第3章 第1节 第1课时 铁的单质(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第一册高中同步学案（人教版）

第三章　铁　金属材料 第1节　铁及其化合物 第1课时　铁的单质 学习目标 核心素养 1．了解铁元素在自然界中的存在形态。 2．了解工业炼铁的原理。 3．了解铁单质的物理性质和化学性质。 4．掌握铁单质到＋2价、＋3价铁的化合物的转化。 5．了解人体中的铁元素的存在、功能及摄入。 1．科学探究：能从问题出发，通过思考与讨论．探究Fe与H2O(g)的反应。 2．微观探析：通过思考与讨论，从化合价角度探析Fe与不同物质反应时铁元素化合价变化。 3．科学态度：通过铁与人体健康的关系，能对化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。 知识点一　铁的氧化 1．铁元素的存在及使用 (1)存在：铁在自然界中既可以以__单质__的形态存在，也可以以__化合物__的形态存在，其主要化合价有__＋2__价和__＋3__价，地壳中铁元素的含量仅次于__氧__、__硅__和__铝__，居第四位。 (2)使用历史 人类最早使用的铁是__陨铁__，我国在春秋初年掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用。 (3)工业炼铁的原理是用__还原__剂把铁矿石中的铁提炼出来，如用CO还原Fe2O3。 2．铁单质的性质 (1)物理性质 纯净的铁是光亮的__银白__色金属，密度较大，熔点__较高__，有__延展__性和__导热__性。能导电，其导电性比铜、铝__差__，能被__磁体__吸引。 (2)化学性质 写出下列反应的化学方程式或离子方程式 铁的氧化 　(1)铁与氧化性较弱的氧化剂反应：铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物，Fe－2e－===Fe2＋，如铁与盐酸、硫酸铜溶液的反应。 (2)铁与氧化性较强的氧化剂反应：铁原子失去3个电子生成＋3价铁的化合物，Fe－3e－===Fe3＋，如铁与氯气的反应。 　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】　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。 【答案】　C 　下列关于铁的性质的叙述不正确的是(　　) A．铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是Fe3O4 B．铁丝不论在空气中还是在纯氧中都不会燃烧 C．因为铁在潮湿的空气中生成的氧化物非常疏松，不能保护内层的金属，故铁制品需要涂保护层 D．铁与硫酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 【解析】　铁在氧气中能燃烧生成Fe3O4，故B项错误。 【答案】　B 知识点二　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　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　。 (1)有下列物质：①S　②CuCl2溶液　③稀H2SO4　④AgNO3溶液　⑤Cl2，与Fe反应时生成＋2价铁的化合物的是__①②③④__(填序号，下同)，生成＋3价铁的化合物的是__⑤__。 (2)铁与水蒸气能发生反应，日常生活中为什么可用铁壶烧水？ __铁只能与水蒸气在高温下反应，而与冷水或热水不反应。__ 铁粉与水蒸气的反应 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 　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】　铁与热水不反应，故C项中组员之间的交流不合理。 【答案】　C 1．用如图所示装置进行铁与水蒸气反应的实验，下列做法不正确的是(　　) A．试管中的还原铁粉可用绕成团的干净细铁丝代替 B．可将试管底部的湿棉花移到试管口 C．用铁丝网罩罩住酒精灯火焰 D．点燃肥皂泡，验证氢气的生成 【解析】　可用干净细铁丝代替还原铁粉，但实验效果稍差，A项正确；湿棉花放在试管底部是为了提供水蒸气，若将其移到试管口，则不能很好地提供反应所需的水蒸气，B项错误；用铁丝网罩罩住酒精灯火焰，起防风作用，有利于集中加热，C项正确；肥皂液在该实验中起收集氢气的作用，D项正确。 【答案】　B 2．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。 从分类角度分析，下列说法正确的是(　　) A．实验①③反应制得的物质均为纯净物 B．实验②③均发生氧化还原反应 C．实验①中发生的反应是化合反应 D．实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质 【解析】　实验③得到的是氢氧化铁胶体，是混合物，A项错误；实验②是FeCl3的溶解，是物理变化，实验③中的反应中无元素化合价变化，两实验均未发生氧化还原反应，B项错误；实验①中发生反应的化学方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3，是化合反应，C项正确；实验①中的铁和氯气是单质，二者既不是电解质也不是非电解质，D项错误。 【答案】　C 3．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__________________________________________________________。 (2)D装置的作_____________________________________________________。 (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 课时作业(十五)　铁的单质 1．纳米是长度单位，1 nm＝10－9 m，当物质的颗粒大小达到纳米级时，具有特殊的性质。例如“纳米铁”在空气中即可以燃烧。下列关于“纳米铁”的叙述正确的是(　　) A．常温下“纳米铁”比铁片的金属性强 B．常温下“纳米铁”比铁片更易失去电子 C．常温下“纳米铁”的还原性与铁片相同 D．常温下“纳米铁”比铁片的氧化性强 【解析】　“纳米铁”和铁片都为铁单质，失电子能力相同，“纳米铁”的还原性与铁片相同，“纳米铁”之所以能在空气中燃烧是由于纳米材料的颗粒较小，表面积较大，与氧气的接触面积较大。 【答案】　C 2．下列说法正确的是(　　) A．铁分别与纯氧气和水蒸气反应都能生成三氧化二铁 B．铁在高温下与水蒸气的反应是非氧化还原反应 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 【答案】　D 3．用如图所示装置进行铁与水蒸气反应的实验，下列说法错误的是(　　) A．烧瓶a中加入碎瓷片的作用是防止液体暴沸 B．开始实验前先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯 C．b中石棉绒的主要作用是增大铁粉与水蒸气的接触面积，使反应更加充分 D．c中可以是碱石灰 【解析】　实验中应先点燃酒精灯，待产生水蒸气排净空气后再点燃酒精喷灯。 【答案】　B 4．在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是(　　) A．铁与硫加热生成硫化铁 B．铁与稀硫酸常温下反应生成硫酸亚铁 C．铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁 D．铁与氯化铁溶液在常温下反应生成氯化亚铁 【解析】　S的氧化性较弱，加热条件下与Fe反应生成FeS，A项错误；Fe与稀硫酸在常温下发生置换反应生成FeSO4和H2，Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，Fe与FeCl3发生归中反应生成FeCl2，B、C、D项均正确。 【答案】　A 5．等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是(　　) A．1∶1　　　　　　 B．3∶4 C．2∶3 D．4∶3 【解析】　由化学方程式得如下关系： Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑① 1 mol 1 mol 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2② 3 mol 4 mol ①式中3 mol Fe产生3 mol H2，②式中3 mol Fe产生4 mol H2，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，故氢气的体积比为3∶4。 【答案】　B 6．铁粉可与高温水蒸气发生反应，生成1 mol Fe3O4时转移电子为(　　) A．2 mol B．3 mol C．8 mol D．9 mol 【解析】　根据3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2可知，生成1 mol Fe3O4时铁失去的电子为2 mol×1＋3 mol×2＝8 mol。 【答案】　C 7．下列说法中正确的是(　　) A．铁在干燥的空气中剧烈燃烧有黑色固体生成 B．铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气 C．铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，其表面出现红色的铁锈 D．烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜以防止铁生锈 【解析】　铁丝在干燥的空气中不能剧烈燃烧，只能在纯氧气中才能剧烈燃烧；铁与盐酸反应生成氯化亚铁(FeCl2)，而不是氯化铁(FeCl3)；铁丝与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸亚铁和红色单质铜，而不是铁锈；刀片、枪筒表面发蓝光泽的物质就是经过烤蓝加工得到的致密氧化膜，用以防止刀片、枪筒生锈。 【答案】　D 8．常温下，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。请设计实验，证明铁粉与水蒸气能够发生反应并且产生了氢气。 (1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是__________________________________，该反应的基本反应类型是______________。 (2)某兴趣小组同学用如图所示装置进行实验(D可以重复利用)，请你协助该小组同学完成以下实验： ①实验结束后，发现B中铁粉全部转化产生了黑色块状固体，为了证明黑色固体不是铁粉，该兴趣小组同学取黑色固体进行实验，请你帮他们完成下列实验报告： 实验操作 实验现象 实验结论 ________ ________ ________ ________ 黑色固体不是铁粉 ②为了除去B中出来的水蒸气，该小组同学在C中首先连接了D作为洗气装置对氢气进行干燥，则D瓶中填装的药品可以是________； ③为了收集和验证所产生的氢气，该小组同学使用D作为气体的收集装置，则气体应该从________(填“a”或“b”)通入。 【答案】　(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　置换反应 (2)① 实验操作 实验现象 实验结论 取少量黑色固体加入足量的稀盐酸，充分反应 无气泡产生 黑色固体不是铁粉 ②浓硫酸　③b 学科网（北京）股份有限公司 $$