第3章 第1节 第1课时 铁及其氧化物、氢氧化物-【金版教程】2025-2026学年高中化学必修第一册创新导学案Word（人教版 单选版）

该高中化学导学案聚焦铁及其氧化物、氢氧化物，涵盖铁单质性质、氧化物对比、氢氧化物制备及性质。课堂导入结合钢铁厂模具干燥实例，对比钠与水反应，通过实验装置分析、表格归纳构建学习支架，衔接前后知识。 资料突出实验探究，如Fe(OH)₂制备的隔绝空气方法、铁与水蒸气反应装置对比，融入“价—类”二维图，习题分层设计。助力学生形成化学观念，提升科学思维与科学探究能力，便于教师开展教学与评估。

化学　必修　第一册　RJ 第一节　铁及其化合物 第一课时　铁及其氧化物、氢氧化物 1.能描述、辨识铁及其化合物的物理、化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示铁及其化合物的主要化学性质。2.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 一、铁的单质 1．铁元素的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。 2．铁单质的性质 (1)物理性质：银白色金属，导电、导热性好，有延展性，能被磁铁吸引。 (2)化学性质(写出反应的化学方程式) ①与非金属单质反应 与O2反应：3Fe＋2O2Fe3O4。 与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 与S反应：Fe＋SFeS。 ②与稀H2SO4反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 ③与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 ④与水蒸气反应：铁不能与冷水、热水反应，但红热的铁能与水蒸气发生反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 结论：Fe在反应中作还原剂，遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价铁的化合物。 二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物 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 颜色及状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 氧化物类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 溶解性 均不溶于水，也不与水反应 与盐酸反应的离子方程式 FeO＋2H＋=== Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 2.铁的氢氧化物 (1)铁的氢氧化物的制备 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 生成红褐色沉淀 化学方程式 FeSO4＋2NaOH=== Fe(OH)2↓＋Na2SO4 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl (2)铁的氢氧化物的化学性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 稳定性 不稳定，易被O2氧化成Fe(OH)3 不稳定、受热易分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 与盐酸反应的离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)由于铁的性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质。(　　) (2)氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取，也可由铁与氯气化合制取。(　　) (3)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。(　　) (4)磁铁矿的主要成分是Fe3O4。(　　) (5)Fe(OH)3不能利用化合反应生成。(　　) (6)由于Fe(OH)2易被氧化，所以在制备时要隔绝空气。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 启思研讨　教师独具内容 如图所示，在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分干燥处理，不得留有水。 [问题探究] 1．结合已学过的知识解释钢铁厂生产中炽热的 铁水或钢水注入模具之前为什么必须对模具进行充分干燥处理？ 提示：高温下铁与水蒸气反应会产生氢气，氢气属于可燃性气体，易引发危险。 2．结合已学过的知识对比钠和铁与水反应的条件和程度有何差异？金属与水反应的本质是什么？ 提示：钠与冷水剧烈反应；铁在常温下和加热条件下与液态水不反应，铁在高温下与水蒸气才能反应。金属与水反应的本质是金属与水电离产生的H＋反应生成氢气。 知识点一　铁及其氧化物 1．铁与水蒸气反应的实验探究与设计 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H2 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2 实验结论 高温下铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 实验说明 ①湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气； ②酒精灯的火焰用铜网套住，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 2.铁及其氧化物性质的归纳 (1)Fe被腐蚀生成铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。 (2)Fe的常见化合价有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比为1∶1组合而成的复杂氧化物。 (3)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。 (4)Fe3O4与盐酸反应的化学方程式可看作Fe2O3、FeO分别与盐酸反应，然后把两个化学方程式相加。 (5)Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，在空气中受热可转化为Fe3O4。 (6)在加热条件下，铁的氧化物能被CO、C、H2还原生成单质铁。 [练1]　中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4，在一定条件下它们之间可以相互转化，在超过1400 ℃的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法错误的是(　　) A．热稳定性：Fe3O4>Fe2O3 B．FeO和Fe2O3都是碱性氧化物，都能与稀盐酸反应 C．Fe3O4为黑色晶体，其中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2 D．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中，铁元素与氧元素的质量比可能为7∶3 答案：D 解析：Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3，在FeO中，铁元素与氧元素的质量比为7∶2，在Fe2O3中，铁元素与氧元素的质量比为7∶3，则FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中，铁元素与氧元素的质量比在7∶2和7∶3之间，D错误。 [练2]　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： (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____________________________。 答案：(1)提供水蒸气　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)吸收水蒸气 (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 知识点二　铁的氢氧化物 1．Fe(OH)2制备的两种方法 Fe(OH)2具有强的还原性，极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，因此在实验室制备Fe(OH)2时，要注意隔绝空气。常采取以下方法： 方法一：有机物覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如右图所示 方法二：还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如右图所示 2.注意事项 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 (2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。 [练3]　有关铁的化合物的说法中，错误的是(　　) A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色 B．由图示操作可制取Fe(OH)2 C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色，能发生丁达尔效应 答案：A [练4]　下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) 已知：苯为难溶于水、密度比水小的液体。 A．①② B．②③④ C．①②④ D．①②③ 答案：C 解析：①稀硫酸和铁反应生成氢气排尽装置中的空气，然后滴加NaOH溶液，NaOH与FeSO4反应生成Fe(OH)2，不与空气接触，可较长时间看到白色沉淀；②打开a，稀硫酸和铁反应生成氢气排尽装置中的空气，关闭a，生成的气体使A中压强增大，将FeSO4溶液压入B中，FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2，不与空气接触，可较长时间看到白色沉淀；③NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，生成Fe(OH)2后与空气中的O2反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀，不能较长时间看到白色沉淀；④NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，生成Fe(OH)2，苯液封隔绝空气，不与空气接触，可较长时间看到白色沉淀，故选C。 本课总结 随堂提升 1．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 答案：C 2．把铁片投入下列溶液中，铁片质量减少，且有气体产生，此溶液是(　　) A．FeSO4溶液 B．稀H2SO4 C．ZnSO4溶液 D．AgNO3溶液 答案：B 3．下列有关铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　　) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4，磁铁矿的主要成分是Fe2O3，FeO俗称铁红 B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同 C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 答案：C 解析：赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3俗称铁红，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，A错误；铁矿石的成分与矿石的种类有关，铁锈的主要成分是Fe2O3，B错误；Fe2O3、FeO是碱性氧化物，Fe3O4不是碱性氧化物，D错误。 4．化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应 B．