3.1.1 铁的单质-2020-2021学年高一化学同步课堂帮帮帮（人教版2019必修第一册）

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 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。 2.存在形态 (1)可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在。 (2)主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中； 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。 二．铁单质的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。 三．铁单质的冶炼 铁单质冶炼的原理就是利用还原剂将铁从矿石中还原出来。 如高炉炼铁： (1)设备：炼铁高炉；原料：铁矿石、焦炭、空气等。 (2)主要反应 ①还原剂的生成。 a．生成CO2：C＋O2eq \o(=====,\s\up15(高温))CO2 b．生成CO：CO2＋Ceq \o(=====,\s\up15(高温))2CO ②铁的生成：Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up15(高温))2Fe＋3CO2 四．铁单质的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 铁单质只有还原性，一般遇弱氧化剂被氧化为＋2价，遇强氧化剂被氧化为＋3价。 1.与非金属单质反应 (1)与O2反应 点燃(化学方程式)：3Fe＋2O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4；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)：2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(△))2FeCl3；现象：剧烈燃烧，棕红色烟。 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)：Fe＋Seq \o(=====,\s\up7(△))FeS。 氧化性：Cl2 > S，铁与Cl2反应被氧化为＋3价，与S反应被氧化为＋2价。 2.与水反应 常温下，铁与水是不反应的。 但高温下可与水蒸气反应(化学方程式)：3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4＋4H2。 3.与酸反应 与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 4.与盐溶液反应 (1)置换反应 与CuSO4溶液反应(离子方程式)：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 (2)与FeCl3溶液反应(离子方程式)：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 【总结】 在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应。 (1)铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物。 (2)铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物。 (3)红热的铁能与水蒸气发生反应，生成四氧化三铁和氢气。化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up15(高温))Fe3O4＋4H2。 【典例1】下列关于铁的叙述，错误的是(　　) A．纯净的铁是光亮的银白色金属 B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁场 C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳中的铁有游离态也有化合态 D．纯铁的抗腐蚀能力强，在干燥空气中不易被氧化 【答案】C 【解析】地壳中含量最多的金属元素是Al，地壳中的铁为化合态，C项错误。 【典例2】把一定量的铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为（ ） A．1∶1 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2 【答案】C 【解析】 设已反应的Fe3+的物质的量为2mol，根据Fe+2Fe3+=3Fe2+，溶液中Fe2+的物质的量为3mol，因为溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等，所以未反应的Fe3+的物质的量为3mol，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为2mol∶3mol=2∶3，故选C。 【典例3】某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是(　　) A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰 B．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应 C．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁 D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色 【答案】B 【解析】 铁不与冷、热水反应，铁只能与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2；Fe3O4与HCl反应生成 FeCl3(棕黄色)和FeCl2(浅绿色)。 基础练 1．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Fe2S3 C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易