3.1.1铁的单质、氧化物和氢氧化物 学案（含答案）

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1、第一节铁及其化合物第1课时铁的单质、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、硅和铝。(2)工业炼铁的原理(以Fe2O3为例)3COFe2O32Fe3CO2。2铁

2、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 gcm3。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=FeSO4H2Fe与盐溶液反应(CuSO4)FeCuSO4=CuFeSO4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，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

3、验结论在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe4H2O(g)Fe3O44H2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

4、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)溶解性不溶于水铁的价态232、3与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2O6HFe2O3=2Fe33H2OFe3O48H=2Fe3Fe24H2O稳定性6FeOO22Fe3O4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

5、)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Fe33OH=Fe(OH)3。图乙实验中先观察到有白色沉淀生成，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Fe22OH=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)2Fe(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= Fe22H2OFe(OH)33H=Fe3

6、3H2O稳定性Fe(OH)2FeOH2O(隔绝空气)2Fe(OH)3 Fe2O33H2O(1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4()(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FeOFe2O3形式，请类比写出Fe4O5的表示形式。提示2FeOFe2O32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)

7、在FeSO4溶液表面覆盖一层苯，作用是： 。方案二：还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

8、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FeSO4溶液要现用现配。(2)为了防止Fe2被氧化，配制FeSO4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，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

9、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(g)Fe2O33H2C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

10、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BFeO、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

11、O2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FeOFe2O3，Fe元素的化合价为2、3，D项正确。4(2019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

12、)。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)2Na2SO4，将两个化学方程式相加得2NaFeSO42H2O=Fe(OH)2Na2SO4H2。