3.1.2 铁及其重要化合物 学案-2025-2026学年高一上学期化学鲁科版必修第一册

该高中化学导学案聚焦铁、铁的氧化物和氢氧化物，引导学生掌握铁单质的物理化学性质，铁的氧化物（FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄）的性质对比，以及铁的氢氧化物（Fe(OH)₂、Fe(OH)₃）的制备、性质及转化。通过实验探究（如铁与水蒸气反应装置）和问题驱动，构建“单质-氧化物-氢氧化物”的知识支架，衔接元素化合物学习脉络。 资料突出科学探究与实践，如Fe(OH)₂制备的有机层隔离法、还原性气体保护法等实验设计，培养科学探究能力。对比表格系统梳理氧化物、氢氧化物性质，工业流程题（如回收FeSO₄·7H₂O）强化物质转化的化学观念，梯度训练与当堂检测助力学生深化理解，提升解决实际问题的科学思维。

陵城区第一中学 学案编号：17 编制人：张悦 霍磊 审核人：高一化学组 编制日期：2025-12-10 班级： 姓名： 第2课时　铁、铁的氧化物和氢氧化物 知识目标 1.了解铁单质的物理性质和化学性质，掌握铁与氧气、氯气、水蒸气等反应的化学方程式。 2.掌握铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4的物理性质、化学性质、用途。 3.掌握铁的氢氧化物Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备、性质及转化。 【课内探究】 知识点一 铁的单质 (1)物理性质 纯铁具有_________的金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被_______吸引的特性；纯铁有很强的抗腐蚀能力。铁在地壳中的含量居第__位。 (2)化学性质 铁元素性质活泼，有较强的________性，主要化合价为＋2价和＋3价。 ①Fe与O2点燃反应的化学方程式：_______________________________； Fe与Cl2反应的化学方程式：_________________(实验现象：_________________)； Fe与S反应的化学方程式：_______________________________。 ②Fe与非氧化性酸(如HCl)的反应(写离子方程式)______________________。 ③Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：________________________。 ④实验探究铁与水蒸气反应 实验装置 操作及现象 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色 实验结论 红热的铁能与水蒸气反应： 。 训练1.如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。 (1)加热湿棉花的目的是_________________________________________________________。 (2)写出还原铁粉处发生反应的化学方程式：_____________________________________。 (3)B处酒精灯上网罩的作用是________________，实验开始时，应先点燃________(填“A”或“B”)酒精灯，目的是________________。 (4)将产生的气体导入肥皂液中的目的是________。 知识点二 铁的氧化物 1.铁的氧化物性质对比 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 名称（俗称） — 物质类别 —— 色态 铁的价态 与H＋反应的离子方程式 共性 高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁 与CO化碳反应：FexOy＋y COx Fe＋y CO2 2. 铝热反应 铝是一种较活泼的金属，有很强的____性。将铝粉和氧化铁混合，在高温条件下发生反应，能够放出大量的热，生成______和液态铁。该反应叫作铝热反应。 化学方程式： 。 该反应可用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料。体现了Fe2O3的_______性。 训练2.化学物质在生活、生产中应用广泛。下列说法正确的是（ ） A．生活中“卤水点豆腐”的原理是、等离子使蛋白质胶体发生聚沉 B．氢氧化铝、小苏打、苏打均可用于治疗胃酸过多 C．实验室储存的钠着火时，可用干粉(主要成分为)灭火器灭火 D．利用铝热反应可焊接钢轨，冶炼钛、铜、锰等金 知识点三 铁的氢氧化物 1.氢氧化铁和氢氧化亚铁性质对比(是离子反应的写离子方程式) 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态 与盐酸反应 受热分解 — 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：____________________ 可溶性铁盐与碱溶液反应：_______________________ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是 色絮状沉淀迅速变成____色，最后变成____色，反应的化学方程式为_____________________________________ 2.氢氧化亚铁的制备 （1）制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 【特别提醒】制备Fe(OH)2的注意事项 (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溶液和NaOH溶液的蒸馏水要煮沸、冷却，尽可能除去O2。 (3)为防止Fe2＋被氧化，FeSO4溶液中要加少量铁粉，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。 (4)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。 （2）常用方法 方法一：有机层隔离法 ①反应在试管底部进行(这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验)。 ②加隔氧剂，如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂[如图，由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀]。 方法二：还原性气体保护法 该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。 训练3.如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白： (1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中圆底烧瓶内应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_________________________________。 (2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：___________________________________。 (4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为____________________________________________________。 当堂检测 1．铁是人类应用早、用量大的金属。下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．Fe粉可做保存食品的脱氧剂 B．丹霞地貌岩层因含而呈红色 C．过量的Fe与点燃生成 D．工业炼铁的原理是用氧化剂将铁元素从铁矿石中氧化出来 2．下列关于各实验装置的描述中，不恰当的是 A．图1的实验可以证明过氧化钠与水反应放热 B．图2中的溶液要提前驱除溶解的氧气，以制备 C．图3的装置可以用于去除碳酸钠中的碳酸氢钠 D．用图4装置提纯胶体 3．下列说法不正确的是 A．Fe3O4与盐酸反应生成两种盐 B．FeO不稳定，在空气中受热被氧化为Fe3O4 C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定 4．下列各组物质中，符合如图所示转化关系(一步完成)的是 选项 X Y Z A CaO Ca(OH)2 CaCO3 B Na Na2O2 NaOH C Fe Fe(OH)2 Fe(OH)3 D CO CO2 H2CO3 5．下列物质性质与用途具有对应关系的是 A．溶液显酸性，可用作净水剂 B．属于碱性氧化物，可用作涂料 C．溶液呈酸性，可用于蚀刻电路板上的铜 D．具有强氧化性，可用于水体的消毒 6．铁有两种氯化物，都是重要的化工试剂，它们的一些性质及制备方法如下所示： Ⅰ.氯化铁：熔点为306℃、沸点为315℃，易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500～600℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。 Ⅱ.氯化亚铁：熔点为670℃，易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢气体来生产无水氯化亚铁。 实验室可用如图所示的装置模拟工业生产无水氯化铁，请回答相关问题。 (1)a管的作用是 。 A．控制反应速率　　　B．平衡气压，使液体顺利滴下 (2)装置A用和浓盐酸制取氯气，A中反应的化学反应方程式为 。 (3)D装置的作用是 ；E中发生的化学方程式 。 (4)有人建议，将E装置改为装有碱石灰的干燥管更好，你认为 (填“合理”或“不合理”)，理由是 。 (5)用此装置制得的无水氯化铁含有 (填化学式)杂质。 (6)若要得到较纯净的无水氯化铁，对装置改进措施是 。 7．某工业废水中含有大量Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Na＋以及，从其中回收FeSO4·7H2O和Cu的流程如下： (1)FeSO4·7H2O属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 (2)步骤2得到固体的成分是 。 (3)步骤2中发生反应的离子方程式为、 。 (4)步骤3中加入的试剂X为 。 (5)步骤4中涉及的操作是蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。 8．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种多功能绿色水处理剂，杀菌消毒的同时可生成氢氧化铁胶体。某工厂利用废金属屑(主要成分为Fe和Cu，含有少量Fe2O3)制取Na2FeO4并回收金属Cu，工艺流程如下： (1)试剂a为 (填化学式)；在过滤操作中要使用玻璃棒，其作用是 。 (2)证明滤液I中无Fe3+的实验方法是 ；用离子方程式解释滤液I不含有Fe3+可能的原因 。 (3)流程中Na2O2固体不可暴露在空气中时间过长，原因是 (用化学方程式表示)。 (4)高铁酸钠处理水过程中所发生的化学反应主要为(胶体)，该反应中物质的氧化性强弱关系是Na2FeO4 (填“＞”或“＜”)O2。 (5)用Na2FeO4代替Cl2处理饮用水的优点是 (只答一条即可)。 9．中学化学常见物质的转化关系如图所示。已知M、N为常见的活泼金属单质，N在空气中切开后光亮的表面很快变暗，F为黄绿色气体单质，Ⅰ为红褐色固体。回答下列问题： (1)B的化学式为 ，E在F中燃烧的火焰颜色为 。 (2)M生成A的化学方程式为 。 (3)物质C和物质D的溶液常温下在空气中反应的实验现象是 。 (4)物质H与O2生成物质I的化学方程式为 。 (5)加热物质I，可生成一种红棕色粉末，请写出该红棕色粉末的一种用途 。 (6)写出C→B的离子方程式 。 (7)将过量的物质P加入到紫色石蕊溶液中，振荡，观察到的现象为 。 陵城区第一中学 学案编号：17 编制人：张悦 霍磊 审核人：高一化学组 编制日期：2025-12-10 班级： 姓名： 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 ( 第 1 页 共 6 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．A 2．C 3．C【详解】A．与盐酸反应的化学方程式为，生成了和两种盐，故A正确，不符合题意； B．不稳定，在空气中受热时，会被氧气氧化为，化学方程式为，故B正确，不符合题意； C．不稳定，容易被空气中的氧气等氧化，该反应的方程式为，所以具有较强的还原性，而不是氧化性，故C错误，符合题意； D．比稳定，在空气中易被氧化为，化学方程式为，故D正确，不符合题意； 4．A【详解】A．CaO和水反应生成，和二氧化碳反应生成，高温分解为CaO和CO2，A正确； B．Na与氧气反应加热条件下生成过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠、氧气，NaOH不能一步反应生成Na，B错误； C．不能直接反应生成，C错误； D．CO与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与水反应生成碳酸，不能一步反应生成CO，D错误； 5．D【详解】A．电离出的Fe3+在水中容易生成Fe(OH)3胶体，胶体具有很强的吸附能力，决定其可以作净水剂，故前后无因果关系，故A不符合题意； B．呈红棕色，且性质稳定，决定其可用作红色颜料，前后无因果关系，故B不符合题意； C．溶液蚀刻铜电路板的反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，FeCl3体现氧化性，与其溶液呈酸性无关，故C不符合题意； D．具有强氧化性，能使蛋白质变性，可用于水体的消毒，前后因果关系成立，故D符合题意； 6．