3.1.1铁的单质、氧化物（讲义）-2024-2025学年高一化学同步教学课件+讲义（人教版2019必修第一册）

3.1.1铁的单质与氧化物 【学习目标】 1.通过铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，增强化学服务社会的责任意识。 2.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识。 【探究新知】 阅读教材74页方法引导，掌握学习铁元素及其化合物性质的思路和方法。 一、铁的单质 1、自然界中的铁（铁的存在） (1)游离态：像陨铁中的铁以 形态存在 (2化合态：以 价和 价化合物的形态存在，铁元素在地壳中的含量仅次于 、 、 ，居第四位 2、铁的物理性质： 铁是一种有金属光泽的 金属，有良好的 和 。铁能 ，但其导电性不如铜和铝。密度是7.68g·cm－3，熔点是1535℃，沸点是2750℃，粉末为 。铁能被 吸引 特别说明：由于铁粉的晶体几何形状被破坏，铁粉没有吸收完的光被漫反射，能够进入人眼的可见光很少，所以呈黑色。 3、铁的冶炼 工业炼铁是用还原剂把铁从矿石中还原出来，其主要原料有铁矿石，焦炭，石灰石和热空气。发生的主要反应有： ， ， 加入的石灰石的目的是将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3而除去 CaCO3 2CaO + CO2 CaO+ SiO2=== CaSiO3 4、铁的化学性质 学习具体化学物质的性质时，常常从 和 角度考虑。从物质类别来看铁是一种活泼的金属单质，具有金属单质的通性：①与酸反应，②与非金属单质反应③与某些盐反应；从元素价态来看，单质铁具有较强的 。 （1）、与非金属单质反应 (1)Fe与O2的反应： (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： (产生棕黄色的烟) (3)Fe与硫的反应： 3、Fe与酸的反应 (1)与非氧化性酸 与稀盐酸、稀硫酸反应反应： (2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 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： 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应： ②过量的铁与稀硝酸反应： ③少量的铁与浓硝酸共热： 4、与盐溶液反应： (1)与硫酸铜溶液的反应： (2)与FeCl3溶液的反应： 小结：由于铁的化合价常见的有+2、+3价，当它遇到强氧化剂（如氯气、氧气、硝酸等）会被氧化到+3价，如果遇到的是较弱的氧化剂（如硫，H+等），会被氧化为+2价。 思考交流：在钢铁厂的生产中，炽热的铁水注入模具之前，模具为什么必须进行充分的干燥处理？ ① 从理论上来说，铁是否具备与水反应的可能性？ ② 利用下表信息及氧化还原反应相关知识，推测铁与水作用的产物？ 5、与水蒸气反应 装置Ⅰ 装置Ⅱ 实验装置 操作及现象 用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气，反应结束 ，试管内固体仍为黑色 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气，反应结束 ，试管内固体仍为黑色 实验结论 红热的铁能与水蒸气反应，化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 实验说明： ①铁与水蒸气的反应实验中，湿棉花的作用是 ②铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁与冷水、热水都不能反应 ③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，产生铁锈。 【课堂练习1】 1.判断正误 (1)铁是人体中必需微量元素 (2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋ (3)常温下，铁与水反应生成氢氧化亚铁与氢气 (4)铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成Fe3O4 (5)分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法 (6)1 mol Fe与水蒸气高温下反应转移 mol电子 2．把铁片分别放入下列溶液后，铁片溶解而溶液质量增加，但无气体产生，此溶液是（ ） A．稀盐酸 B．AgNO3溶液 C．FeCl3溶液 D．Cu(NO3)2溶液 3、下列盐既可以通过金属与酸反应得到，也可以通过金属与单质反应得到的是 ( ) A. FeCl3 B.FeCl2 C.MgCl2 D.CuCl2 4、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁离子生成的是 ( ) A.硫酸 B.硝酸锌 C.硫酸锌 D.氯化铜 二、铁的重要化合物 1、铁的氧化物 阅读教材71页内容，填写下表： （1）、物理性质比较 氧化物 性质比较 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 —— 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 铁的价态 水溶性 红砖和青砖都是日常生活中常见的建筑材料。两者颜色不同是其中所含的铁的氧化物不同，将用黏土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外向内烧透，停火，使砖和窑体慢慢冷却下来，在这个过程中，由于空气充足，砖坯中的铁元素被氧化成Fe2O3（棕红色）使砖呈现红色。