第三章 铁金属材料-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学必修第一册学习手册（人教版）

学 高中化学必修第一册 （人教版） 学 习 目 标 1. 了解铁元素在自然界中的存在形态， 以及 与人体健康的关系。 2. 能根据物质类别和元素价态列举铁元素的 典型代表物， 以及它们的主要物理、 化学 性质； 能描述有关实验现象， 并根据实验 现象辨识物质。 3. 学会从物质类别和元素价态的角度分析、 研究含有变价元素物质性质的方法， 并 建立含有变价元素物质间转化关系的认 识模型。 知 识 梳 理 知识点 1 铁在自然界中的存在形态 铁元素在自然界中主要以 +2 价和 +3 价 化合物的形态存在于矿石中 ， 如磁铁矿 （ Fe 3 O 4 ）、 赤铁矿 （ Fe 2 O 3 ）、 菱铁矿 （ FeCO 3 ）、 硫铁矿 （ FeS 2 ） 等。 在陨铁中， 铁以单质形 态存在。 铁元素在地壳中的含量为 4.75% ， 仅次 于氧、 硅、 铝， 居第四位。 知识点 2 铁的单质 1. 物理性质 纯净的铁是光亮的银白色金属， 具有良 好的导热性和延展性， 导电性比铜、 铝差， 能被磁体吸引， 有很强的铁磁性， 属于磁性 材料。 纯铁具有很强的抗腐蚀性， 其熔点为 1535 ℃ ， 沸点为 2750 ℃ ， 密度为 7.86 g/cm 3 。 2. 化学性质 铁属于较活泼金属， 能与多种物质发生 化学反应， 生成不同价态的氧化产物： 当铁与氧化性较强的氧化剂 （如 Cl 2 、 浓硝酸等） 反应时， 铁一般被氧化成 +3 价 产物： Fe-3e - →Fe 3+ ； 当铁与氧化性较弱的 氧化剂 （如 S 、 H + 、 不活泼金属阳离子等） 反应时， 铁被氧化成 +2 价产物： Fe-2e - → Fe 2+ 。 这也是铁在置换反应中生成 +2 价产物的 原因。 （ 1 ） 与非金属单质反应 第一节 铁及其化合物 第三章 铁 金属材料 温馨提示 铁在自然界中主要以化合态存在的 主要原因是铁属于较活泼金属， 容易与 空气中的氧气和水等物质反应生成铁的 化合物。 52 学 第三章 铁 金属材料 ① 与 O 2 反应 铁在纯氧中燃烧， 生成黑色 Fe 3 O 4 ： 3Fe＋2O 2 点燃 Fe 3 O 4 ② 与 Cl 2 反应 铁在氯气中燃烧， 产生棕褐色烟： 2Fe＋3Cl 2 点燃 2FeCl 3 ③ 与 S 反应 铁粉与硫粉混合加热， 生成黑色 FeS ： Fe＋S △ FeS （ 2 ） 与非氧化性酸反应 铁可与稀盐酸 、 稀硫酸等发生置换 反应： Fe＋2H + Fe 2+ ＋H 2 ↑ （ 3 ） 与盐反应 铁可将活泼性不如它的金属从其盐溶液 中置换出来， 如铁能与 CuSO 4 、 AgNO 3 等溶 液发生反应： Fe＋Cu 2+ Fe 2+ ＋Cu Fe＋2Ag + Fe 2+ ＋2Ag 也可以与含 Fe 3+ 的盐溶液反应： Fe＋2Fe 3+ 3Fe 2+ （ 4 ） 与水反应 铁可与炽热的水蒸气反应： 3Fe＋4H 2 O （ g ） 高温 Fe 3 O 4 ＋4H 2 ↑ 知识点 3 铁的氧化物 1. 铁的三种常见氧化物 教材拓展 Fe 3 O 4 中的铁既有 +2 价， 又有 +3 价。 其中， 1 3 的铁为 +2 价， 2 3 的铁为 +3 价， 可看作是由 FeO 和 Fe 2 O 3 按 1 ∶ 1 的物质 的量比形成的复合氧化物： FeO · Fe 2 O 3 。 但不可以看作是 FeO 和 Fe 2 O 3 的混合物， 也不可以看作 “偏铁酸亚铁” ［ Fe （ FeO 2 ） 2 ］。 温馨提示 通过铁在反应 ①②③ 的产物中的化 合价可以看出， 氧化性： Cl 2 ＞O 2 ＞S 。 需要注意的是， 物质的氧化性或还 原性除与物质的本性有关以外， 还与温 度、 浓度等外界条件有关。 比如在地康 法制氯气 ： 4HCl＋O 2 CuCl 2 450 ℃ 2H 2 O＋2Cl 2 中 ， 氧化性： O 2 ＞Cl 2 。 教材拓展 非氧化性酸是指酸根不具有氧化性 的酸， 如盐酸、 稀硫酸、 碳酸、 醋酸等。 氧化性酸是指酸根具有氧化性的酸， 如次氯酸、 硝酸、 浓硫酸等。 常温下 ， 铁在浓硫酸或浓硝酸中 ， 表面会被氧化而生成一层致密的氧化物 薄膜， 这层薄膜阻止了酸与内层金属的 进一步反应， 这一现象叫钝化。 在加热 条件下， 铁会与浓硫酸或浓硝酸进一步 反应。 温馨提示 在金属活动性顺序表中， Fe 排在 H 的前面， 说明 Fe 能置换出 H 2 。 但在日常 生活中， 用铁锅烧水、 做饭， 并未发现 有 H 2 生成， 主要原因是反应温度不够。 53 学 高中化学必修第一册 （人教版） 2. 铁的氧化物的化学性质 （ 1 ） 稳定性 FeO 不稳定， 在空气中受热， 易被迅速 氧