第三章 第一节 第1课时 铁的单质、氧化物和氢氧化物-【金版新学案】2026-2027学年高中化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（人教版 单选）

本高中化学讲义聚焦铁的单质、氧化物及氢氧化物，系统梳理铁的物理化学性质，从与酸、盐、非金属反应到与水蒸气的实验探究，再到FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄的性质用途，以及Fe(OH)₂、Fe(OH)₃的制备和转化，构建从单质到化合物的知识支架。 资料通过实验探究（如铁与水蒸气反应装置改进、Fe(OH)₂制备防氧化设计）、交流研讨（装置顺序分析）和分层练习，培养科学探究与实践能力，提升基于实验事实的证据推理等科学思维，课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固查漏，体现化学与生活的联系及严谨的科学态度。

第一节　铁及其化合物 第1课时　铁的单质、氧化物和氢氧化物 [学习目标]　1.结合生活中铁制品的应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。　2.通过探究实验，认识铁单质与水蒸气的反应。　3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 任务一　铁的单质 1.铁的物理性质 铁有延展性、导热性、导电性，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引。 [交流研讨1]　为什么铁片是银白色，而铁粉却是黑色？ 提示：金属小颗粒能反射光线。小颗粒的分布是非常混乱的，所以不能像镜面一样把入射光线定向地反射回去。入射光线进到金属小颗粒中，就像进了“迷魂阵”，从一个小颗粒反射到另一个颗粒，这样反射过来又反射回去，光线越来越弱，很少按入射方向返回去，因此看上去是黑色的。 2.铁的化学性质 (1)与酸的反应：Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑。 (2)与硫酸铜溶液的反应：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu。 (3)与非金属单质反应 ①Fe与O2：3Fe＋2O2Fe3O4(剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体)。 ②Fe与Cl2：2Fe＋3Cl22FeCl3(产生棕黄色的烟)。 (4)铁粉与水蒸气的反应——实验探究 用燃着的火柴去点肥皂泡，观察到的现象是肥皂泡燃烧，听到爆鸣声，证明生成了H2，则该反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。上述实验装置中，湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。 [交流研讨2]　用下列实验装置也可以探究铁粉与水蒸气的反应。 反应开始时，应先点燃　　　　(填图中字母)处的酒精灯，其目的是　　　　　　　，若点燃顺序反了，可能有两个后果①　　　　　　　　　　　　　； ②　　　　　　　。 提示：b　用水蒸气排出装置内的空气　①Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应　②Fe与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸 1.正误判断 (1)由于铁单质性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质。(　　) (2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋。(　　) (3)分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法。(　　) (4)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。(　　) 提示：(1)错误。陨石中含有游离态的铁单质 (2)错误。铁与ZnCl2溶液不能发生反应 (3)错误。用磁铁也可以分离铁粉与铜粉的混合物 (4)错误。铁与水蒸气在高温下反应只能生成Fe3O4和H2 2.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　　　　　　　。 (2)D装置的作用是　　　　　　　。 (3)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　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)产生水蒸气 (2)除去未反应的水蒸气，干燥H2 (3)A　收集H2，并检验其纯度 解析：(1)B装置中发生的反应是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A装置的作用是产生水蒸气。(2)D装置的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。(3)应先点燃A处酒精灯，若先点燃B处酒精喷灯，B装置中的Fe会与空气中的O2反应；点燃E处酒精灯之前要收集H2，并检验其纯度。 任务二　铁的氧化物和氢氧化物 1.铁的氧化物 (1)氧化亚铁 ①物理性质：黑色粉末，不溶于水。 ②化学性质 a.与盐酸反应的离子方程式： FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O。 b.不稳定，在空气里受热能氧化成Fe3O4。 (2)氧化铁 ①物理性质：俗称铁红，红棕色粉末，不溶于水。 ②化学性质 与盐酸反应的离子方程式：Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O。 ③用途：Fe2O3常用作红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料。 (3)四氧化三铁 是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。 2.铁的氢氧化物的性质 (1)物理性质 氢氧化亚铁：白色固体，不溶于水； 氢氧化铁：红褐色固体，不溶于水。 (2)化学性质 ①与酸的反应 以盐酸为例，写出反应的离子方程式。 