第15讲 铁及其化合物《知识提炼 能力训练》2023春高一下化学同步讲解（全国通用）

第15讲　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) 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 2．铁的物理性质 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 g·cm－3。 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 ①Fe与非金属单质反应 ②Fe与非氧化性酸反应(H2SO4) Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ ③Fe与盐溶液反应(CuSO4) Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4 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 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 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(　　) 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 ①Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应； ②Fe与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的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 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 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)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： ①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Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 ②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Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(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)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 稳定性 Fe(OH)2FeO＋H2O (隔绝空气) 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O (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(　　) 1.Fe3O4中Fe有＋2、＋3两种价态，可表示成FeO·Fe2O3形式，请类比写出Fe