第三章 第一节 第1课时 铁的单质、氧化物和氢氧化物-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一化学必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第1课时　铁的单质、氧化物和氢氧化物 　 第三章　第一节　铁及其化合物 1.结合生活中铁制品的应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。 2.通过探究实验，认识铁单质与水蒸气的反应。　3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 学习目标 1.结合生活中铁制品的应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。 2.通过探究实验，认识铁单质与水蒸气的反应。　 3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 任务一　铁的单质 1 任务二　铁的氧化物和氢氧化物 2 随堂达标演练 3 内容索引 课时测评 4 任务一　铁的单质 返回 新知构建 1．铁的存在和冶炼 (1)存在 自然界中可以以______形态(陨铁)存在，但主要以______价和_____价化合物的形态存在，地壳中含量居第____位，仅次于氧、硅和铝。 (2)冶炼 工业炼铁的原理是用还原法把铁从铁矿石中提炼出来，化学方程式(以Fe2O3为例)：__________________________。 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______吸引。 单质 ＋2 ＋3 四 磁体 为什么铁片是银白色，而铁粉却是黑色？ 提示：金属小颗粒能反射光线。小颗粒的分布是非常混乱的，所以不能像镜面一样把入射光线定向地反射回去。入射光线进到金属小颗粒中，就像进了“迷魂阵”，从一个小颗粒反射到另一个小颗粒，这样反射过来又反射回去，光线越来越弱，很少按入射方向返回去，因此看上去是黑色的。 交流研讨1 Fe2＋＋H 2↑ Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe3O4 2FeCl3 棕黄 (4)实验探究铁粉与水蒸气的反应 用燃着的火柴去点肥皂泡，观察到的现象是肥皂泡燃烧，听到爆鸣声，证明生成了____，则该反应的化学方程式为_____________________________。上述实验装置中，湿棉花的作用是________________________________。 H2 受热时提供反应所需的水蒸气 用下列实验装置也可以探究铁粉与水蒸气的反应。 交流研讨2 反应开始时，应先点燃_____处的酒精灯，其目的是___________________ _______，若点燃顺序反了，可能有两个后果 ①____________________________________________________________； ②____________________________________________________________。 b 用水蒸气排出装置内 的空气 Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应 Fe与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸 1．正误判断，错误的说明原因。 (1)由于铁单质性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质： ______________________________________________________________。 (2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋： ______________________________________________________________。 (3)分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法： ______________________________________________________________。 (4)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：______________________________________________________________。 典题应用 错误。陨石中含有游离态的铁单质 错误。铁与ZnCl2溶液不能发生反应 错误。用磁铁也可以分离铁粉与铜粉的混合物 错误。铁与水蒸气在高温下反应只能生成Fe3O4和H2 2．(教材改编题)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题： (1)A装置的作用是_____________。 产生水蒸气 B装置中发生的反应是 ，故A装置的作用是产生水蒸气。 (2)D装置的作用是____________________________________________。 除去未反应的水蒸气，干燥H2 D装置的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。 (3)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是_______________________。 A 收集H2，并检验其纯度 应先点燃A处酒精灯，若先点燃B处酒精喷灯，B装置中的Fe会与空气中的O2反应；点燃E处酒精灯之前要收集H2，并检验其纯度。 返回 任务二　铁的氧化物和氢氧化物 返回 新知构建 1．铁的氧化物 (1)氧化亚铁 ①物理性质：____色粉末，____溶于水。 ②化学性质 a．与盐酸反应的离子方程式：_______________________________。 b．不稳定，在空气里受热能氧化成Fe3O4。 黑 不 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O (3)四氧化三铁 是一种复杂的化合物，是具有磁性的_____色晶体，俗称_____________。 黑 磁性氧化铁 (2)氧化铁 ①物理性质：俗称_______，______色粉末，______溶于水。 ②化学性质 与盐酸反应的离子方程式：___________________________________。 ③用途：Fe2O3常用作___________，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料。 铁红 红棕 不 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 红色颜料 2．铁的氢氧化物的性质 (1)物理性质 氢氧化亚铁：_____色固体，____溶于水； 氢氧化铁：_____色固体，_____溶于水。 白 不 不 红褐 (2)化学性质 ①与酸的反应 以盐酸为例，写出反应的离子方程式。 Fe(OH)2：_____________________________________。 Fe(OH)3：_____________________________________。 ②不稳定性 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O Fe2O3＋3H2O 4Fe(OH)2＋O2 ＋2H2O===4Fe(OH)3 3．铁的氢氧化物的实验室制备   Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀 生成红褐色沉淀 结论 在空气中，Fe(OH)2很不稳定，极易转化为__________ Fe(OH)3 制备Fe(OH)2的离子方程式是_________________________________； 制备Fe(OH)3的离子方程式是_________________________________。 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 如图是制备氢氧化亚铁的改进装置，思考并回答下列问题： 交流研讨 (1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过__________，目的是________ _______。 (2)在FeSO4溶液表面覆盖一层苯(一种有机溶剂，难溶于水，密度比水小)的作用是______________________________________。 (3)将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液液面以下，其目的是______ __________________________________________。 