Fe(OH)2：Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋H2O。 Fe(OH)3：Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O。 ②不稳定性 Fe(OH)2FeO＋H2O(隔绝空气)， 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。 在空气中Fe(OH)2极易转化为Fe(OH)3，其化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3。 3.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，最终变为红褐色沉淀 生成红褐色沉淀 结论 在空气中，Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)3 制备Fe(OH)2的离子方程式是Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓； 制备Fe(OH)3的离子方程式是Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓。 [交流研讨]　如图是制备氢氧化亚铁的改进装置，思考并回答下列问题： (1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过　　　　，目的是　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在FeSO4溶液表面覆盖一层苯(一种有机溶剂，难溶于水，密度比水小)的作用是　　　　　　 　　　　　　　。 (3)将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液液面以下，其目的是　　　　　　　　　　　　　。 提示：(1)加热煮沸　除去溶解的氧气 (2)隔绝空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化 (3)防止滴加NaOH溶液时带入空气氧化Fe(OH)2 1.正误判断 (1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种混合物。(　　) (2)Fe(OH)3不能利用化合反应生成。(　　) (3)因为Fe(OH)2易被氧化，所以在制备时要隔绝空气。(　　) 提示：(1)错误。Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种纯净物 (2)错误。Fe(OH)3可以利用化合反应生成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3 (3)正确 2.在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制得的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色。 (1)在试管Ⅰ里加入的试剂是　　　　　　。在试管Ⅱ里加入的试剂是　　　　　　。 (2)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，塞紧塞子后的实验步骤是　　　　　　　　　　　　　。 (3)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)稀H2SO4、铁屑　NaOH溶液 (2)打开止水夹a，待Ⅰ中反应生成的氢气排净装置中的空气后，再关闭止水夹a (3)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入 制备Fe(OH)2实验装置的改进 1.下列关于铁的叙述错误的是(　　) 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 答案：C 2.下列有关铁的说法不正确的是(　　) A.铁与水蒸气的反应中铁为还原剂 B.铁和稀硫酸反应的离子方程式为2Fe＋6H＋2Fe3＋＋3H2↑ C.铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4 D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的矿石炼铁 答案：B 解析：铁和稀硫酸反应的离子方程式应为Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑。 3.铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出 C.将肥皂液改为吹泡泡水，收集H2的效果更好，点燃效果更明显 D.改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下 答案：D 4.(2025·浙江嘉善高一检测)某化学兴趣小组按如图装置进行实验，反应开始时打开弹簧夹，当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹，此时剩余少量的钠，下列说法错误的是(　　) A.橡皮管能起到平衡气压的作用 B.关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，剩余的少量钠能置换出单质铁 C.关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，锥形瓶内能观察到白色絮状沉淀 D.反应结束后，打开锥形瓶的橡胶塞，能观察到有红褐色沉淀产生 答案：B 解析：钠与水反应生成NaOH和氢气，生成的NaOH与氯化亚铁反应生成Fe(OH)2沉淀，剩余的少量钠优先与水反应，不会置换出单质铁，故选B。 5.如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。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中应预先加入的试剂是　　　　，A中反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 (2)实验开始时先将止水夹E　　　　(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是　　　　。