3.1.1 铁的单质、氧化物及氢氧化物-【巅峰讲义】2023-2024学年高一化学同步精品讲义+随堂检测（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、氧化物及氢氧化物 1．知道铁在自然界中的存在形态。 2．知道铁的物理性质，从氧化还原反应原理理解铁的化学性质。 3．知道铁的氧化物类别、性质及应用。 4．熟悉Fe(OH)2的制备，理解Fe(OH)2、Fe(OH)3的化学性质。 一、铁的单质 （一）铁的物理性质 1．铁元素的存在及使用 (1)存在：铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝元素，居第四位。 铁元素在自然界中主要以+2价和+3价化合物的形式存在于铁矿石。 2．铁的冶炼（高炉炼铁） （1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 （2）工业炼铁得到的铁是：生铁（混合物） （3）高炉（炼铁炉）：从下到上化学方程式为： C+O2CO2 C+CO22CO（吸收热量） 3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 （4）焦炭的作用： ①提供热量C+O2 CO2（放热反应） ②提供还原剂：C+CO22CO （5）炼铁过程中石灰石的主要作用是：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。 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。钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料，广泛应用用于生活用具、生产工具、建筑、机械、电力、桥梁、国防等领域。 （二）铁的化学性质 1．铁与非金属单质反应 （1）铁与氧气反应：3Fe+2O2(纯) Fe3O4 现象：剧烈燃烧，放出大量热，火星四射，产生黑色固体。 （2）铁与氯气反应: 2Fe+3Cl2=2FeCl3 现象：剧烈燃烧，放出大量热，产生棕黄色烟。 （3）铁与硫反应：Fe+SFeS 2．铁与酸反应 （1）铁与非氧化性酸反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ （2）铁与稀硝酸反应情况： ①铁少量：Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ②铁过量：3Fe＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 可用数轴表示如下： 3．铁与盐（溶液）反应 （1）与铜盐：Fe+Cu2+= Fe2＋＋Cu （2）与铁盐：Fe+ 2Fe3＋=3Fe2＋ 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。 4．铁与水反应 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 【知识拓展】 （1）实验结束时，先将导气管撤出，再移动酒精灯，以防止倒吸。 （2）铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。 （3）铁与水蒸气反应的实验中，湿棉花的作用是加热时产生水蒸气。 （4）现象为加热时试管内铁粉红热，点燃从试管中逸出的气体可听到爆鸣声。 【即学即练】 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (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(　　) 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 【特别提醒】 ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 ②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。 2.铁的氢氧化物 (1)铁的氢氧化物的制备 1.制备原理 (1)制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 (2)成功制备Fe(OH)2的关键 Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点： ①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；将配