内容正文:
第三章 铁 金属材料
第1课时 铁的单质 铁的氧化物
第一节 铁及其化合物
栏目索引
基础落实 梳理必备知识
重难探究 提升关键能力
学以致用 发展学科素养
课程标准 核心素养目标
结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其氧化物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。 1.宏观辨识与微观探析:能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质,基于铁与水蒸气反应的实验事实,解释生产中简单的化学问题。
2.科学态度与社会责任:了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系,体会化学对人类生活的重要意义。
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一、铁的单质
1.自然界中铁元素的存在
(1)铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以____形态存在,但主要是以____价和____价化合物的形态存在于矿石中。
(2)工业炼铁的原理是用____的方法把铁从铁矿石中提炼出来。炼铁高炉中发生的主要反应有__________________________________。
(3)铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,居第__位。
单质
+2
+3
还原
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2.铁的物理性质
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3.铁的化学性质
(1)铁与某些非金属单质、酸和盐溶液反应
化学性质 化学方程式
铁与某些非
金属单质反应 铁与O2反应:________________________;
铁与Cl2反应:____________________________
铁与酸溶液
的反应 铁与稀盐酸反应:_________________________;
铁与稀硫酸反应:_________________________
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
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化学性质 化学方程式
铁与盐溶液
的反应 铁与CuSO4溶液反应:____________________________;
铁与AgNO3溶液反应:_____________________________
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
2AgNO3+Fe===Fe(NO3)2+2Ag
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(2)铁与水蒸气的反应(实验探究)
实验装置
实验操作及现象 在如图所示的试管中依次加入湿棉花和还原铁粉,加热,用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声
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实验结论 高温下,红热的铁能与水蒸气发生反应,化学方程式为________________________________________
实验反思 ①加热湿棉花的目的是提供水蒸气,使之与还原铁粉在高温下发生反应;
②肥皂液的作用是收集氢气,便于通过点燃来验证产物中的气体
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二、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
铁红
磁性氧化铁
红棕色
+2
+3
黑色
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红色
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氧化性
碱性氧化物
碱性氧化物
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◆拓展延伸
(1)铁在成人人体中的含量为4~5 g,主要成分为功能性铁和储存铁。
(2)人体体内缺铁会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。
(3)体内缺铁造成贫血,动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。
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◆名师点拨
(1)铁与不同氧化剂的反应规律如下:
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(2)铁与酸反应的实质是Fe+2H+===Fe2++H2↑,这里H+可以是盐酸、稀硫酸,硝酸暂不讨论。
(3)铁与盐溶液发生反应时,大多遵循“活泼金属置换不活泼金属”的规律。
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◆名师点拨
(1)铁与冷水、热水均不发生反应,只与水蒸气在高温下反应。
(2)铁在潮湿空气中生锈,实质是Fe与空气中H2O(g)、O2共同作用的结果,并非铁与H2O(g)直接反应。
(3)铁与水蒸气反应的产物是Fe3O4和H2,得不到Fe2O3。
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◆名师点拨
(1)FeO不稳定,在空气中受热,能迅速被氧化生成Fe3O4。
(2)Fe3O4有固定组成,属于纯净物,可表示为FeO·Fe2O3。
(3)“朱门酒肉臭”中“朱门”是指用含Fe2O3的油漆漆制的门。
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◆微辨析(对的画“√”,错的画“×”)
(1)铁与少量O2反应生成FeO,与足量O2反应生成Fe3O4( )
(2)铁与稀硫酸、CuSO4溶液反应时,均体现其还原性( )
(3)钠与水反应生成NaOH和H2,类推铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2( )
(4)在空气中加热,FeO可转化生成Fe2O3( )
×
√
×
×
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探究一__铁单质的化学性质
某些食品包装袋内常利用还原铁粉作“双吸剂”,用来吸收O2和H2O(g),以延长食品保质期。某研究性小组在实验室中取食品包装袋内的还原铁粉进行如下实验:
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[问题设计]
(1)实验1将盛有稀硫酸的试管倾斜,使稀硫酸与还原铁粉接触,铁粉逐渐溶解,气球逐渐膨胀。试结合离子方程式分析产生上述现象的原因。
提示:铁粉与稀硫酸发生置换反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑,铁粉逐渐溶解;反应生成H2,气体压强增大,气球逐渐膨胀。
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(2)实验2将CuSO4溶液逐滴加入还原铁粉中,铁粉表面析出红色物质,溶液由蓝色变为浅绿色。试结合离子方程式分析产生上述现象的原因。
提示:铁的还原性强于铜,CuSO4溶液滴入铁粉中,发生反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+,铁粉表面析出红色物质;由于反应消耗Cu2+且生成Fe2+,溶液由蓝色变为浅绿色。
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(2)铁具有金属的化学通性:
①能与非金属单质(如O2、Cl2等)反应生成Fe3O4、FeCl3等。