如果烧制砖瓦时，向窑内添加大量的煤炭后封窑1天，从窑顶向下慢慢浇水7天，水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应产生大量的还原气体（H2和CO）他们把Fe2O3又逐渐还原成为Fe3O4而制得青砖。 氧化铁俗称铁红，常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料 （2）化学性质 从价态来看：()处于中间价态既有 ，但以 为主；()处于最高价，只有 A、稳定性 ①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4： ②Fe2O3和四氧化三铁很稳定 B、与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 氧化亚铁和氧化铁属于 与非强氧化性酸反应生成 ①FeO与盐酸反应： ②Fe2O3与盐酸反应： ③Fe3O4与盐酸反应： C、与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 ①FeO与稀硝酸反应： ， ②Fe2O3与稀硝酸反应： ， ③Fe3O4与稀硝酸反应：： ， D、与还原性酸(如：HI)的反应 ①FeO与HI反应： ②Fe2O3与HI反应： ③Fe3O4与HI反应： 小结：从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价，Fe2O3、Fe3O4遇还原性酸(如：HI)发生氧化还原反应，＋3价的铁均被还原成＋2价 （3）主要用途： 氧化铁俗称 ，常用作 和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料，Fe3O4制 及炼铁原料 【资料卡片】靶向给药 磁靶向药物输送系统是近年来发展起来的一种新型靶向药物输送系统，载药磁性纳米粒子可以通过外加磁场准确地定位到靶向病灶部位，然后药物以受控方式（如pH、温度等）缓慢定位释放，集中在靶区发挥作用。在提高靶区药物浓度的同时减轻了对正常组织的损伤，从而降低其生理毒性,提高药效,故又被称为“磁控导弹”。 采用水热法合成粒径均匀、孔径均一的多孔Fe304纳米颗粒，这种靶向给药系统比传统的化学疗法拥有极大的优势，其中粒子的孔径有利于药物的存储和释放，对紫杉醇的载药量达20.2%，生物相溶性好。制备肽类树枝状分子改性的磁性纳米药物载体，以阿霉素为模型，药物通过pH敏感的腙键与聚（L-谷氨酸）树状分子上的官能团结合，将药物负载到磁纳米粒表面，药物释放研究发现，载药颗粒具有良好的pH响应性，在pH=7.4时释放较慢，而在pH=5.0的微酸性环境释放较快。 【课堂练习2】 1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述]“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝⋯⋯日久起销，用刀刮其销⋯⋯所下之销末，名铁线粉”。铁线粉即含有铁锈酚铁粉，铁线粉溶于稀盐酸可能发生下列反应，其中氧化产物：还原产物的质量比为1：2的反应是 A． B． C． D． 2．下列物质可用于生产红色颜料的是 A． B． C． D． 3．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入4 mol/L的稀硝酸250 mL时，混合物恰好完全溶解并放出3.36 L NO气体(标准状况)。若用足量CO在加热下还原相同质量的该混合物，则反应掉的CO物质的量为 A．0.1 mol B．0.15 mol C．0.16 mol D．0.2 mol 4．铁是一种重要的金属材料，它的单质及化合物在生产生活中应用广泛。 (1)铁元素有三种常见的氧化物，分别是 FeO、Fe2O3、Fe3O4.其中具有磁性的是 ，可作为红色颜料的是 。 (2)某补铁口服液中含有 Fe2＋，为检验其是否被氧化变质，可取少量该口服液，向其中 滴加 KSCN 溶液，若溶液变为 色，则说明其已变质。向该口服液中加入维生素 C 可防止其被氧化变质，此过程中利用了维生素 C 的 性。 (3)FeCl3可作为铜电路板的腐蚀液，其反应原理为Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2和CuCl2，该反应的化学方程式为 。向反应后的溶液中加入 ，可回收 Cu，并得到FeCl2溶液。 【课后作业】 【基础过关】 1.常温下,将铁片放入下列溶液中,不发生反应的是(　　) A.稀硫酸 B.氯水 C.氢氧化钠溶液 D.硫酸铜溶液 2.下列说法不正确的是(　　) A.铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁 B.铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应 C.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 D.铁与盐酸或水蒸气反应,铁都做还原剂 3.下列关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是(　　) A.铁丝燃烧产生白烟 　 B.铁丝生锈是缓慢氧化 C.铁丝燃烧的产物是Fe2O3 　 D.铁锈的主要成分是Fe3O4 4.关于三个实验:①将铁钉放入CuSO4溶液中:Fe+CuSO4 Cu+FeSO4;②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸:3FeSO4+6HNO3 Fe2(SO4)3+Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O;③将铁钉放入氯化铁溶液中:Fe+2FeCl3 3FeCl2。