Fe3O4中铁元素为＋4价 C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C作还原剂 D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色 答案：C 5．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒绿豆大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细观察，回答下列问题： (1)大试管的下层溶液中出现的现象为____________________________。 (2)装置中长颈漏斗内液面________(填“下降”或“上升”)。 (3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式：______________________________________________________________________。 答案：(1)产生白色絮状沉淀　(2)上升　 (3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求) 1．下列叙述正确的是(　　) A．纯铁为灰黑色 B．铁锈的主要成分是Fe3O4，不能保护内层金属 C．铁在干燥的空气里不易被氧化 D．在加热条件下铁与氯气反应生成FeCl2和FeCl3 答案：C 2．下列金属钠与金属铁的共同性质的说法中正确的是(　　) A．都能从硫酸铜溶液中置换出铜 B．都是银白色且质软的金属 C．常温下，都能与水反应生成氢气 D．一定条件下，都能与氧气反应 答案：D 3．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氢氧化钠溶液，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 答案：B 4．将质量为m g的铁片放入CuSO4溶液中，充分反应后取出干燥铁片的质量变为n g，则被氧化的铁的质量是(　　) A．8(n－m) g B．8(m－n) g C．7(m－n) g D．7(n－m) g 答案：D 解析：铁与CuSO4反应后铁片上会附着铜，故铁片的质量会增加。设被氧化的铁的质量为x g，用差量法列式：＝，得x＝7(n－m)。 5．如图是铁与其他物质之间的关系(“—”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中有银白色固体析出 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2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑ 答案：B 解析：由题图可知，反应①为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，反应②为Fe＋2AgNO3===Fe(NO3)2＋2Ag。反应①中，M(Fe)＝56 g·mol－1，M(Cu)＝64 g·mol－1，固体质量逐渐增大，A错误；反应②中生成了银白色的Ag固体，B正确；铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中能燃烧，C错误；Fe与HCl反应生成FeCl2，D错误。 6．铁制工具在社会生产中发挥了巨大作用，下面是冶铁的部分原理： Ⅰ.2C＋O22CO Ⅱ.Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 下列说法正确的是(　　) A．常温下，Fe2O3能与水反应生成Fe(OH)3 B．Fe与Cl2反应：Fe＋Cl2FeCl2 C．Fe2O3俗称铁红，可用作红色颜料 D．以上两个反应都是氧化还原反应，Fe与Cl2的反应是置换反应 答案：C 解析：Fe2O3不溶于水，不与水反应，故A错误；Fe与Cl2反应生成FeCl3，化学方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3，故B错误；Fe与Cl2的反应是化合反应，故D错误。 7．下列各项物质间的转化不能通过一步反应完成的是(　　) A．Fe→Fe3O4 B．Fe→FeCl3 C．Fe→FeCl2 D．Fe→Fe(OH)3 答案：D 8．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　) A．2.8 g铁所含电子数为1.3NA B．在加热条件下，22.4 L氯气与足量铁反应消耗铁原子的数目为NA C．5.6 g铁与足量盐酸反应转移的电子数为0.3NA D．高温下，0.2 mol Fe与足量水蒸气反应，生成H2的分子数目为0.3NA 答案：A 解析：氯气所处状况未指明，无法计算，B错误；5.6 g铁与足量盐酸反应转移的电子数为0.2NA，C错误；0.2 mol Fe与足量水蒸气反应，生成H2的分子数目为NA，D错误。 9．已知M为常见的金属单质，N、P、E、F均为含M元素的化合物，当光束通过Q时，可以看到一条“光亮”的通路，各物质间的转化关系如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A．加热F时，它能失水生成红棕色粉末 B．M为Fe，E为Fe(OH)3 C．上述物质转化过程中发生了4个氧化还原反应 D．反应⑧需在加热条件下进行 答案：A 解析：由M为常见的金属单质，且能与稀盐酸和氯气反应生成不同的化合物可知，M为变价金属；由当光束通过红褐色Q时，可以看到一条“光亮”的通路可知，Q为氢氧化铁胶体，故M为铁、N为氯化亚铁、P为氯化铁、E为氢氧化亚铁、F为氢氧化铁。由分析可知，F为氢氧化铁，氢氧化铁受热会发生分解反应生成氧化铁和水，故A正确；由分析可知，M为铁，E为氢氧化亚铁，故B错误；由物质间的转化关系可知，反应中有元素化合价发生变化的反应为①②④⑤⑧，故物质转化过程中发生了5个氧化还原反应，故C错误；反应⑧为常温下氢氧化亚铁与空气中的氧气、水发生氧化还原反应生成氢氧化铁，故D错误。 10．有FeO、Fe2O3的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，冷却后称量剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，若将同质量的混合物与盐酸反应，欲使其完全溶解需1 mol·L－1盐酸的体积为(　　) A．