第3章 第1节 第1课时 铁的单质 铁的氧化物-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第一册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第一节　铁及其化合物 第1课时　铁的单质　铁的氧化物 学业水平目标 学科核心素养 1.能够通过对教材演示实验的探究，了解铁及其氧化物的性质 2．能够从物质分类的角度理解三种氧化物的性质差异，从铁元素价态的变化，分析其氧化性和还原性 3．能举例说明生产、生活中常见的铁的氧化物，认识其用途 4．初步学会从资源利用的视角研究铁及其氧化物的利用价值 1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质，理清铁元素不同价态之间的转化关系。增强“证据推理与模型认知”的能力 2．通过实验探究活动，促进学生建立实验目的、实验证据、实验结果之间联系，提升“证据推理与模型认知”及“科学探究与创新意识”化学学科核心素养水平 [基础梳理] 铁的存在及性质 1．铁元素的存在 (1)含量：铁元素在地壳中的含量处于第四位，仅次于　氧　、　硅　和　铝　。 (2)存在形态 ①游离态：如　陨铁　。 ②化合态：主要以　＋2　价和　＋3　价化合物的形态存在。 2．炼铁 (1)人工冶铁：我国最早的人工冶铁制品是春秋初年秦国的　铜柄铁剑　。 (2)工业炼铁 原理：用　还原　的方法把铁从　铁矿石　中提炼出来。 3．铁的性质 (1)物理性质：铁有　延展　性和　导热　性；铁的导电性不如铜和铝；铁能被　磁铁　吸引。 (2)化学性质：铁的化学性质活泼，能与许多物质发生化学反应。 ①Fe―→Fe2＋：Fe＋2价化合物，Fe－2e－===Fe2＋。 ②Fe―→Fe3＋：Fe＋3价化合物，Fe－3e－===Fe3＋。 铁与水蒸气的反应 1．在常温下，铁与水不发生反应。 2．在高温下，红　热　的铁能与水蒸气发生反应。 (1)现象：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　。 (2)反应：生成　四氧化三铁　和　氢气　，反应的化学方程式为　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　。 铁的氧化物 1．物理性质 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 　FeO　 　Fe2O3　 　Fe3O4　 俗名 　铁红　 　磁性氧化铁　 铁的化合价 　＋2　 　＋3　 　＋2、＋3　 颜色、状态 　黑　色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 都不溶于水 2.化学性质 (1)稳定性：FeO不稳定，在空气里受热，迅速被氧化成　Fe3O4　。 (2)与酸反应：FeO和Fe2O3属于　碱性　氧化物，与盐酸反应的离子方程式分别为　FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O　，　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　。 3．主要用途 Fe2O3常用作　油漆　、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料。 [预习质检] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)Fe在氧气中燃烧的产物是FeO。( × ) (2)磁铁矿的主要成分是Fe3O4。( √ ) (3)在自然界中，不可能有游离态的铁存在。( × ) (4)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在。( × ) (5)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3。( × ) (6)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( × ) (7)向含CuCl2的废液中加铁屑可以回收铜。( √ ) (8)赤铁矿的主要成分是Fe3O4。( × ) (9)Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3。( × ) (10)铁锈的主要成分是Fe2O3。( × ) 铁的化学性质 1．铁的化学性质 2．铁粉与水反应的实验探究 实验装置 装置1 装置2 操作及现象 用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微“噗”声，产生淡蓝色火焰，证明生成了H2 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2 实验结论 铁能与水蒸气反应，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 实验说明 ①湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气； ②酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好； ③肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用 [名师提醒]　(1)Fe与H2O(g)反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。 (2)Fe不能与冷水、热水反应。 (3)铁生锈的实质是Fe与H2O、O2发生反应。 ◆[典例示范] [例1]　如图，铁与水反应的实验中，下列做法不正确的是(　　) A．试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替 B．将试管底部的湿棉花移到试管口部 C．将铁粉附着在石棉绒上，以增大与水蒸气的接触面积 D．点燃肥皂泡验证氢气的生成 [解析]　铁粉易堵塞导管口，可换成铁丝，铁丝与水蒸气反应的接触面积也较大，所以A项正确；湿棉花在加热时提供水蒸气，若将湿棉花移到试管口部，不能与铁充分反应，所以B项错误；将铁粉附着在石棉绒上，以增大与水蒸气的接触面积，加快反应速率，所以C项正确；该反应生成氢气，能燃烧，所以点燃肥皂泡验证氢气的生成，所以D项正确。 [答案]　B ◆[学以致用] 1．在标准状况下，将5.6 g铁和4.6 g钠分别与100 mL1 mol·L－1的盐酸反应，则放出H2的体积(　　) A．铁的多　　　　　　　 B．钠的多 C．铁和钠放出一样多 D．无法比较 解析：B　[n(HCl)＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，n(Fe)＝＝0.1 mol，Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应后Fe过量，以HCl计算产生H2的物质的量为0.05 mol；n(Na)＝＝0.2 mol，Na与HCl反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，反应后Na过量，过量的Na与水发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Na无论是与HCl反应还是与H2O反应，都存在关系：2Na～H2，生成H2的物质的量为0.1 mol；标准状况下，Na反应放出H2的体积大。] 　　　铁的氧化物 名称(化学式) 氧化亚铁(FeO) 四氧化三铁(Fe3O4) 氧化铁(Fe2O3) 俗名 － 磁性氧化铁 铁锈 色态 黑色粉末 黑色晶体 红棕色粉末 铁的价态 ＋2 ＋2、＋3 ＋3 与盐酸反应 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 与铝粉反应 3FeO＋2AlAl2O3＋3Fe － 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 [微点拨]　FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，Fe3O4为复杂的氧化物。 ◆[典例示范] [例2]　下列叙述正确的是(　　) ①铁能被磁铁吸引　②可以通过化合反应得到FeCl2和Fe3O4　③Fe在纯氧中燃烧可得Fe2O3　④Fe2O3不可与水反应得Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制Fe(OH)3　⑤Fe(OH)2在空气中加热，可得FeO A．①②　　　　　　　 B．②④ C．②③④⑤ D．①②⑤ [解析]　①铁能被磁铁吸引，②2FeCl3＋Fe===3FeCl2、3Fe＋2O2Fe3O4都属于化合反应，③中铁在纯氧中燃烧可得Fe3O4；④Fe(OH)3可通过化合反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得；⑤Fe(OH)2在空气中加热，得到的是Fe2O3。 [答案]　A ◆[学以致用] 2．下列关于铁的氧化物说法不正确的是(　　) A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体 B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋ C．氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称铁锈 D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁 解析：C　[铁的氧化物通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色的，A项正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，其中是Fe2＋、是Fe3＋，Fe3O4可看作是由FeO、Fe2O3形成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B项正确；铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，C项错误；工业上常使用铁的氧化物做原料用一氧化碳冶炼铁，D项正确。] 　某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究： (1)装置的连接顺序为a→　________　→　________　→　________　→　________　→b→c→f。 (2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接，这样做的优点是________________________________________________________________________。 (3)反应一段时间，熄灭酒精灯，冷却后，将收集器及硬质玻璃管中的物质快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验： 已知KSCN溶液与Fe3＋溶液反应生成红色的络合物。 试剂X中溶质的化学式为　________　；固体产物的成分可能为　________　(填字母)。 A．Fe和FeCl3 B．FeCl2和FeCl3 C．Fe、FeCl2和FeCl3 D．Fe和FeCl2 (4)加入少许植物油的作用是________________________________________________________________________， 加入新制氯水后溶液红色加深的原因：　________________________________________________________________　 (用离子方程式表示)。 解析：(1)浓硫酸具有吸水性，能作氯气的干燥剂，碱石灰具有碱性而吸收氯气，饱和食盐水吸收氯化氢而抑制氯气溶解。装置的连接顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理。 (2)Fe在氯气中燃烧生成棕黄色烟，冷却易生成固体，导气管口较细，易堵塞，所以硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接。 (3)Fe3＋和KSCN反应生成络合物而使溶液呈红色，所以试剂X为KSCN溶液；固体和氯气反应时可能没有完全反应，剩余的Fe和稀盐酸、氯化铁反应生成氯化亚铁，固体产物的成分可能为Fe和FeCl3，A选项正确。 (4)Fe2＋不稳定易被氧化，所以植物油的作用是隔绝空气，防止Fe2＋被氧化；Fe2＋被氯气氧化生成Fe3＋，从而增大了Fe3＋的浓度，Fe3＋、SCN－反应生成Fe(SCN)3，从而增大了络合物浓度，溶液颜色加深，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 答案：(1)g　h　d　e　(2)防止堵塞 (3)KSCN　A (4)隔绝空气，防止Fe2＋被氧化 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 1．下列关于铁的叙述中错误的是(　　) 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 解析：C　[地壳中含量最多的金属元素是铝，铁次之，故选C。] 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，都作还原剂 解析：C　[铁能在纯氧气中燃烧，也能在高温下与水蒸气反应，二者共同产物为四氧化三铁；铁与盐酸和水蒸气发生的反应都是置换反应，在反应中铁的化合价升高，铁作还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。] 3．下列关于铁的说法正确的是(　　) A．铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射 B．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁 C．已知Fe和CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应 D．铁与过量的盐酸反应的离子方程式：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑ 解析：C　[铁在空气中不能燃烧，A项错误；铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化亚铁，B项错误；Fe与AgNO3溶液也能反应置换出银，C项正确；铁与盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，反应产物与量的多少无关，D项错误。] 4．某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是(　　) A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰 B．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁 C．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应 D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色 解析：C　[铁与热水不反应，故C项中组员之间的交流不合理。] 5．某化学兴趣小组利用如图装置进行“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： (1)A装置的作用是_______________________________________________________。 B中反应的化学方程式为_____________________________________________。 (2)D装置的作用是____________________________________________________。 (3)E装置中的现象是________________________________________________。 (4)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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)B中进行的反应是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A为提供水蒸气的装置。 (2)装置D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。 (3)E装置中发生的反应为H2＋CuOCu＋H2O，故现象为黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。 (4)应先点燃A处酒精灯，若先点燃B处酒精喷灯，B中的Fe会与空气中的O2反应；点燃E处酒精灯前要先收集H2，检验其纯度。 答案：(1)产生水蒸气　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)除去未反应的水蒸气，干燥H2 (3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成 (4)A　收集H2，并检验其纯度 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$