下列判断正确的是(　　) A.实验①和③中铁做还原剂 B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性 C.氧化性:Fe2+>Cu2+ D.实验③中反应的离子方程式为Fe+Fe3+ 2Fe2+ 5.录音磁带是在醋酸纤维、聚酯纤维等纤维制成的片基上均匀涂上一层磁性材料——磁粉制成的。制取该磁粉的主要物质是(　　) A.FeO　　　B.Fe2O3　　　C.Fe3O4　　　D.Al2O3 6.下列说法正确的是(　　) A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.Fe2O3为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)3 C.铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O D.Fe3O4中铁元素有+2价和+3价,故Fe3O4是混合物 7.红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题。 (1)写出铁与水蒸气反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。  (2)干燥管C内盛放的药品是　　　　或　　　　;干燥管的　　　　(填“m”或“n”)端与g导管相连接。  (3)装置最后用一个试管来收集产生的气体,怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气?简述实验操作步骤和现象:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【能力提升练】 1.纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如下图所示。下列说法中,不正确的是(　　) A.过程Ⅰ的反应:2Fe3O4 6FeO+O2↑ B.过程Ⅱ的反应:2H2O 2H2↑+O2↑ C两个转化过程都发生了氧化还原反应 D.整个过程实现了太阳能向化学能的转化 2.为了防止钢铁零件生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成一层致密保护层。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2+5NaOH 3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述不正确是(　　) A.上述反应涉及的物质中,Fe的还原性最强 B.上述反应涉及的物质中,NaNO2的氧化性最强 C.上述反应中,铁是还原剂,NaNO2和NaOH是氧化剂 D.N的氧化性强于Fe的氧化性 3.有一铁的氧化物样品,用50 mL 5 mol·L-1盐酸可恰好使其完全溶解。所得溶液可吸收标准状况下0.56 L氯气,使其中的Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式为(　　) A.Fe4O5 B.Fe3O4 C.Fe5O7 D.Fe8O11 4.有FeO、Fe2O3的混合物若干克,在CO气流中加热充分反应,冷却后测得剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g,若将同质量的混合物与盐酸反应,欲使其完全溶解需1 mol/L的盐酸的体积为(　　) A.200 mL　　B.100 mL　　C.50 mL　　D.无法计算 5 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.1.1铁的单质与氧化物 【学习目标】 1.通过铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，增强化学服务社会的责任意识。 2.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识。 【探究新知】 阅读教材74页方法引导，掌握学习铁元素及其化合物性质的思路和方法。 一、铁的单质 1、自然界中的铁（铁的存在） (1)游离态：像陨铁中的铁那样以单质形态存在 (2化合态：以＋2价和＋3价化合物的形态存在，铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位 2、铁的物理性质： 铁是一种有金属光泽的银白色金属，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。密度是7.68g·cm－3，熔点是1535℃，沸点是2750℃，粉末为黑色。铁能被磁铁吸引 特别说明：由于铁粉的晶体几何形状被破坏，铁粉没有吸收完的光被漫反射，能够进入人眼的可见光很少，所以呈黑色。 3、铁的冶炼 工业炼铁是用还原剂把铁从矿石中还原出来，其主要原料有铁矿石，焦炭，石灰石和热空气。发生的主要反应有：C + O2 CO2，2C + CO2 2CO Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 加入的石灰石的目的是将矿石中的SiO2转化为炉渣CaSiO3而除去 CaCO3 2CaO + CO2 CaO+ SiO2=== CaSiO3 4、铁的化学性质 学习具体化学物质的性质时，常常从元素价态和物质类别角度考虑。从物质类别来看铁是一种活泼的金属单质，具有金属单质的通性：①与酸反应，②与非金属单质反应③与某些盐反应；从元素价态来看，单质铁具有较强的还原性。 （1）、与非金属单质反应 (1)Fe与O2的反应：3Fe＋2O2Fe3O4 (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＋3Cl22FeCl3 (产生棕黄色的烟) (3)Fe与硫的反应：Fe＋SFeS 3、Fe与酸的反应 (1)与非氧化性酸 与稀盐酸、稀硫酸反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ (2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 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)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+ 小结：由于铁的化合价常见的有+2、+3价，当它遇到强氧化剂（如氯气、氧气、硝酸等）会被氧化到+3价，如果遇到的是较弱的氧化剂（如硫，H+等），会被氧化为+2价。 思考交流：在钢铁厂的生产中，炽热的铁水注入模具之前，模具为什么必须进行充分的干燥处理？ ① 从理论上来说，铁是否具备与水反应的可能性？ ② 利用下表信息，推测铁与水作用的产物？ 5、与水蒸气反应 装置Ⅰ 装置Ⅱ 实验装置 操作及现象 用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气，反应结束 ，试管内固体仍为黑色 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气，反应结束 ，试管内固体仍为黑色 实验结论 红热的铁能与水蒸气反应，化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 实验说明： ①铁与水蒸气的反应实验中，湿棉花的作用是加热时可产生水蒸气，与铁粉反应生成氢气 ②铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁与冷水、热水都不能反应 ③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，产生铁锈。 【课堂练习1】 1.判断正误 (1)铁是人体中必需微量元素 (2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋ (3)常温下，铁与水反应生成氢氧化亚铁与氢气 (4)铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成Fe3O4 (5)分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法 (6)1 mol Fe与水蒸气高温下反应转移 mol电子 答案：√ × × √ × √ 2．把铁片分别放入下列溶液后，铁片溶解而溶液质量增加，但无气体产生，此溶液是（ ） A．稀盐酸 B．AgNO3溶液 C．FeCl3溶液 D．Cu(NO3)2溶液 【答案】C 【解析】A．铁和稀盐酸反应生成FeCl2和H2，溶液质量增加，但同时有气体生成，A不符合题意； B．铁和AgNO3溶液反应产生Fe(NO3)2、Ag单质，没有气体生成，但反应后溶液质量减轻，B不符合题意； C．Fe与FeCl3溶液反应产生FeCl2，无气体生成，反应后溶液质量增加，C符合题意； D．Fe与Cu(NO3)2溶液反应产生Fe(NO3)2、Cu，无气体生成，但反应后溶液质量将减小，不符合题意； 故合理选项是C。 3、下列盐既可以通过金属与酸反应得到，也可以通过金属与单质反应得到的是 ( ) A. FeCl3 B.FeCl2 C.MgCl2 D.CuCl2 【答案】：C 4、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁离子生成的是 ( ) A.硫酸 B.硝酸锌 C.硫酸锌 D.氯化铜 【答案】B 二、铁的重要化合物 1、铁的氧化物 阅读教材71页内容，填写下表： （1）、物理性质比较 氧化物 性质比较 FeO Fe2O3 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 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 水溶性 不溶于水 红砖和青砖都是日常生活中常见的建筑材料。两者颜色不同是其中所含的铁的氧化物不同，将用黏土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外向内烧透，停火，使砖和窑体慢慢冷却下来，在这个过程中，由于空气充足，砖坯中的铁元素被氧化成Fe2O3（棕红色）使砖呈现红色。如果烧制砖瓦时，向窑内添加大量的煤炭后封窑1天，从窑顶向下慢慢浇水7天，水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应产生大量的还原气体（H2和CO）他们把Fe2O3又逐渐还原成为Fe3O4而制得青砖。 