，故A正确；B．点燃条件下，Fe与Cl2发生反应生成氯化铁，故B错误；C．Fe在潮湿的环境中与氧气、水接触易生锈，故C正确；D．Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4，并放出大量的热，需要在集气瓶中放少量沙子，以免生成物熔化后溅落炸裂集气瓶，故D正确；选B。4．A【详解】A．氯气具有强氧化性，与Fe反应生成FeCl3，能够将铁元素从0价转变为+3价，故A选；B．Fe与硫酸铜反应生成FeSO4和Cu，将铁元素从0价转变为+2价，故B不选；C．Fe与盐酸反应生成FeCl2，将铁元素从0价转变为+2价，故C不选；D．Fe与氢氧化钠不反应，不能将铁元素从0价转变为+3价，故D不选；故选A。5．C【详解】A.在冶金上，把铁归为黑色金属，但纯铁为银白色，故A不选；B.铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，故B不选；C.由于纯铁不易形成原电池，所以纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化，故C选；D.铁在氯气中燃烧只生成FeCl3，不会生成FeCl2，故D不选。故选C。【点睛】铁在氯气中燃烧只能生成FeCl3，即使铁过量，过量的铁也不会和生成的FeCl3生成FeCl2，铁和FeCl3生成FeCl2的反应需要在溶液中进行。6．B【详解】A．铁和氯气反应生成氯化铁，2Fe+3Cl22FeCl3，故A正确；B．氯气的氧化性较强，能将铁直接转为FeCl3，生成FeCl2不能一步反应，故B错误；C．金属铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，3Fe+2O2Fe3O4，故C正确；D．金属钠和氯气反应得到NaCl，2Na+Cl22NaCl，故D正确；故选：B。7．C【详解】A．还原铁粉与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，A错误；B．湿棉花的主要作用是在加热条件下产生水蒸气，B错误；C．H2可以使肥皂液形成肥皂泡，因此肥皂液的主要作用是检验生成的H2，C正确；D．铁丝网罩的作用是集中火焰，提高火焰温度，D错误；故合理选项是C。8．B【详解】A．反应①中，Fe与高温水蒸气发生反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，A正确；B．反应②中，Fe与O2在点燃条件下发生反应3Fe+2O2Fe3O4，B错误；C．反应③中，Fe与稀硫酸发生反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，C正确；D．反应④中，Fe与Cl2在点燃条件下发生反应3Cl2+2Fe2FeCl3，D正确；故选B。9．B【详解】根据3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2和Fe＋2HClFeCl2＋H2↑，等质量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，假设都为3mol铁粉，则和水蒸气反应生成4mol氢气，和盐酸反应生成3mol氢气，因此在相同的条件下，产生氢气的质量之比是3∶4，故B符合题意。综上所述，答案为B。10．D【详解】A．钠是活泼的金属，极易与水反应生成氢氧化钠和氢气，Na与CuSO4溶液反应生成硫酸钠、氢氧化铜沉淀和氢气，不能置换出Cu，A错误；B．铁与氧化性较弱的非金属单质反应生成亚铁离子，例如和硫反应生成FeS，B错误；C．CuO和H2O不反应，C错误；D．胶体中分散质粒子不能通过半透膜，而浊液的分散质微粒直径大于胶体的，故浊液中分散质粒子也不可能通过半透膜，D正确；答案选D。11．B【详解】A．铁片放入稀盐酸，反应生成氯化亚铁和氢气，铁片溶解，溶液质量增加，但有气体放出，A错误；B．铁片放入FeCl3溶液，反应生成氯化亚铁，铁片溶解，溶液质量增加，没有气体放出，B正确；C．铁片放入CuSO4溶液，反应生成氯化亚铁和铜，铁片溶解析出铜，由于析出铜的质量大于反应的铁的质量，溶液质量减小，没有气体放出，C错误；D．铁片放入AgNO3溶液，反应生成氯化亚铁和银，铁片溶解析出银，由于析出银的质量大于反应的铁的质量，溶液质量减小，没有气体放出，D错误；答案选B。12．C【详解】A．实验时，应向用水蒸气排出装置中的空气，即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯，A错误；B．铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；C．无水氯化钙能吸收水蒸气，C正确；D．收集的是氢气，密度比空气小，应用向下排气法，选用装置①，D错误；故选C。13．C【分析】利用一定质量金属完全反应放出氢气质量=×金属质量，计算生成1g氢气消耗选项所涉及金属铁、锌、镁、铝的质量；然后根据题设的条件：两种金属混合物20g，与足量稀盐酸反应后生成了lg氢气，推断出两种金属混合物的可能组成。【详解】根据与硫酸反应时铁、锌、镁、铝分别呈+2、+2、+2、+3价，与足量稀盐酸反应后生成了lg氢气，所需要消耗金属的质量分别为：需要金属铁的质量=1g÷=28g；需要金属锌的质量1g÷=32.5g；需要金属镁的质量=1g÷=12g；需要金属铝的质量=1g÷=9g；根据金属混合物与酸反应产生气体质量为两种金属反应产生氢气质量和，由实际实验中两种金属混合物20g与足量稀盐酸反应后生成了lg氢气，可判断混合物中两种金属可能为金属铁、锌两种金属其中之一与金属镁、铝两种金属其中之一所组成的混合物，如Zn和Mg、Fe和Mg等的组合，而Zn和Fe所组成的混合物不能满足条件，原混合物的组成不可能是这C组合。故选：C。14．A【分析】金属活泼性越强，与酸反应越剧烈，依据2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，计算产生氢气的物质的量。【详解】反应的剧烈程度由金属活泼性决定，由于金属活动性Na＞Fe，则钠与盐酸反应比铁剧烈；11.5g钠、28g铁物质的量都是0.5mol，盐酸中HCl物质的量n(HCl)=1mol/L×0.02L=0.02mol，依据方程式：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑及2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知：0.5molNa参加反应生成0.25molH2；依据方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知：0.02