2024-2025学年新教材高中化学第三章铁金属材料第一节铁及其化合物第1课时铁的单质氧化物及氢氧化物学生用书新人教版必修第一册

PAGEPAGE1第1课时铁的单质、氧化物及氢氧化物核心微网络素养新要求1.了解铁元素的存在及物理性质。2．学会铁单质的化学性质及应用。3．相识铁的氧化物及其性质。4．学会Fe(OH)2的制备及相关性质。学业基础——自学·思记·尝试一、铁的单质1．铁的存在与冶炼(1)铁元素的存在(2)铁的冶炼①我国在西周晚期就驾驭了冶铁的技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。②工业炼铁的原理是用________的方法把铁从铁矿石中提炼出来。2．铁的性质(1)物理性质纯净的铁是光亮的________色金属，密度较大，熔点较高。具有________性、________性、________性，能被________吸引。(2)化学性质①铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应②试验探究铁粉与水蒸气的反应试验装置操作现象用燃着的火柴点燃肥皂液，听到________声试验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成______________和________，化学方程式为____________________留意事项湿棉花的作用：________________________________；肥皂液的作用：________________________________3.写出下列反应的化学方程式或离子方程式(1)与非金属单质(2)与水(常温不反应、高温与水蒸气反应)________________________________________________________________________(3)与稀盐酸、稀H2SO4反应(离子方程式)________________________________________________________________________(4)与某些盐(离子方程式)二、铁的氧化物物质氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗名—________________铁元素化合价________________________颜色、状态________粉末________粉末________晶体溶解性不溶于水不溶于水不溶于水稳定性不稳定稳定稳定6FeO＋O2≜2Fe3O4————与H＋反应FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O氧化性均可与Al、CO、H2等反应，如3FexOy＋2yAl3xFe＋yAl2O3用途Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料特殊提示1．FeO、Fe2O3是碱性氧化物。Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，不是混合物，由于其与非氧化性酸反应生成铁盐和亚铁盐，故不属于碱性氧化物。2．Fe3O4可看成FeO·Fe2O3，所以在书写Fe3O4与盐酸反应的方程式时，可将其看作FeO、Fe2O3分别与盐酸反应，然后把两个反应相加。3．在高温条件下，Fe与Fe2O3可以发生反应，当铁足量时：Fe＋Fe2O33FeO，当铁不足时：Fe＋4Fe2O33Fe3O4。三、铁的氢氧化物1．铁的氢氧化物制备的试验探究化学式Fe(OH)3Fe(OH)2试验操作试验现象生在________沉淀首先生成白色絮状沉淀，然后快速变成________色，最终变成________色化学方程式FeCl3＋3NaOH=Fe(OH)3↓＋3NaClFeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋Na2SO44Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3试验结论Fe(OH)3与Fe(OH)2可分别用相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得特殊提示制备Fe(OH)2时的留意事项1．Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现配现用。2．为了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，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溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。4．为防止Fe(OH)2被氧化，还可以向盛有FeSO42.Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3名称氢氧化亚铁氢氧化铁类别二元(弱)碱三元(弱)碱铁元素化合价________________颜色、状态________固体________固体水溶性不溶不溶与酸反应Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O稳定性不稳定，在空气中易被氧化(白色→灰绿色→红褐色)，体现还原性：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3不稳定[较Fe(OH)2稳定]，受热易分解：2Fe(OH)3≜Fe2O3＋3H2O[即学即练]1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)自然界中铁只以化合态存在。()(2)铁是人类运用最早的金属。()(3)铁元素只有还原性，没有氧化性。()(4)铁与盐酸反应生成了三氯化铁。()(5)Fe3O4中化合价有＋2和＋3价为混合物。()(6)FeO在空气中加热生成Fe2O3。()(7)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。()(8)由于铁性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质。()(9)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。()(10)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。