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：　　　　　　　　　　　　　。 (4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)铁屑　Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑ (2)打开　H2 (3)关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3 解析：实验开始时先打开止水夹E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭止水夹E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH溶液反应。空气进入装置B后，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3。 课时测评18　铁的单质、氧化物和氢氧化物 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－11题，每小题3分，共33分) 题点一　铁的单质 1.(2025·江西抚州高一上检测)每年八月十五夜，一轮明月最圆时，中秋佳节家家赏月吃月饼。打开月饼包装盒，发现有一独立包装的铁粉小包，下列判断正确的是(　　) A.铁粉可以防止月饼受潮 B.铁粉可以吸附包装内的异味 C.铁粉可以防止月饼被氧化 D.铁粉可以使月饼低温保存 答案：C 解析：铁粉不能防止月饼受潮，A错误；铁粉没有吸附包装内异味的作用，B错误；铁粉是常用的还原剂，可以与空气中的氧气反应，防止氧气氧化月饼，C正确；铁粉没有帮助月饼低温保存的作用，D错误。 2.(2025·贵州毕节高一检测)把铁片放入下列溶液中，能发生化学反应并产生气体的是(　　) A.稀硫酸 B.Na2SO4溶液 C.NaOH溶液 D.蔗糖溶液 答案：A 解析：铁片与稀硫酸反应生成氢气，故A正确；铁与Na2SO4、NaOH溶液、蔗糖溶液不反应，故B、C、D错误。 3.下列变化通过一步反应不能直接完成的是(　　) A.FeFe3O4 B.NaNa2CO3 C.Na2O2NaOH D.NaNa2O2 答案：B 解析：A项反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；B项Na性质活泼，但不能通过一步反应直接转化为Na2CO3；C项反应为2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑；D项反应为2Na＋O2Na2O2。 4.铁粉在高温条件下可与水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是(　　) A.0.5 mol B.1 mol C.1.5 mol D.2 mol 答案：C 解析：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　Δm(固体) 3 mol 64 g n(Fe) 32 g 解得n(Fe)＝1.5 mol。 题点二　铁的氧化物 5.(2025·福建闽清高一检测)北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南。”磁石的主要成分是(　　) A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.CuFeS2 答案：C 解析：Fe3O4俗称磁性氧化铁，具有磁性，制指南针的磁石的主要成分是Fe3O4。 6.(2025·东莞高一检测)下列说法正确的是(　　) A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3 C.铁锈的主要成分是Fe2O3 D.Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物 答案：C 解析：赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为纯净物，不是混合物，D错误。 题点三　铁的氢氧化物 7.(2025·广西桂林高一期末)在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是(　　) A.生成物为氢氧化铁 B.该反应是化合反应 C.该反应是氧化还原反应 D.氢氧化亚铁作氧化剂 答案：D 解析：氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。 8.(2025·河北迁安高一检测)下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(CCl4是一种有机溶剂，密度比水大)(　　) 答案：D 解析：B项中CCl4密度比水大，应在下层，不能长时间观察到白色沉淀；D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。 9.铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，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 解析：铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3 价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。 10.(2025·湖南沅江高一检测)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。从分类角度分析，下列说法正确的是(　　) A.实验①②所涉及的物质均为电解质 B.实验①③发生的均为离子反应 C.实验②③均未发生氧化还原反应 D.实验①③制得的物质均为纯净物 答案：C 解析：实验①中铁与氯气都是单质，不是电解质，故A错误；实验①中铁与氯气反应生成氯化铁，不是离子间发生的反应，不属于离子反应，故B错误；实验②中氯化铁溶于水为物理变化，实验③中氯化铁滴入沸水中生成氢氧化铁胶体，没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，故C正确；实验③得到氢氧化铁胶体，属于混合物，故D错误。 