3.1.1铁的单质 讲义 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

铁的单质 【核心素养发展目标】 1．结合生活中的铁制品应用，了解单质铁的物理性质、化学性质及用途，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 【主干知识梳理】 一、铁的存在形式及铁的物理性质 1．铁的存在形式——既有游离态又有化合态 (1)人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中 (2)铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色 2．铁的应用历史及冶炼 (1)我国在春秋初年就掌握了冶铁技术。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)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。炼铁高炉内发生反应的化学方程式为 3CO＋Fe2O3eq \o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2 3．铁的物理性质：铁是一种有金属光泽的银白色金属，具有良好的导热性和延展性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引。其熔、沸点较高，熔点为1535 ℃、沸点为2750 ℃，密度为7.86 g·cm－3 二、铁的化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。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、硫酸铜溶液等)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、硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物 1．Fe与非金属反应 (1)Fe与O2的反应：3Fe＋2O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4 (火星四射、剧烈燃烧、放出大量的热、生成黑色的固体) (2)Fe在氯气中燃烧：2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(△))2FeCl3 (产生棕黄色的烟) (3)Fe与硫的反应：Fe＋Seq \o(=====,\s\up7(△))FeS 2．Fe与水蒸气的反应——实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作及现象 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)eq \o(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2 注意事项 湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气 【微点拨】 ①铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应 ②常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀 3．Fe与酸的反应 (1)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ (2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 【微点拨】常温下，铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫酸、浓硝酸将铁的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层莫阻止了酸与内层金属的进一步反应。但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应 ①少量的铁与稀硝酸反应：Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2 ②过量的铁与稀硝酸反应：3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ③少量的铁与浓硝酸共热：Fe＋6HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 4．与盐溶液反应： (1)与硫酸铜溶液的反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu (2)与FeCl3溶液的反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2 Fe＋2Fe3+===3Fe2+ 【对点训练1】 1．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．高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来 2．铁是一种应用广泛的金属。下列有关铁的说法正确的是(　　) A．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 B．常温下铁在浓硫酸中钝化 C．铁在氧气中燃烧生成物为三氧化二铁 D．纯铁(块状)是黑色金属 3．下列说法正确的是(　　) A．Fe比Al活泼