()2．下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是()A．反应中有氢气产生B．此反应需在高温条件下才能发生C．生成的铁的化合物中铁全部呈＋3价D．该反应中水作氧化剂3．下列物质反应后肯定有＋3价铁生成的是()①过量的Fe和Cl2反应②Fe与过量稀硫酸反应③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．①B．①③C．①②③D．全部4．[2024·昆明高一检测]2024年2月10日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器顺当进入环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。火星外表呈红色，这是因为火星表面含有大量的()A．氧化铜B．氧化铁C．碳酸钙D．四氧化三铁5．[2024·济南高一检测]关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的下列说法不正确的是()A．铁元素化合价不完全相同B．氧元素的化合价完全相同C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体6．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A．①②B．①③C．②③D．①②③核心素养——合作·探究·共享目标1铁单质的性质及应用例1下列说法中正确的是()A．铁在干燥的空气中猛烈燃烧有黑色固体生成B．铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气C．铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，其表面出现红色的铁锈D．烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜以防止铁生锈的一种工艺状元随笔铁与O2反应的多样性常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3·xH2O。点燃时：3Fe＋2O2Fe3O4。铁在潮湿空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。[提升1]还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该试验的说法正确的是()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．铁粉与水蒸气反应后，可马上用磁铁将剩余铁粉分别出来状元随笔在常温下，铁与液态水不反应，铁与水蒸气在高温下才反应，生成Fe3O4和H2。生成Fe3O4的常见反应有三个：(1)Fe在纯氧中的燃烧；(2)FeO在空气中加热；(3)Fe与H2O(g)在高温下反应。关键实力铁与水蒸气反应试验探究试验装置操作及现象用小试管收集一试管气体，点燃，听到稍微“噗”声，产生淡蓝色火焰，证明生成了H2用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2试验结论铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2说明①湿棉花的作用是在受热时供应反应所需的水蒸气；②酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好；③肥皂液在该试验中可以起到“收集”氢气的作用状元随笔金属与水反应的一般规律(1)活泼金属如K、Na等可与冷水快速猛烈反应(放热反应)，生成可溶性碱和H2。2K＋2H2O=2KOH＋H2↑(2)Mg与冷水反应缓慢，但在加热条件下(或用沸水)，Mg与水的反应加快。Mg＋2H2O≜Mg(OH)2＋H2↑Al与冷水很难反应，与沸水反应缓慢。(3)Fe、Zn等可以和水蒸气反应生成金属氧化物和H2。3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。目标2铁的重要化合物例2人类用铁的历史可以追溯到四千五百多年前。有关铁的化合物的说法中，错误的是()A．Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色B.Fe2O3不能与水反应得到Fe(OH)3，所以铁的化合物不能通过化合反应制取Fe(OH)3C．Fe3O4可以由化合反应制得D．Fe(OH)3胶体呈红褐色，能发生丁达尔效应[提升2][2024·上海交大附中高一检测]化学小组设计如图所示装置用来制取Fe(OH)2并视察其在空气中被氧化时的颜色改变。试验时必需运用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛肯定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是__________________________。(2)试验起先时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到的气体的主要成分是________。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。状元随笔氢氧化亚铁制取试验的四个关键点(1)Fe2＋极易被空气中的氧气氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要尽可能除去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FeSO4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(如苯)，以隔绝空气。关键实力Fe(OH)2制备试验装置的改进学考评价——夯实·测控·演练1．红珊瑚栖息于200～2000米深的海疆，产于台湾海峡、中国南海，它与琥珀、珍宝被统称为有机宝石。在中国，珊瑚是祥瑞富有的象征，始终被用来制作宝贵的工艺品。红珊瑚是多数珊瑚虫分泌的石灰质大量积累形成的干支状物，呈红色是因为在海底长期积淀某种元素，该元素是()A．NaB．FeC．ZnD．Cu2．[2024·威海高一检测]中国早在西周晚期已驾驭冶铁技术。下列关于铁的叙述正确的是()A．纯铁为银白色B．铁锈主要成分为Fe3O4，不能爱护内层金属C．铁在干燥的空气里易被氧化D．