氧化铁俗称铁红，常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料 （2）化学性质 从价态来看：()处于中间价态既有氧化性又有还原性，但以还原性为主；()处于最高价，只有氧化性 A、稳定性 ①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4：6FeO＋O22Fe3O4 ②Fe2O3和四氧化三铁很稳定 B、与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物，与非强氧化性酸反应生成Fe2＋和Fe3＋ ①FeO与盐酸反应：FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe2O3与盐酸反应：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ③Fe3O4与盐酸反应：Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C、与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 ①FeO与稀硝酸反应：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O 3FeO＋10H＋＋NO3－===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O ②Fe2O3与稀硝酸反应：Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ③Fe3O4与稀硝酸反应：3Fe3O4＋28HNO3===9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O 3Fe3O4＋28H＋＋NO3－===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O D、与还原性酸(如：HI)的反应 ①FeO与HI反应：FeO＋2HI===FeI2＋H2O FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe2O3与HI反应：Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O ③Fe3O4与HI反应：Fe3O4＋8HI===3FeI2＋I2＋4H2O Fe3O4＋8H＋＋2I－===3FeI2＋I2＋4H2O 小结：从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价，Fe2O3、Fe3O4遇还原性酸(如：HI)发生氧化还原反应，＋3价的铁均被还原成＋2价 （3）主要用途： 氧化铁俗称铁红，常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料，Fe3O4制磁铁及炼铁原料 【资料卡片】靶向给药 磁靶向药物输送系统是近年来发展起来的一种新型靶向药物输送系统，载药磁性纳米粒子可以通过外加磁场准确地定位到靶向病灶部位，然后药物以受控方式（如pH、温度等）缓慢定位释放，集中在靶区发挥作用。在提高靶区药物浓度的同时减轻了对正常组织的损伤，从而降低其生理毒性,提高药效,故又被称为“磁控导弹”。 采用水热法合成粒径均匀、孔径均一的多孔Fe304纳米颗粒，这种靶向给药系统比传统的化学疗法拥有极大的优势，其中粒子的孔径有利于药物的存储和释放，对紫杉醇的载药量达20.2%，生物相溶性好。制备肽类树枝状分子改性的磁性纳米药物载体，以阿霉素为模型，药物通过pH敏感的腙键与聚（L-谷氨酸）树状分子上的官能团结合，将药物负载到磁纳米粒表面，药物释放研究发现，载药颗粒具有良好的pH响应性，在pH=7.4时释放较慢，而在pH=5.0的微酸性环境释放较快。 【课堂练习2】 1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述]“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝⋯⋯日久起销，用刀刮其销⋯⋯所下之销末，名铁线粉”。铁线粉即含有铁锈酚铁粉，铁线粉溶于稀盐酸可能发生下列反应，其中氧化产物：还原产物的质量比为1：2的反应是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该反应无元素化合价发生变化，不涉及氧化还原反应，A错误； B．Fe转化为Fe2+，铁元素化合价升高，Fe做还原剂生成产物为氧化产物即1mol，Fe3+转化为Fe2+，铁元素化合价降低，Fe3+做氧化剂生成还原产物即2mol，氧化产物：还原产物的质量比等于物质的量比为1：2，B正确； C．反应中Fe元素化合价升高，Fe做还原剂，Fe2+为氧化产物即1mol，H元素化合价降低，H+做氧化剂，H2为还原产物即1mol，氧化产物：还原产物的质量比为1×56：1×2=28：1，C错误； D．该反应无元素化合价发生变化，不涉及氧化还原反应，D错误； 故选：B。 2．下列物质可用于生产红色颜料的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A． 呈黑色，不可用于生产红色颜料，A错误；     B． 呈红棕色，可用于生产红色颜料，B正确；     C． 呈黑色，不可用于生产红色颜料，C错误；     D． 呈黑色，不可用于生产红色颜料，D错误； 答案选B。 3．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入4 mol/L的稀硝酸250 mL时，混合物恰好完全溶解并放出3.36 L NO气体(标准状况)。若用足量CO在加热下还原相同质量的该混合物，则反应掉的CO物质的量为 A．0.1 mol B．0.15 mol C．0.16 mol D．0.2 mol 【答案】D 【详解】根据元素守恒，该反应可表示为：FexOy+HNO3→Fe(NO3)z+NO+H2O，混合物中的O等于H2O中的O减去HNO3变为NO时损失的O；后一反应可表示为：FexOy+CO→Fe +CO2，反应掉的CO就等于混合物中的O；根据H元素守恒可知，H2O中的O：n（HNO3）÷2 =0.5mol，HNO3变为NO时损失的O：n（NO）×2=0.15×2=0.3mol，所以反应的CO：0.5-0.3=0.2mol，故答案为：D。 4．铁是一种重要的金属材料，它的单质及化合物在生产生活中应用广泛。 (1)铁元素有三种常见的氧化物，分别是 FeO、Fe2O3、Fe3O4.其中具有磁性的是 ，可作为红色颜料的是 。 (2)某补铁口服液中含有 Fe2＋，为检验其是否被氧化变质，可取少量该口服液，向其中 滴加 KSCN 溶液，若溶液变为 色，则说明其已变质。向该口服液中加入维生素 C 可防止其被氧化变质，此过程中利用了维生素 C 的 性。 (3)FeCl3可作为铜电路板的腐蚀液，其反应原理为Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2和CuCl2，该反应的化学方程式为 。向反应后的溶液中加入 ，可回收 Cu，并得到FeCl2溶液。 【答案】 Fe3O4 Fe2O3 红 还原 Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 铁粉 【详解】(1)铁元素有三种常见的氧化物，分别是 FeO、Fe2O3、Fe3O4。其中Fe3O4又叫做磁性氧化铁，具有磁性的是Fe3O4，可作为红色颜料的是Fe2O3，如红色油漆中就是加入了氧化铁； (2)若Fe2＋变质，则生成Fe3+，可使用KSCN溶液检验，若变红色，则证明其被氧化变质；向该口服液中加入维生素 C 可防止其被氧化变质，也就是说维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，从而说明维生素 C 具有还原性； (3)Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2和CuCl2，该反应的化学方程式为Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2；想从溶液中还原出铜，同时得到FeCl2溶液，只能加入铁粉。 【课后作业】 【基础过关】 1.常温下,将铁片放入下列溶液中,不发生反应的是(　　) A.稀硫酸 B.氯水 C.氢氧化钠溶液 D.硫酸铜溶液 【答案】C　 【详解】铁与稀硫酸反应:Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑;氯水具有酸性和强氧化性,可以和铁反应;铁与硫酸铜发生置换反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu;铁与氢氧化钠溶液不发生反应。 2.下列说法不正确的是(　　) A.铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁 B.铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应 C.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 D.铁与盐酸或水蒸气反应,铁都做还原剂 C　铁能在纯氧气中燃烧,也能在高温下与水蒸气反应,两个反应都能生成四氧化三铁;铁与盐酸和水蒸气的反应都是置换反应,在两个反应中铁的化合价均升高,做还原剂;铁与盐酸反应生成氯化亚铁,而不是氯化铁。 3.下列关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是(　　) A.铁丝燃烧产生白烟 　 B.铁丝生锈是缓慢氧化 C.铁丝燃烧的产物是Fe2O3 　 D.铁锈的主要成分是Fe3O4 【答案】B　 【详解】铁丝燃烧会看到火星四射,看不到白烟,A错误;铁丝生锈是缓慢氧化,是铁和空气中的氧气、水蒸气缓慢地发生反应的结果,B正确;铁丝燃烧的产物是Fe3O4,C错误;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,D错误。 4.关于三个实验:①将铁钉放入CuSO4溶液中:Fe+CuSO4 Cu+FeSO4;②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸:3FeSO4+6HNO3 Fe2(SO4)3+Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O;③将铁钉放入氯化铁溶液中:Fe+2FeCl3 3FeCl2。下列判断正确的是(　　) A.实验①和③中铁做还原剂 B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性 C.氧化性:Fe2+>Cu2+ D.实验③中反应的离子方程式为Fe+Fe3+ 2Fe2+ 【答案】A　 【详解】实验②中Fe2+只显还原性;实验①证明氧化性:Cu2+>Fe2+;实验③中反应的离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。 5.录音磁带是在醋酸纤维、聚酯纤维等纤维制成的片基上均匀涂上一层磁性材料——磁粉制成的。制取该磁粉的主要物质是(　　) A.FeO　　　B.Fe2O3　　　C.Fe3O4　　　D.Al2O3 【答案】C　 【详解】Fe3O4又名磁性氧化铁,能够吸附铁等物质,该磁粉的主要成分是Fe3O4。 6.下列说法正确的是(　　) A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.Fe2O3为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)3 C.铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O D.Fe3O4中铁元素有+2价和+3价,故Fe3O4是混合物 【答案】C　 【详解】赤铁矿的主要成分是Fe2O3,A错误;Fe2O3为碱性氧化物,但不与水反应,B错误;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,C正确;Fe3O4为化合物,不是混合物,D错误。 