200 mL B．100 mL C．50 mL D．无法计算 答案：A 解析：FeO、Fe2O3的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，生成Fe，冷却后称量剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，则减少的质量为氧元素的质量，物质的量是0.1 mol。将FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3的混合物，相当于其中的O被Cl代替，1个O被2个Cl代替，所以需1 mol·L－1盐酸的体积V(HCl)＝0.2 mol÷1 mol·L－1＝0.2 L＝200 mL。 11．用如图所示的装置进行Fe与水蒸气反应的实验。下列有关说法正确的是(　　) A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯 B．反应中H2O为氧化剂，发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 C．干燥管中加入的固体干燥剂可以是碱石灰 D．收集反应产生的气体选用装置② 答案：C 解析：实验时，应先用水蒸气排出装置中的空气，即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯，A错误；高温下，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；氢气是中性气体，可以用碱石灰干燥，C正确； 收集的是氢气，密度比空气小，应用向下排气法，应选用装置①，D错误。 12．在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100 mL 2 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448 mL气体(标准状况)，此时溶液中无Fe3＋，则下列判断正确的是(　　) A．混合物里3种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3 B．反应后所得溶液中的Fe2＋与Cl－的物质的量浓度之比为1∶1 C．混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多 D．混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多 答案：C 解析：根据题意，n(HCl)＝0.2 mol，生成n(H2)＝＝0.02 mol。因氧化性：Fe3＋>H＋，所以Fe先与Fe3＋反应后再还原H＋，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(1 mol Fe还原1 mol Fe2O3)和Fe与H＋反应放出H2，可知n(Fe)>n(Fe2O3)；由反应后溶液中溶质全为FeCl2知，n(Fe2＋)∶n(Cl－)＝1∶2；至于混合物中Fe与FeO之间量的关系无法确定。 二、非选择题 13．某学生设计了一个制取氢氧化亚铁的实验方案，实验装置如图所示。 (1)在试管B中加入NaOH溶液，加热煮沸1～2 min立即加入2 mL液体石蜡，该操作的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在具支试管A中加入稀硫酸和略微过量的铁粉，试分析铁粉过量的原因：__________________________________。 (3)连接好导管，同时打开活塞，当铁粉与稀硫酸反应平稳时，关闭活塞，这时试管A中的现象是________________________，产生该现象的原因是__________________________________________。试管B中的现象是________________。 (4)若试管B中生成的氢氧化亚铁遇到空气，发生反应的化学方程式为______________________________________。 答案：(1)除去溶解在NaOH溶液中的O2，并防止O2再进入溶液 (2)保证溶液中不存在Fe3＋　 (3)溶液经导管进入试管B　生成的H2使试管A、B内产生了压强差　产生白色沉淀　 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 14．合成氨工业生产中所用的α­Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。回答下列问题： (1)Fe2O3的摩尔质量为________。 (2)室温下，将适量的FeO粉末投入足量的稀盐酸中： ①写出该过程中发生反应的离子方程式：____________________________。 ②取少量上述反应后的溶液于试管中，静置一段时间后，可观察到溶液的颜色由绿色变为棕黄色，此时Fe2＋被氧化为Fe3＋，再加入足量的氢氧化钠溶液，可观察到的现象为______________________________________________。 (3)在FeO、Fe2O3的混合物中： ①若铁原子与氧原子的物质的量之比为7∶8，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为 ________。 ②当该混合物中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为a∶b(a≠b)时，该混合物中铁元素的质量分数为__________(用含a、b的代数式表示)。 答案：(1)160 g·mol－1 (2)①FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②溶液由棕黄色变为无色，且底部出现红褐色难溶物 (3)①5∶1　②×100% 解析：(3)①设FeO的物质的量为x mol，Fe2O3的物质的量为y mol，又铁原子与氧原子的物质的量之比为7∶8，因此有(x＋2y)∶(x＋3y)＝7∶8，推出x∶y＝5∶1。②该混合物中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为a∶b，设FeO的物质的量为a mol，Fe2O3的物质的量为 mol，该混合物中铁元素的质量分数为×100%＝×100%。 2 学科网（北京）股份有限公司 $