②能与酸(如稀硫酸、盐酸等)发生置换反应生成亚铁盐和H2:Fe+2H+===Fe2++H2↑。
③能与金属活动性顺序表中铁之后金属对应的盐发生置换反应,生成不活泼的金属。例如:Fe+Hg2+===Hg+Fe2+等。
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2.从元素价态角度认识铁的化学性质
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[例1] 许多富脂糕点的包装盒内都装有一小包黑色的还原性铁粉,长时间放置的糕点,其包装盒内的还原性铁粉往往会变成红棕色(主要成分是Fe2O3)。下列说法正确的是 ( )
A.还原性铁粉变成红棕色的过程中铁粉发生了氧化反应
B.富脂食品长时间放置易被还原
C.还原性铁粉溶入稀盐酸中得到的溶液可以腐蚀铜制线路板
D.如果在包装盒内放入Fe2(SO4)3,也可起到与铁粉同样的作用
A
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解析:
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1.《天工开物》中记载“铁器淬与胆矾水中,即成铜色也”。下列叙述不正确的是 ( )
A.铜色为红色
B.胆矾是CuSO4的俗称
C.发生的反应属于置换反应
D.反应说明Fe的还原性大于Cu
B
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解析:
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探究二__铁的氧化物的化学性质
广西桂林八角寨丹霞地貌景区是广西最早的八大重点风景名胜区之一,被有关专家誉为“丹霞之魂、国家瑰宝 ”,被中国国家地理选为“中国最美的七大丹霞”之一。丹霞地貌是由红色碎屑岩石经过风化、崩塌以及流水、风力侵蚀等综合作用下而形成的。丹霞地貌的物质基础,以砾岩、砂砾岩、砂岩为主的红层;红层中的红色主要是岩石中高价铁的含量较高造成的。
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[问题设计]
(1)根据广西桂林八角寨丹霞地貌的岩石颜色判断,岩石中可能含有铁的氧化物是________,写出其一种用途:____________________。
提示:Fe2O3 常用作红色油漆和涂料
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(2)在酸雨较严重的地方,丹霞地貌的红色岩石会被腐蚀,试结合所学知识用离子方程式表示其原因:____________________________
_______________________________________________________。
提示:丹霞地貌的红色岩石中含有Fe2O3,在酸性条件下会发生反应,其离子方程式为Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
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1.从物质类别角度认识铁的氧化物
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2.从元素价态角度认识铁的氧化物
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[例2] “秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。由黏土(含有铁元素)烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,你猜测其中的原因可能是 ( )
A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
D
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C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色CuO和红色Cu
D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
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解析:
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2.(2023·南宁高一检测)以太阳能为热源的铁氧化合物循环法分解水制H2过程如图所示。下列叙述错误的是 ( )
D
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解析:
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1.(2025·辽宁朝阳重点高中联考)红热的铁与水蒸气反应,其反应产物是 ( )
A.FeO、H2 B.Fe2O3、H2
C.Fe3O4、H2 D.Fe(OH)3、H2
C
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解析:
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2.下列有关铁及其化合物的说法正确的是 ( )
A.灼热的Fe与Cl2反应生成FeCl2
B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热生成红棕色粉末
C.赤铁矿主要成分是Fe2O3,Fe2O3俗称铁红
D.铁与水蒸气在高温下反应的产物为Fe2O3和H2
C
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3.《淮南万毕术》中有“曾青得铁则化为铜,外化而内不化”,下列说法正确的是 ( )
A.“外化”时发生了氧化还原反应
B.“化为铜”表明铁转化为铜
C.“内不化”是因为内部的铁活动性较差
D.反应中溶液由蓝色转化为黄色
A
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4.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
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下列说法正确的是 ( )
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.FeO的稳定性强于Fe2O3
D.四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂,其组成可表示为FeO·Fe2O3
D
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解析:
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5.某化学兴趣小组利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:
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(1)装置A的作用是________________________________________,
B中反应的化学方程式为__________________________________
_______________________________________________________。
(2)D的作用是____________________________________________。
(3)E中的现象是__________________________________________。
(4)A、B两个装置中应先点燃__________处的加热仪器,点燃E处酒精灯之前应进行的操作是__________________________。
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课时梯级训练(14)
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