7.红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题。 (1)写出铁与水蒸气反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。  (2)干燥管C内盛放的药品是　　　　或　　　　;干燥管的　　　　(填“m”或“n”)端与g导管相连接。  (3)装置最后用一个试管来收集产生的气体,怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气?简述实验操作步骤和现象:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】　(1)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (2)无水CaCl2　碱石灰　n (3)试管口向下,用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,若听到“噗”的一声或发出爆鸣声,说明收集到的气体是H2 【详解】　(1)铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气。 (2)利用干燥管干燥氢气,应选择固体干燥剂,如无水CaCl2、碱石灰、P2O5等。接干燥管时,大口进气小口出气,所以n端与g导管相连。 (3)检验氢气的基本操作:试管口向下,用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,若听到“噗”的一声或发出爆鸣声,说明收集到的气体是H2。 【能力提升练】 1.纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如下图所示。下列说法中,不正确的是(　　) A.过程Ⅰ的反应:2Fe3O4 6FeO+O2↑ B.过程Ⅱ的反应:2H2O 2H2↑+O2↑ C两个转化过程都发生了氧化还原反应 D.整个过程实现了太阳能向化学能的转化 【答案】B　 【详解】过程Ⅰ中Fe3O4分解生成FeO与O2,化学方程式为2Fe3O4 6FeO+O2↑,A项正确;过程Ⅱ中FeO与水反应生成H2和Fe3O4,化学方程式为3FeO+H2O H2↑+Fe3O4,B项错误;根据过程Ⅰ和过程Ⅱ反应的化学方程式可知,两个反应均为氧化还原反应,C项正确;由两个过程的图示可知,整个过程实现了太阳能向化学能的转化,D项正确。 2.为了防止钢铁零件生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成一层致密保护层。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2+5NaOH 3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述不正确是(　　) A.上述反应涉及的物质中,Fe的还原性最强 B.上述反应涉及的物质中,NaNO2的氧化性最强 C.上述反应中,铁是还原剂,NaNO2和NaOH是氧化剂 D.N的氧化性强于Fe的氧化性 【答案】C　 【详解】反应3Fe+NaNO2+5NaOH 3Na2FeO2+H2O+NH3↑中,Fe是还原剂,所以该反应涉及的物质中,铁的还原性最强,故A正确;反应中NaNO2是氧化剂,故反应涉及的物质中,NaNO2的氧化性最强,故B正确;该反应中,NaOH中元素化合价不变,既不是氧化剂又不是还原剂,故C错误;该反应中,NaNO2是氧化剂,Na2FeO2是氧化产物,所以N的氧化性强于Fe的氧化性,故D正确。 3.有一铁的氧化物样品,用50 mL 5 mol·L-1盐酸可恰好使其完全溶解。所得溶液可吸收标准状况下0.56 L氯气,使其中的Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式为(　　) A.Fe4O5 B.Fe3O4 C.Fe5O7 D.Fe8O11 【答案】A 【详解】n(HCl)=0.05 L×5 mol·L-1=0.25 mol,n(Cl2)=0.56 L÷22.4 L·mol-1=0.025 mol,反应中HCl中的氢元素与氧化物中氧元素全部结合生成H2O,则氧化物中n(O)=×n(HCl)=×0.25 mol=0.125 mol,反应后溶液中的溶质为FeCl3,n(Cl-)=0.25 mol+0.025 mol×2=0.3 mol,n(Fe)=0.3 mol×=0.1 mol,所以n(Fe)∶n(O)=0.1 mol∶0.125 mol=4∶5,该样品的化学式为Fe4O5。 4.有FeO、Fe2O3的混合物若干克,在CO气流中加热充分反应,冷却后测得剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g,若将同质量的混合物与盐酸反应,欲使其完全溶解需1 mol/L的盐酸的体积为(　　) A.200 mL　　B.100 mL　　C.50 mL　　D.无法计算 【答案】A　 【详解】FeO、Fe2O3的混合物若干克,在CO气流中加热充分反应,生成Fe,冷却后测得剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g,则减少的质量为氧元素的质量,物质的量是0.1 mol。FeO、Fe2O3分别与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3,相当于其中的O被Cl代替,1个O被2个Cl代替,所以需1 mol/L的盐酸的体积V(HCl)=0.2 mol÷1 mol/L=0.2 L=200 mL。 5 学科网（北京）股份有限公司 $$