3.1.1 铁的单质 讲义 -2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

本高中化学讲义聚焦铁的单质核心知识点，系统梳理铁的存在形式（游离态与化合态）、工业冶炼原理（Fe₂O₃+3CO高温2Fe+3CO₂）、物理性质（银白色、导电导热性等）及化学性质（与O₂、Cl₂、水蒸气反应），通过基础巩固、根基训练、拔高提升三级梯度搭建学习支架。 该资料特色在于梯度分层设计，基础巩固夯实教材核心，根基训练融入《神农本草经》磁石记载、月壤铁元素研究等真实情境，拔高提升深化铁与水蒸气反应实验装置分析，培养化学观念、科学思维和科学探究能力，课中辅助分层教学，课后助力查漏补缺。

3.1.1 铁的单质 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 根基训练：轻松练习，关注重点，梳理难点 拔高提升：深度演练，能力提升，高阶练习 基础巩固 1 1．铁元素的存在：人类最早使用的铁，是来自太空的___________。铁在自然界中既可以以___________形态存在，也可以以___________的形态存在，其主要化合价有___________价和___________价，丹霞地貌的岩层因含___________ 而呈红色。 2.现代工业炼铁的化学方程式为_________________________________。 3.铁的物理性质 纯净的铁是光亮的___________色金属，密度较大，熔点___________，有___________性和___________性。能导电，其导电性比铜、铝___________，能被___________吸引。 4.Fe与非金属单质反应 (1)与O2反应 化学方程式：_________________________________。 (2)与Cl2反应 化学方程式：_________________________________。 5.铁粉与水蒸气的反应 (1)试管中湿棉花的作用是______________________。 (2)酒精灯上加的铁丝网的作用是_________________________________。 (3)若用火柴点燃肥皂泡，可能发生的现象是_________________________________。 (4)该反应体现铁单质具有___________性。 (5)化学方程式_________________________________。 根基训练 2 1.《神农本草经》记载磁石：“味辛寒。主周痹，风湿，肢节中痛不可持物，洗洗，酸消，除大热烦满及耳聋。”下列说法错误的是( ) A.磁石中Fe显+3价 B.磁石呈黑色 C.磁石不溶于水 D.磁石可作药材 2.关于Apollo等月壤样品的研究认为，月球中的铁元素主要以和存在，但是在嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的+3，推测在月球上该样品产生的原因可能是（铁元素以单质或氧化物表示，其中中Fe显+2价和+3价）( ) A. B. C. D. 3.高炉炼铁的原理为。若此反应在恒容密闭容器中发生，则下列说法正确的是( ) A.增加的量，反应速率加快 B.升高温度，反应速率不一定变化 C.再充入CO，反应速率加快 D.充入使压强增大，反应速率加快 4.用如图所示装置研究铁粉与水蒸气的反应。下列说法不正确的是( ) A.湿棉花的作用是提供水蒸气 B.为检验生成的气体，可以用火柴点燃肥皂泡 C.实验结束时，先把导管移出肥黾液，再停止加热，以防倒吸 D.铁粉与水蒸气反应的化学方程式为 5.我国目前发现最早的人工冶铁制品是西周晚期的玉柄铁剑，这说明西周晚期我国已掌握了冶铁技术。工业炼铁的原理为。下列说法正确的是( ) A.铁在自然界中全部以化合态形式存在 B.铁在过量氧气中燃烧生成氧化铁 C.铁在少量氯气中燃烧生成氯化亚铁 D.铁不能被氧化铁吸引 6.高速铁路一般全路铺设优质无缝平滑的超长钢轨。下列说法中错误的是( ) A.制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大、用途最广的合金 B.我国使用最早的合金是钢 C.不锈钢是一种合金钢，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等 D.合金的强度、硬度一般比组成合金各成分金属的大 7.