专题10 铁及其化合物（教材深度精讲）-【核心素养系列】2023-2024学年高一化学知识整合讲练（人教版2019必修第一册）

专题10 铁及其化合物 (教材深度精讲) 【核心素养分析】 1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。 2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。 3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。 【知识导图】 【目标导航】 1.了解铁的氧化物性质，铁的氢氧化物的性质和制备，学会运用实验、观察等获取科学事实的基本方法，研究物质的性质。 2.掌握Fe2＋和Fe3＋的检验方法，初步学会运用：分类、比较、分析、归纳、演绎等整理科学事实的基本方法，学习物质的性质。 【重难点精讲】 一、铁的单质 1.存在及位置： (1)存在：主要以+2、+3的化合物(陨石除外)的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)等。 (2)位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 2.结构 3.铁的物理性质：银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 4.铁的化学性质 【思考与讨论】p65参考答案： 铁的活动性在氢前面，容易失去电子，在反应中做还原剂，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；而铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气、稀硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成+3价铁的化合物。 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。 (1)与非金属单质的反应 ①与O2的反应： a.常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 b.点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。 ②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ③与S的反应：Fe＋SFeS。 ④与I2的反应：Fe＋I2FeI2 (2)与水的反应 【思考与讨论】p66参考答案： 【实验原理】3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 【实验现象】加热时试管内铁粉红热，有气体产生，将导气管伸入盛有肥皂液的蒸发皿中吹泡，当产生较多气泡时，用燃着的木条点燃气泡，可听到爆鸣声。 【生成物分析】通常铁与冷水或热水都不反应，但铁可与水蒸气反应。在高温下与水蒸气反应时，点燃生成的气体，可听到爆鸣声，说明生成了可燃性气体，根据元素守恒，气体应为氢气。从氧化还原角度分析，H0中H化合价由+1降低为0价，H2O作氧化剂；Fe有还原性，在反应中化合价升高，那么，Fe最终生成什么物质呢？经X射线衍射仪测定反应后固体物质，发现除铁粉外，有四氧化三铁生成；还可以用铁棒靠近，若黑色粉末被吸起，则说明发生了反应，而且生成物为四氧化三铁(四氧化三铁是磁铁矿，有磁性)。 【结论】常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 【注意事项】 ①铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。 ②加热仪器不能用酒精灯，而应用酒精喷灯。 ③该实验中，圆底烧瓶中水的作用是提供反应需要的水蒸气。 ④圆底烧瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水剧烈沸腾。 ⑤实验结束时，先熄灭酒精喷灯，再熄灭酒精灯，以防止空气倒吸。 ⑥干燥管中盛有碱石灰或无水氯化钙，吸收氢气中的水蒸气。 (3)与酸的反应 酸 化学方程式或现象 稀H2SO4 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 稀HNO3 Fe不足 Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe过量 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 浓HNO3、浓H2SO4 常温下钝化 (4)与某些盐溶液反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 【易错提醒】①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 ②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 ③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 ④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe-2e－=Fe2＋。 二、铁的重要化合物 1．铁的氧化物 (1)物理性质和用途 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 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 难溶于水 难溶于水