(1)B (2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (3) 冷却并收集升华出的氯化铁固体 Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O (4) 合理 将E装置改为装有碱石灰的干燥管，可同时吸收多余氯气，并防止外界空气中的水蒸气进入D中使氯化铁潮解 (5)FeCl2 (6)在装置A、B之间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶 【详解】（1）a管的作用是平衡分液漏斗和圆底烧瓶中的气压，使液体顺利滴下，故选B； （2）装置A用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气，反应的化学反应方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O； （3）D装置的主要作用是“冷却并收集升华出的氯化铁固体”。反应管C里生成的FeCl3在高温下呈蒸气状态，进入稍冷的D装置后冷凝为固体沉积。E中盛有NaOH溶液，用以吸收未反应或逸出的氯气，发生的主要反应为：Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O； （4）因为氯化铁易吸收水分而潮解，将E装置改为装有碱石灰的干燥管，可同时吸收多余氯气，并防止外界空气中的水蒸气进入D中使氯化铁潮解，故将E装置改为装有碱石灰的干燥管更好是合理的； （5）用该装置制得的无水氯化铁往往含有“FeCl2”杂质，这是由于A装置制得的氯气中混有HCl，而炽热的铁粉能与氯化氢反应生成氯化亚铁； （6）若要得到较纯净的无水氯化铁，应加入除去HCl气体的装置，用饱和食盐水吸收HCl气体，再干燥，故在装置A、B之间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶。 7．(1)纯净物 (2)Fe、Cu (3) (4)稀硫酸 (5)冷却结晶 【详解】（1）是结晶水合物，是盐，属于纯净物，故答案为：纯净物； （2）由分析可知，步骤2是在溶液1中加入过量的铁粉，发生反应为、，过滤后固体混合物为过量的Fe和生成的Cu，即得到的固体的成分是Fe和Cu，故答案为：Fe、Cu； （3）由分析可知，在步骤2中加入过量的Fe，发生反应为、，故答案为：； （4）根据分析，试剂X为稀硫酸，发生反应为，故答案为：稀硫酸； （5）根据分析，所得滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后可得到晶体，故答案为：冷却结晶。 8．(1) H2SO4 引流 (2) 取少量滤液Ⅰ于试管中，滴加KSCN溶液，无明显现象，证明滤液Ⅰ中无Fe3+ Fe+2Fe3+=3Fe2+ (3)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2、2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 (4)＞ (5)Na2FeO4杀菌后可生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可吸附水中的悬浮颗粒物并沉降 【详解】（1）由分析可知，试剂a为H2SO4；在过滤操作中要使用玻璃棒，防止液体溅出，则玻璃棒的作用是引流。 （2）证明滤液I中无Fe3+，常使用KSCN溶液，实验方法是：取少量滤液Ⅰ于试管中，滴加KSCN溶液，无明显现象，证明滤液Ⅰ中无Fe3+；将Fe2O3溶解并生成Fe3+，Fe3+被Fe还原，则滤液I不含有Fe3+，可能的原因是Fe+2Fe3+=3Fe2+。 （3）流程中Na2O2固体能与空气中的CO2和水蒸气发生反应，生成O2、Na2CO3或NaOH，所以不可暴露在空气中时间过长，原因是：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2、2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。 （4）高铁酸钠处理水过程中所发生的化学反应主要为(胶体)，该反应中，Na2FeO4是氧化剂，O2是氧化产物，则物质的氧化性强弱关系是Na2FeO4＞O2。 （5）Na2FeO4、Cl2都能杀菌消毒，但Na2FeO4杀菌后能生成具有吸附能力的氢氧化铁胶体，则用Na2FeO4代替Cl2处理饮用水的优点是：Na2FeO4杀菌后可生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可吸附水中的悬浮颗粒物并沉降。 9．(1) FeCl3 苍白色 (2)3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2 (3)先生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 (4)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 (5)颜料 (6)2Fe2++Cl2=2 Fe3++2Cl- (7)产生气泡，溶液先变蓝后褪色 【详解】（1）B的化学式为FeCl3；H2在Cl2中燃烧时发出苍白色火焰，故答案为：FeCl3；苍白色。 （2）Fe与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2，故答案为：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2。 （3）FeCl2、NaOH在溶液中反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2很快被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，实验现象为：先生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，故答案为：先生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。 （4）FeCl2、NaOH在溶液中反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2很快被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，反应为4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，故答案为：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3。 （5）加热物质氢氧化铁分解生成氧化铁红棕色粉末和水，氧化铁可以用于红色颜料，故答案为：颜料。 （6）根据分析可知，C→B为Fe2+与Cl2反应生成Fe3+，例子反应方程式为2Fe2++Cl2=2 Fe3++2Cl-，故答案为：2Fe2++Cl2=2 Fe3++2Cl-。 （7）过氧化钠和水反应生成氧气和氢氧化钠溶液，氢氧化钠使得石蕊溶液变为蓝色，且过氧化钠具有强氧化性，使得石蕊试液褪色，故现象为：产生气泡，溶液先变蓝后褪色，故答案为：产生气泡，溶液先变蓝后褪色。 $