在加热条件下铁与氯气反应生成FeCl2和FeCl33．[2024·石家庄高一检测]在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是()A．生成物为氧化铁B．该反应是化合反应C．该反应是氧化还原反应D．氢氧化亚铁做还原剂4．[2024·河北曲阳高一月考]如图转化过程中错误的是()A．①B．②C．③D．④5．[2024·河北定州高一检测]下列说法正确的是()A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3C．铁锈的主要成分是Fe3O4D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是纯净物6.[2024·山东利津高一检测]如图所示装置，可用以制取和视察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的改变。下列说法错误的是()A．试验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气C．关闭止水夹可视察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可视察沉淀颜色改变7．[2024·山东寿光高一段考]《我在故宫修文物》展示了专家精湛的技艺和对传统文化的酷爱与坚守，也令人体会到化学方法在文物爱护中的巨大作用。某博物馆修复出土铁器的过程如下：(1)检测锈蚀产物主要成分的化学式Fe3O4Fe2O3·H2OFeO(OH)FeOCl(2)分析腐蚀原理：一般认为，铁经过了如下腐蚀循环。①Fe转化为Fe2＋。②FeO(OH)和Fe2＋反应形成致密的Fe3O4爱护层，Fe2＋的作用是________(填字母)。a．氧化剂b．还原剂c．既不是氧化剂也不是还原剂(3)探讨发觉，Cl－对铁的腐蚀会造成严峻影响。化学修复：脱氯、还原，形成Fe3O4爱护层，方法如下：将铁器浸没在盛有0.5mol·L－1Na2SO3、0.5mol·L－1NaOH溶液的容器中，缓慢加热至60～90℃。一段时间后，取出器物，用NaOH溶液洗涤至无Cl－。①脱氯反应：FeOCl＋OH－=FeO(OH)＋Cl－。离子反应的本质是离子浓度的减小，比较FeOCl与FeO(OH)溶解度的大小：__________________。②Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4的离子方程式是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第三章铁金属材料第一节铁及其化合物第1课时铁的单质、氧化物及氢氧化物学业基础一、1．(1)陨铁＋2价和＋3价氧、硅、铝(2)②还原2．(1)银白导热导电延展磁体(2)①Fe2＋Fe3＋②爆鸣四氧化三铁氢气3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2供应水蒸气收集氢气3．(1)3Fe＋2O2Fe3O42Fe＋3Cl22FeCl3Fe＋S≜FeSFe＋I2≜FeI2(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(3)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(4)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋=3Fe2＋二、铁红磁性氧化铁＋2＋3＋2、＋3黑色红棕色黑色三、1．红褐色灰绿红褐2．＋2＋3白色红褐色即学即练1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)×(9)×(10)×2．解析：Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，Fe的化合价为＋2、＋3。答案：C3．解析：①中的Cl2能将铁氧化为＋3价。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。答案：B4．答案：B5．答案：C6．解析：因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间视察到Fe(OH)2白色沉淀，就要解除装置中的空气(氧气)。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的FeOH2处在氢气的爱护中，③中液面上加苯阻挡了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间答案：B核心素养例1解析：铁丝在空气中只能烧至发红，不会猛烈燃烧，在纯氧中猛烈燃烧生成黑色的四氧化三铁固体，A错误；铁跟盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，B错误；铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，取出，其表面出现红色的铜，而不是红色的铁锈，C错误；烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜的一种工艺，可以防止铁制品生锈，D正确。答案：D提升1解析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4，A错误；湿棉花的作用是供应反应物——水蒸气，B错误；运用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2，反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当听到爆鸣声时，说明铁与水蒸气反应生成了H2，C正确；铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也可以被磁铁吸引，不能分别出铁，D错误。答案：C例2答案：B提升2解析：试验起先时先打开止水夹E，让生成的H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间视察到Fe(OH)2的颜色。H2充溢B后关闭止水夹E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B中，与NaOH反应。答案：(1)铁屑Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)打开H2(