第三章第一節(jié)

第一課時(shí)鐵的單質(zhì)、鐵的氧化物與氫氧化物知識(shí)點(diǎn)一鐵的單質(zhì)鐵的氧化物知識(shí)點(diǎn)二鐵的氫氧化物目錄索引

素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.會(huì)從宏觀上依據(jù)物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)列舉含鐵元素的典型物質(zhì),并會(huì)用化學(xué)方程式和離子方程式正確表示這些物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì),培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)。2.通過對(duì)鐵、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究,加深學(xué)生對(duì)反應(yīng)規(guī)律的認(rèn)識(shí),提高學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的能力,培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)科素養(yǎng)。三個(gè)反應(yīng):Fe與O2、Cl2、水蒸氣的反應(yīng)三種氧化物:FeO、Fe2O3、Fe3O4的重要性質(zhì)兩種氫氧化物:Fe(OH)2、Fe(OH)3一種物質(zhì)的制備:Fe(OH)2的制備知識(shí)點(diǎn)一鐵的單質(zhì)鐵的氧化物基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)1.鐵的存在與性質(zhì)(1)鐵的存在與冶煉①鐵元素的存在②鐵的冶煉a.我國(guó)在春秋初年就掌握了冶鐵技術(shù)。戰(zhàn)國(guó)中期以后,鐵制工具在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。b.工業(yè)煉鐵的原理是用

的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。

隕鐵+2、+3氧、硅、鋁還原(2)鐵的性質(zhì)①鐵的物理性質(zhì)鐵有

性和

性。鐵能

,但該性質(zhì)不如銅和鋁。鐵能被磁體吸引。

可用于鑒別或分離,如分離

鐵粉和銅粉②鐵的化學(xué)性質(zhì)a.鐵與非金屬單質(zhì)、酸、鹽溶液的反應(yīng)延展導(dǎo)熱導(dǎo)電Fe2+Fe3+b.實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)裝置操作現(xiàn)象用燃著的火柴點(diǎn)燃肥皂液,聽到

聲

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

鐵不能與冷水和熱水反應(yīng)

在高溫下,鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成

和

,化學(xué)方程式為

爆鳴

四氧化三鐵

氫氣3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22.鐵的氧化物(1)物理性質(zhì)的比較化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗

稱-

顏色和狀態(tài)

色粉末

色粉末

色晶體

鐵的價(jià)態(tài)

價(jià)

價(jià)

+2價(jià)、+3價(jià)水溶性

(2)化學(xué)性質(zhì)①穩(wěn)定性:FeO不穩(wěn)定,在空氣中受熱生成

。

②與酸反應(yīng):FeO、Fe2O3都屬于

,分別與強(qiáng)酸(如鹽酸)反應(yīng)的離子方程式為

、

。

鐵紅磁性氧化鐵黑紅棕黑+2+3不溶不溶不溶Fe3O4堿性氧化物

FeO+2H+══Fe2++H2OFe2O3+6H+══2Fe3++3H2O名師點(diǎn)撥常見的鐵礦磁鐵礦(主要成分為Fe3O4),赤鐵礦(主要成分為Fe2O3),黃鐵礦(主要成分為FeS2)。教材拓展自然界中元素的含量名師點(diǎn)撥工業(yè)煉鐵的反應(yīng)①C+O2(足量)CO2;②CO2+C2CO;③3CO+Fe2O32Fe+3CO2。特別提醒鐵與O2反應(yīng)(1)常溫下:鐵在潮濕的空氣中被腐蝕生成鐵銹的主要成分為Fe2O3·xH2O。(2)點(diǎn)燃時(shí):鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4:3Fe+2O2Fe3O4。教材拓展金屬與水反應(yīng)的規(guī)律1.K、Ca、Na與冷水劇烈反應(yīng),生成可溶性堿和H2。2.Mg和冷水緩慢反應(yīng),與沸水迅速反應(yīng);A1與冷水難反應(yīng),與沸水能反應(yīng),生成不溶性堿和H2。3.Zn、Fe、Sn、Pb與高溫水蒸氣反應(yīng),生成不溶性氧化物和H2。4.Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水反應(yīng)。深度思考Fe3O4可以寫作FeO·Fe2O3,試寫出Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的離子方程式。提示

Fe3O4+8H+══Fe2++2Fe3++4H2O。

重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1鐵單質(zhì)的性質(zhì)例1(教材改編題)“嫦娥五號(hào)”帶回了月球樣品,主要為月壤,月壤顆粒中含有豐富的鐵元素。鐵在一定條件下與下列物質(zhì)反應(yīng),產(chǎn)物中存在+3價(jià)鐵元素的是(

)A.氯氣 B.硫酸銅 C.稀硫酸 D.濃鹽酸A解析

鐵在氯氣中加熱生成氯化鐵:2Fe+3Cl22FeCl3,故A正確;鐵與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng):Fe+CuSO4══FeSO4+Cu,故B錯(cuò)誤;鐵與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng):Fe+H2SO4══FeSO4+H2↑,故C錯(cuò)誤;濃鹽酸具有弱氧化性,能與Fe發(fā)生置換反應(yīng)生成+2價(jià)鐵,故D錯(cuò)誤。圖解要點(diǎn)