11.(2025·江苏启东高一调研)铁有＋2价和＋3价两种价态，下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　) A.铁与稀硫酸反应 B.铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐 C.氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D.氢氧化铁受热分解 答案：D 解析：Fe与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，铁元素的化合价由0价升至＋2价，涉及铁元素价态变化，A不符合题意。Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4，铁元素的化合价发生变化，B不符合题意。白色氢氧化亚铁固体在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3，铁元素的化合价由＋2价升至＋3价，C不符合题意。氢氧化铁受热分解生成Fe2O3和水，反应前后铁元素的化合价均为＋3价，不涉及铁元素价态变化，D符合题意。 12.(9分)A～J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体，它们的相互转化关系如下图所示。 请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：B　　　；I　　　。 (2)反应①②③④中属于置换反应的是　　　　(填序号)。 (3)写出反应④的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)CuO　FeSO4　(2)①　(3)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 解析：根据A～J都是初中化学中的常见物质，D、E对维持自然界生命活动至关重要，所以D、E可能是水、氧气或二氧化碳中的两种，C是红色的金属单质，所以C是铜，A、B为黑色固体，高温会生成铜和D，A在足量的E中可以燃烧，所以A是木炭，B就是氧化铜，D就是二氧化碳，木炭和氧气反应会生成二氧化碳，所以E是氧气，二氧化碳和木炭会生成一氧化碳，所以F是一氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀，所以J是碳酸钙，一氧化碳和氧化铁会生成铁和二氧化碳，G是铁，铁和稀硫酸反应会生成硫酸亚铁和氢气，H是一种气体，所以H是氢气，I是硫酸亚铁。 13.(18分)氢氧化亚铁用于制颜料、药物，并用于催化剂、吸收剂和砷解毒剂等。制备Fe(OH)2时，最初产生的Fe(OH)2不稳定，易被空气中的氧气氧化，最终生成红褐色的Fe(OH)3，因而影响了实验效果。某化学兴趣小组同学设计出以下实验改进装置能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。 [A组实验]　已知：苯是一种密度小于钠的液体，空气不能溶解在苯中，且反应过程中苯不参加反应，装置如图。 (1)苯的作用为　　　　　　　。 将钠块加入试管中，可以观察到的现象为　　　　　　　　　　　　　。 [B组实验]　选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验，装置如图。 (2)实验时，先　　　　(填“打开”或“关闭”，下同)止水夹K，然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后，　　　　　　　止水夹K，制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持续一段时间不变色。白色沉淀能一段时间不变色的原因是　　　　　　　　　　　　　　。 [C组实验]　经查阅文献，该小组用如图装置设计：将一支三通管分别连接三支50 mL的注射器，在相应的连接处加玻璃活塞，实现装置的可控与密闭，以完成“一体三管装置”。 按图连接好装置，并检查装置的气密性。向注射器A中加入适量铁粉，并吸入少许蒸馏水；注射器B中吸入煮沸后冷却的稀硫酸，确保排尽空气；注射器C中吸入过量的新制的NaOH溶液。重新连接好装置。打开活塞1和活塞2，关闭活塞3，将注射器B中稀硫酸压入装有铁粉的A中，观察到有气泡产生。 (3)待其反应完毕后，　　　　　　　(描述活塞开闭情况)，将生成的FeSO4压入注射器C新制的NaOH溶液中，这时就可以看到有白色沉淀生成。接着还可取下注射器A，接上注射针头，在酒精灯上点燃收集到的氢气。 (4)对比A、B两组实验装置，C组实验装置改进后的优点除操作简单、现象更加明显、能长时间看到白色Fe(OH)2沉淀的存在外，该装置还可以演示Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的过程，具体操作方法是　　　　　　　，该过程发生反应的化学方程式为　　　　　　 　　　　　　　。 答案：(1)隔绝空气　钠块在苯层与硫酸亚铁溶液分界处上下跳动且产生气泡，最后钠块消失，下层溶液中有白色沉淀生成，且能持续一段时间不变色 (2)打开　关闭　稀硫酸与铁粉反应产生的H2排出了装置中的空气 (3)关闭活塞2，打开活塞1、活塞3 (4)将产生Fe(OH)2沉淀的注射器取下，吸入空气　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3 解析：(1)钠的密度小于水大于苯，钠与FeSO4溶液中的水反应产生氢气会推动钠在界面处跳动，且产生气泡，最后钠块消失，下层FeSO4溶液中有白色沉淀Fe(OH)2生成，且能持续一段时间不变色。(2)实验时，先打开止水夹K，铁粉和稀硫酸反应生成氢气将装置内的空气排尽，一段时间后，关闭止水夹K，利用氢气使试管内的压强增大，将FeSO4溶液压至NaOH溶液中反应制得白色Fe(OH)2沉淀。(3)待其反应完毕后，关闭活塞2，打开活塞1、活塞3，将生成的FeSO4压入注射器C中，就可以看到有白色沉淀生成。(4)C组实验装置改进后，将产生Fe(OH)2沉淀的注射器取下，吸入空气，该过程发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3，可以演示Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的过程。 学科网（北京）股份有限公司 $