纯净铁的物理性质有( ) ①光亮的银白色 ②黑色 ③在潮湿的空气中易被腐蚀 ④有延展性 ⑤能导电导热 ⑥硬而脆 ⑦能被磁铁吸引，易被磁化 A.①③④⑤⑦ B.①④⑤⑦ C.①③⑤⑦ D.全部 8.联合国卫生组织将铁锅作为一种理想的炊具向世界推广 ，其主要原因是( ) A.吸热慢、散热也慢、宜于食物保温 B.烹饪出的食物中含有对人体有益的元素 C.生产过程简单、不易生锈、价格便宜 D.生铁中含有碳元素、能产生对人体有益的有机物 9.红热的铁与水蒸气反应的化学方程式为_______________________________，该反应中氧化剂是_________（填化学式）。将烧至红热的铁丝伸到盛有氯气的集气瓶中，可观察到铁丝剧烈燃烧，产生棕黄色的烟，反应的化学方程式为_______________________________，该反应中被还原的物质是_________（填化学式）。 10.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____________________,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______处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是______________________________________。 拔高提升 3 1.甘肃省张掖市七彩丹霞景区为国家5A级旅游景区。丹霞地貌的岩层呈红色是因为含( ) A.CuO B. C.FeO D. 2.在钢铁厂的生产中，炽热的铁水所注入的模具内不得留有水，否则二者易发生反应。下列有关该反应的叙述中，正确的是( ) A.发生的反应是 B.1 mol Fe参加反应，转移2 mol电子 C.常温下铁与水会发生反应 D.该反应属于置换反应 3.如图是铁与其他物质之间的转化关系（“—”表示相连物质间能发生反应，“→”表示两种物质间的转化关系，部分物质和反应条件已略去），下列有关说法正确的是( ) A.反应①的过程中，固体的质量逐渐减小 B.反应②中有固体析出 C.反应③可通过细铁丝在空气中燃烧实现 D.反应④可能是 4.高炉炼铁如下图。以其技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低等优点，成为冶炼铁的主流方法，这种方法生产的铁占世界铁总产量的95%以上。有关说法错误的是( ) A.600℃时铁元素发生的反应可能为 B.固态原料和还原性气体逆流，可以提高冶炼铁的效率 C.高炉炼铁生产的铁为含碳量较大的生铁，需进一步除碳制备较纯净的铁 D.高炉煤气含CO，可直接作为燃料 5.下列有关铁及其化合物的说法正确的是( ) A.Fe在中燃烧，若Fe过量，会生成 B.红热的铁丝与水蒸气反应，得到的含铁化合物是 C.Fe的化学性质比较活泼，所以Fe在自然界中全部以化合态存在 D.Fe在纯氧中燃烧或在中燃烧所得产物中铁元素的化合价均为十3价 6.某学习小组进行了如图所示的实验，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.丁同学认为试管中湿棉花的作用是提供水蒸气 7.红热的铁与水蒸气反应及其部分产物验证的实验装置如图所示，夹持装置已略去，下列有关该实验的说法错误的是( ) A.浓硫酸的作用是干燥生成的气体 B.实验过程中，可观察到盛有氧化铜的硬质玻璃管中固体颜色由红色变为黑色 C.实验过程中，干燥管中无水硫酸铜由白色变为蓝色，是由于氢气与氧化铜反应生成的水使其变蓝 D.该实验中涉及的反应不全是氧化还原反应 8.铁是人体必需的微量元素，菠菜中铁元素通常以Fe（Ⅱ）形式存在，实验室测定菠菜中铁元素含量的流程如图。下列说法不正确的是( ) A.灼烧操作在坩埚中进行 B.反应1中溶液的作用是将Fe（Ⅱ）氧化 C.该菠菜中铁元素的质量分数约为 D.操作2为过滤和洗涤 9.在常温下，Fe与水并不反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。用如图装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，就可以完成高温下Fe与水蒸气的反应实验。 回答下列问题 （1）写出该反应的化学方程式：________________________，该反应的氧化剂是__________。 （2）圆底烧瓶的主要作用是烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是_____________________。 （3）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃_________，这样操作的目的是_______________。 （4）试管中收集气体是_________，如果要点燃该气体，则必须对该气体进行__________。 10.在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气反应的实验”。 请回答该实验中的问题。 (1)写出该反应的化学方程式_________________________________。 (2)实验前必须对整套装置进行的操作是______________________。 (3)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是______________________。 (4)干燥管中盛装的物质可以是___________，作用是_________________________________。 (5)试管中收集到的气体是___________，如果要在A处玻璃管口处点燃该气体，则必须对该气体进行___________，这一操作的目的是______________________。 答案以及解析 一、基础巩固 1.答案：陨石；游离态；化合态；+2；+3；Fe2O3 2.答案： 3.答案：银白；较高；导热；延展；差；磁铁 4.答案：(1)； (2)； 5.答案：(1)加热时产生水蒸气与铁粉反应； (2)使火焰集中，并提高温度 (3)发出爆鸣声 (4)还原 (5) 2、 根基训练 1.答案：A 解析： 选项 分析 结论 A 可写作，Fe显+2价和+3价 × B 呈黑色 √ C 不溶于水 √ D 由题给信息可知，磁石可作药材 √ 2.答案：A 解析：月球表面的铁元素以和存在，FeO中Fe为+2价，FeO可能转化为Fe和，中Fe为+3价，A项正确；反应前后Fe元素化合价未发生变化，且中含有较多+3价Fe，与月球表面的铁元素主要以和存在不符，B项错误；月球表面没有氧气，Fe和FeO无法被氧化生成，C项错误；由B项解析可类推出，D项错误。 3.答案：C 解析：A.加入固体，浓度不变，则反应速率不变，故A错误； B.升高温度，可增大反应速率，故B错误； C.再充入CO，浓度增大，可使反应速率加快，故C正确； D.冲入氮气，虽然压强增大，但参加反应气体的浓度不变，则反应速率不变，故D错误。 故选C。 4.答案：D 解析：A（√），湿棉花上含有的水分在加热时变为水蒸气，水蒸气作为反应物参与反应；B（√），该反应生成的气体为，是可燃性气体，可用火柴点燃肥皂泡来检验；C（√），为防止装置冷却后压强减小发生倒吸，实验结束后应先把导管从肥皂液中移出，再停止加热；D（×），铁粉与水蒸气反应的化学方程式为。 5.答案：D 解析：A（×），铁在自然界中可以以单质形式存在；B（×），铁在纯氧中燃烧生成；C（×），铁在中燃烧生成；D（√），氧化铁不具有磁性，故铁不能被氧化铁吸引。 6.答案：B 解析：钢是用量最大、用途最广的合金，故A正确；铜性质较不活泼，能用热还原法冶炼，导致铜是我国使用最早的合金，故B错误；不锈钢为铁合金，具有良好的耐腐蚀性，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等，故C正确；一般合金的强度、硬度比组成合金各成分金属的大，故D正确。 7.答案：B 解析：纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸引，易被磁化；只有①④⑤⑦符合题意，故选B。 8.答案：B 解析：A.铁锅吸热快，散热快，不能用于食物保温，故A错误； B.使用铁锅烹调的食物中留有人体需要的铁元素，可以预防缺铁性贫血，是联合国卫生组织向全世界大力推广的主要原因，故B正确； C.铁锅易生锈，故C错误； D.生铁中含有碳元素、但是不能产生对人体有益的有机物，故D错误； 故选B。 9.答案：；；； 10. 答案：1.产生水蒸气；3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2； 2.吸收未反应的水蒸气； 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。 3、 拔高提升 1.答案：D 解析： 选项 分析 结论 A CuO为黑色固体 × B 为白色固体 × C FeO为黑色固体 × D 为棕色固体 √ 2.