鐵與不同物質(zhì)反應(yīng)的價(jià)態(tài)變化

[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2024·浙江杭州高一檢測(cè))下列有關(guān)金屬及其化合物的說法正確的是(

)A.鈉在空氣中燃燒生成白色固體Na2O2B.過量鐵粉在氯氣中燃燒,可以生成FeCl2C.鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2D.鐵在潮濕的空氣中不發(fā)生任何反應(yīng)C解析

鈉在空氣中燃燒的產(chǎn)物是過氧化鈉,過氧化鈉是淡黃色固體,故A錯(cuò)誤;氯氣的氧化性較強(qiáng),無論鐵粉是否過量,鐵在氯氣中燃燒均生成FeCl3,故B錯(cuò)誤;鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2,故C正確;鐵在潮濕的空氣中會(huì)生銹形成Fe2O3,故D錯(cuò)誤。思維模型

從元素價(jià)態(tài)角度認(rèn)識(shí)鐵的化學(xué)性質(zhì)

探究角度2鐵的氧化物例2(2024·山東濟(jì)南高一檢測(cè))下列關(guān)于鐵的氧化物說法錯(cuò)誤的是(

)A.鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體B.四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物,它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2+和Fe3+C.FeO在空氣中加熱生成Fe2O3D.工業(yè)上常使用鐵的氧化物作為原料冶煉鐵C解析

鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體,如氧化鐵是紅棕色固體,氧化亞鐵和四氧化三鐵都是黑色固體,故A正確;四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物,可看作是由FeO、Fe2O3組成的化合物,它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2+和Fe3+,B正確;FeO在空氣中加熱生成Fe3O4,故C錯(cuò)誤;工業(yè)上常使用鐵的氧化物作為原料,用一氧化碳冶煉鐵,故D正確?！咀兪皆O(shè)問】(1)區(qū)分氧化亞鐵、四氧化三鐵的最簡(jiǎn)單方法是什么?(2)鐵元素的三種氧化物都能與酸反應(yīng)生成鹽和水,它們都是堿性氧化物嗎?若不是,請(qǐng)說明理由。提示

利用磁鐵吸引,能被吸引的為四氧化三鐵。

提示

氧化鐵、氧化亞鐵屬于堿性氧化物,四氧化三鐵不是堿性氧化物,因?yàn)樗难趸F與酸反應(yīng)生成兩種鹽——鐵鹽和亞鐵鹽。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]關(guān)于氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵三種氧化物的下列說法不正確的是(

)A.鐵元素化合價(jià)不完全相同B.氧元素的化合價(jià)完全相同C.氧化亞鐵俗稱鐵紅,為紅棕色固體D.鐵在氧氣中燃燒的產(chǎn)物為黑色固體C解析

鐵的三種氧化物中氧元素的化合價(jià)完全相同,都為-2價(jià);鐵元素的化合價(jià)不完全相同,氧化鐵中鐵為+3價(jià),氧化亞鐵中鐵為+2價(jià),四氧化三鐵中鐵為+2價(jià)和+3價(jià)。氧化鐵俗稱鐵紅,是一種紅棕色的固體;鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵,是一種黑色固體。思維模型

從物質(zhì)中鐵元素的價(jià)態(tài)認(rèn)識(shí)鐵的氧化物

知識(shí)點(diǎn)二鐵的氫氧化物基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)1.鐵的氫氧化物的生成與轉(zhuǎn)化——實(shí)驗(yàn)3-1在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液,然后各滴入一定量的NaOH溶液。(1)FeCl3溶液和NaOH溶液混合

用于Fe3+的檢驗(yàn)現(xiàn)象:

;

化學(xué)方程式:

;

離子方程式:

。

產(chǎn)生紅褐色沉淀

FeCl3+3NaOH══Fe(OH)3↓+3NaClFe3++3OH-══Fe(OH)3↓

(2)FeSO4溶液和NaOH溶液混合

用于Fe2+的檢驗(yàn)現(xiàn)象:

。

化學(xué)方程式:

;

。

生成白色絮狀沉淀,迅速變成灰綠色,一段時(shí)間后變成紅褐色

FeSO4+2NaOH══Fe(OH)2↓+Na2SO4

4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)32.Fe(OH)2與Fe(OH)3的性質(zhì)

類別Fe(OH)2Fe(OH)3顏色

紅褐色

推斷題中的常見信息溶解性

化學(xué)性質(zhì)還原性

—不穩(wěn)定性隔絕空氣加熱:Fe(OH)2FeO+H2O2Fe(OH)3

與鹽酸或稀硫酸反應(yīng)(離子方程式)

白色

難溶于水難溶于水在空氣中迅速被O2氧化

Fe2O3+3H2OFe(OH)2+2H+══Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+══Fe3++3H2O深度思考教材中描述“鐵有兩種氫氧化物,它們可以分別由相對(duì)應(yīng)的可溶性鹽與堿溶液反應(yīng)而制得”。能否利用上面實(shí)驗(yàn)方法在空氣中制備氫氧化亞鐵?提示