加热煮沸 的氧气 隔绝空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化 加NaOH溶液时带入空气氧化Fe(OH)2 赶走溶解 防止滴 1．正误判断，错误的说明原因。 (1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种混合物： ______________________________________________________。 (2)Fe(OH)3不能利用化合反应生成： ______________________________________________________________。 (3)因为Fe(OH)2易被氧化，所以在制备时要隔绝空气：_______。 典题应用 错误。Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种纯净物 错误。Fe(OH)3可以利用化合反应生成： 4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O=== 4Fe(OH)3 正确 2．在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制得的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色。 (1)在试管Ⅰ里加入的试剂是__________________。 在试管Ⅱ里加入的试剂是_________________。 (2)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和 试管Ⅱ中加入试剂，塞紧塞子后的实验步骤是______________________________________________________________。 (3)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是____________ _______________________________________________________。 稀H2SO4、铁屑 　NaOH溶液 打开止水夹a，待Ⅰ中反应生成的氢气排净装置中的空气后，再关闭止水夹a 试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入 归纳总结 制备Fe(OH)2实验装置的改进 返回 随堂达标演练 返回 √ 1．下列关于铁的叙述错误的是 A．纯净的铁是光亮的银白色金属 B．铁能被磁体吸引 C．铁是地壳中含量最多的金属元素 D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具 铁和稀硫酸反应的离子方程式应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 √ 2．下列有关铁的说法不正确的是 A．铁与水蒸气的反应中铁为还原剂 B．铁和稀硫酸反应的离子方程式为2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑ C．铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4 D．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的矿石炼铁 √ 3．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是 A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出 C．将肥皂液改为吹泡泡水，收集H2的效果更好，点燃效果更明显 D．改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下 4．下列有关铁的化合物的说法不正确的是 A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应 C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能 D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3 √ 5．如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。 填写下列空白： B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是______，A中反应的离子方程式是_________________________ 。 (2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。 铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 打开 H2 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：__________________________________ ______________。 (4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入， 写出有关反应的化学方程式： ___________________________________。 关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶 中进行反应 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。空气进入装置B后，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3。 返回 课时测评 返回 √ 题点一　铁的单质 1．(2023·东莞高一调研)我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是 A．“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性 B．“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈 C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 把钢煅作或长或圆的叶子形状，说明金属铁有良好的延展性，故A正确；中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故开始要除去铁锈，防止三价铁影响产物纯度，故B正确；金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，故C错误；隔绝空气，铁与醋酸反应生成醋酸亚铁，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 2．(2023·福州高一检测)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 铁与稀硫酸反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；氯水呈酸性、强氧化性，可以和铁反应；铁与硫酸铜发生置换反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；铁与氢氧化钠溶液不发生反应，C项符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3．(教材改编题)下列变化通过一步反应不能直接完成的是 A．Fe―→Fe3O4 B．Na―→Na2CO3 C．Na2O2―→NaOH D．Na―→Na2O2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 4．铁粉在高温条件下可与水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是 A．0.5 mol B．1 mol C．1.5 mol D．2 mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 题点二　铁的氧化物 5．(2023·福建闽清高一检测)北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南。”磁石的主要成分是 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．CuFeS2 Fe3O4叫磁性氧化铁，具有磁性，制指南针的磁石的主要成分是Fe3O4。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物是纯净物，不是混合物，D错误。 √ 6．(2023·东莞高一检测)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 D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 题点三　铁的氢氧化物 7．(2023·河北定州高一检测)在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是 A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应 C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁做氧化剂 氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 8．(2023·山东海阳高一段考)下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 B项中CCl4密度大，应在下层，不能长时间观察到白色沉淀；D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 9．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是 A．Fe(OH)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3 C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4 铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3 价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10．(2023·山东莱阳一中高一检测)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。从分类角度分析，下列说法正确的是 A．实验①②所涉及的物质均为电解质 B．实验①③发生的均为离子反应 C．实验②③均未发生氧化还原反应 D．实验①③反应制得的物质均为纯净物 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 实验①中铁与氯气都是单质，不是电解质，故A错误；实验①中铁与氯气反应生成氯化铁，不是离子间发生的反应，不属于离子反应，故B错误；实验②中氯化铁溶于水为物理变化，实验③中氯化铁水解生成氢氧化铁胶体，没有化合价变化，不属于氧化还原反应，故C正确；实验③得到氢氧化铁胶体，属于混合物，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11．(2023·湖北松滋高一段考)铁有＋2价和＋3价两种价态，下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是 A．铁与稀硫酸反应 B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐 C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．氢氧化铁受热分解 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Fe与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，铁元素的化合价由0价升至＋2价，涉及铁元素价态变化，A不符合题意。Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4，铁元素的化合价发生变化，B不符合题意。白色氢氧化亚铁固体在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，铁元素的化合价由＋2价升至＋3价，C不符合题意。氢氧化铁受热分解生成Fe2O3和水，反应前后铁元素的化合价均为＋3价，不涉及铁元素价态变化，D符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12．(12分)(2023·安徽长丰一中高一段考)A～J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体，它们的相互转化关系如下图所示。 请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：B______；I______。 (2)反应①②③④中属于置换反应的是________(填序号)。 CuO FeSO4 ① (3)写出反应④的化学方程式：__________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据A～J都是初中化学中的常见物质，D、E对维持自然界生命活动至关重要，所以D、E可能是水、氧气或二氧化碳中的一种，C是红色的金属单质，所以C是铜，A、B为黑色固体，高温会生成铜和D，A在足量的E中可以燃烧，所以A是木炭，B就是氧化铜，D就是二氧化碳，木炭和氧气反应会生成二氧化碳，所以E是氧气，二氧化碳和木炭会生成一氧化碳，所以F是一氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀，所以J是碳酸钙，一氧化碳和氧化铁会生成铁和二氧化碳，G是铁，铁和稀硫酸反应会生成硫酸亚铁和氢气，H是一种气体，所以H是氢气，I是硫酸亚铁。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13．(11分)已知Fe3O4是一种复杂的化合物，其化学式可改写为FeO·Fe2O3。对于Fe与水蒸气反应后的黑色物质，有三个学习小组提出了三种不同的猜想，以下是小组同学进行的实验猜想与探究，请你根据小组的思路与提示完成相关空白。 实验之前查阅资料得知Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时，溶液变成红色，而Fe2＋遇KSCN溶液无明显变化。 【猜想】甲组：黑色物质是FeO； 乙组：黑色物质是Fe3O4； 丙组：________________________________________________________。 黑色物质是FeO和Fe3O4的混合物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 【实验探究】 丙组认为一种简单定性的方法即可判断甲组的正误：取生成的黑色物质少许于烧杯中，加稀盐酸使其完全溶解，再加________溶液以检验Fe3＋，观察到溶液有无出现________现象即可判断。 Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe2O3是红棕色固体，FeO、Fe3O4是黑色物质；黑色物质若为纯净物，可能为FeO，也可能为Fe3O4，若是混合物，则为FeO和Fe3O4的混合物。 Fe3＋遇SCN－，溶液变为红色，所以向溶液中加入KSCN溶液，若观察到溶液无红色现象出现，即可判断无Fe3＋，即原黑色物质为FeO。 KSCN 红色 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 谢 谢 观 看 ！ 第 三 章 　 铁 金 属 材 料 返回 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 3．铁的化学性质 (1)与酸的反应：Fe＋2H＋===_____________。 (2)与硫酸铜溶液的反应：____________________________。 (3)与非金属反应 ①Fe与O2：3Fe＋2O2_______(剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体)。 ②Fe与Cl2：2Fe＋3Cl2________(产生_______色的烟)。 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 A项反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；B项Na性质活泼，但不能通过一步反应直接转化为Na2CO3；C项反应为2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑；D项反应为2Na＋O2Na2O2。 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　Δm(固体) 3 mol 64 g n(Fe) 32 g 解得n(Fe)＝1.5 mol。 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 $$