答案：D 解析：发生的反应是，A项错误；3 mol Fe参加反应生成，转移8 mol电子，故1 mol Fe参加反应，转移电子，B项错误；常温下铁与水不会发生反应，高温下铁和水蒸气会发生反应，C项错误；置换反应为单质和化合物反应生成另外一种单质和另外一种化合物，故该反应属于置换反应，D项正确。 3.答案：B 解析：由题图可知，反应①为，反应②为。反应①中，，，随反应进行，固体质量逐渐增大，A错误；反应②中生成了固体，A正确；铁丝在空气中不能燃烧，在纯氧中能燃烧，C错误；与反应生成，D错误。 4.答案：D 解析：A.根据图示，随温度升高，氧化铁逐步发生反应，600℃时铁元素发生的反应可能为，故A正确； B.固态原料和还原性气体逆流，可以增大接触面积，加快反应速率，提高冶炼铁的效率，故B正确； C.高炉炼铁生产的铁为含碳量较大的生铁，进一步除碳、硫、磷、硅等杂质制备较纯净的铁，故C正确； D.高炉煤气需要去除其中的灰尘和其他杂质，再用作燃料，故D错误； 选D。 5.答案：B 解析：无论是否过量，Fe与反应都只会生成，A错误；红热的铁丝与水蒸气在高温下反应，生成和，B正确；铁的化学性质较活泼，在自然界中主要以化合态存在，但在陨铁中，铁是以单质形式存在，C错误；Fe在纯氧中燃烧产物是，其中铁的化合价有+2价和十3价两种价态，D错误。 6.答案：C 解析：题图实验中所发生的反应为，有生成，燃烧产生淡蓝色火焰，A正确；反应生成的四氧化三铁为黑色固体，B正确；铁粉与水蒸气在高温下才能发生反应，C错误；湿棉花的作用是提供水蒸气，D正确。 7.答案：B 解析：浓硫酸的作用为吸收氢气中混有的水蒸气，防止混在氢气中的水蒸气对后续实验造成干扰，A正确；盛有氧化铜的硬质玻璃管中发生反应：，黑色的氧化铜被氢气还原为红色的铜，B错误；干燥管中的无水硫酸铜吸收了由氢气与氧化铜反应生成的水，发生反应：，C正确；为非氧化还原反应，D正确。 8.答案：C 解析：A（√），坩埚可用于灼烧固体B（√），由上述分析可知，溶液的作用是将氧化；C（×），红棕色固体为，其中含有铁元素的质量是，则菠菜中铁元素的质量分数是；D（√），操作2为过滤和洗涤。 9.答案：（1）； （2）提供水蒸气；防止液体暴沸 （3）酒精灯；用水蒸气排出空气，防止F与空气中的反应 （4）；验纯 解析：（1）铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为，反应中铁元素的化合价升高，被氧化，铁是还原剂，氢元素的化合价降低，被还原，水是氧化剂。 （2）圆底烧瓶中蒸馏水受热产生水蒸气，作用是提供反应所需的水蒸气；液体受热达到沸点时会产生暴沸，为防止暴沸，在烧瓶底部放置几片碎瓷片。 （3）加热条件下，铁能与空气中的氧气反应，会干扰实验的进行，所以实验时，应先点燃酒精灯制备水蒸气，利用产生的水蒸气排尽装置中的空气后，再点燃酒精喷灯。 （4）试管用于收集反应生成的氢气，氢气是可燃性气体，可燃性气体点燃前，应检验气体的纯度，防止点燃时发生爆炸。 10.答案：；检验装置的气密性；为(硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应)实验提供(持续不断的)水蒸气；碱石灰(或其它固体干燥剂)；干燥反应产生的；；验纯；防止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸 解析：(1)铁与水蒸气生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为； (2)实验中有气体参加和生成，实验开始前，需检查装置气密性，故答案为：检验装置的气密性。 (3)加热圆底烧瓶，水蒸发为水蒸气，可为(硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应)实验提供(持续不断的)水蒸气，故答案为：为(硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应)实验提供(持续不断的)水蒸气。 (4)干燥氢气可用碱石灰、固体氢氧化钠、生石灰、氯化钙或五氧化二磷等，故答案为：碱石灰(或其它固体干燥剂)；干燥反应产生的。 (5)由分析可知，反应生成了氢气，氢气为可燃性气体，点燃氢气前，需检验氢气的纯度，防止发生爆炸，故答案为：；验纯；防止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸。 学科网（北京）股份有限公司 $