不能。因?yàn)樯傻臍溲趸瘉嗚F會(huì)迅速被氧化。

教材拓展成功制取氫氧化亞鐵的四個(gè)關(guān)鍵(1)Fe2+極易被空氣中的氧氣氧化,所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配。(2)為了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要盡可能除去O2。(3)為了防止滴加NaOH溶液時(shí)帶入空氣,可將吸有NaOH溶液的長(zhǎng)滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再擠出NaOH溶液。(4)為防止Fe2+被氧化,還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有機(jī)物(如苯),以隔絕空氣。重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1鐵的氫氧化物的性質(zhì)例1向含有1molFeSO4的溶液中投入一小塊金屬鈉,反應(yīng)完全后,濾出沉淀并洗滌,然后在空氣中灼燒沉淀得到的固體物質(zhì)是(

)A.FeO B.Fe C.Fe(OH)3 D.Fe2O3D解析

金屬鈉投入溶液中生成氫氧化鈉和氫氣,氫氧化鈉與FeSO4溶液反應(yīng)生成Fe(OH)2,在空氣中灼燒Fe(OH)2沉淀時(shí),Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3,Fe(OH)3再分解生成Fe2O3和H2O。【變式設(shè)問】(1)上述溶液中投入金屬鈉反應(yīng)可觀察到的現(xiàn)象是什么?(2)寫出在空氣中灼燒沉淀的化學(xué)方程式。

提示

鈉浮在水面上四處游動(dòng),熔化成銀白色的小球,發(fā)出“嘶嘶”的響聲,在溶液中產(chǎn)生白色沉淀,迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色。提示

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。

[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2024·北京海淀區(qū)高一檢測(cè))在空氣中氫氧化亞鐵白色沉淀可轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀。下列關(guān)于該反應(yīng)的敘述不正確的是(

)A.生成物為氫氧化鐵 B.該反應(yīng)是化合反應(yīng)C.該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng) D.氫氧化亞鐵做氧化劑D解析

由題意可知,氫氧化亞鐵白色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀,生成物是氫氧化鐵,故A正確;題中轉(zhuǎn)化符合化合反應(yīng)的特征,該轉(zhuǎn)化涉及的反應(yīng)是化合反應(yīng),故B正確;該反應(yīng)中有元素化合價(jià)變化,是氧化還原反應(yīng),故C正確;在4Fe(OH)2+2H2O+O2══4Fe(OH)3中,氫氧化亞鐵做還原劑,O2做氧化劑,故D錯(cuò)誤。探究角度2Fe(OH)2的制備例2(2024·河南鄭州高一檢測(cè))化學(xué)小組設(shè)計(jì)如圖所示的裝置用來制取Fe(OH)2并觀察其在空氣中被氧化時(shí)的顏色變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6mol·L-1的硫酸,其他試劑任選。填寫下列空白:(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是

,A中反應(yīng)的離子方程式是

。

鐵屑

Fe+2H+══Fe2++H2↑(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先將止水夾E

(填“打開”或“關(guān)閉”),C中收集到的氣體的主要成分是

。

(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過程:

。(4)拔去B裝置中的橡皮塞,使空氣進(jìn)入,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

打開

H2關(guān)閉止水夾E,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,A中壓強(qiáng)增大,把FeSO4溶液壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3解析

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先打開止水夾E,讓生成的H2把A、B裝置中的空氣排出,讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成,以便較長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2的顏色。H2充滿B裝置后關(guān)閉止水夾E,A中的FeSO4溶液沿豎直長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入B裝置中與NaOH反應(yīng)。圖解要點(diǎn)

解答還原性氣體(H2)保護(hù)法制備Fe(OH)2的思維流程

第一步:打開止水夾E,打開分液漏斗的活塞,滴入稀硫酸,利用生成的氫氣排盡裝置A、B中的空氣第二步:關(guān)閉止水夾E,裝置A中氣壓增大,將A中液體(硫酸亞鐵溶液)壓入B中與NaOH溶液反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀【變式設(shè)問】(1)如果去除C裝置,B中的氫氧化亞鐵沉淀能否長(zhǎng)時(shí)間存在?(2)該題第(3)小題操作后為什么燒瓶A中的溶液能夠進(jìn)入裝置B?提示

不能?？諝庵械难鯕鈺?huì)從導(dǎo)氣管進(jìn)入裝置B,從而使其中的氫氧化亞鐵被氧化。提示

關(guān)閉止水夾E,產(chǎn)生的氫氣使燒瓶A內(nèi)壓強(qiáng)增大,在氣壓作用下FeSO4溶液被壓入B中進(jìn)行反應(yīng)。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]實(shí)驗(yàn)室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2,為了使生成的產(chǎn)物不容易被氧化,下列做法不正確的是(

)A.配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一層植物油,以隔絕空氣C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí),膠頭滴管尖嘴不能伸入溶液內(nèi)D.產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后,不能振蕩試管C解析

FeCl2溶液和燒堿溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配,且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣,確保Fe(OH)2在無氧環(huán)境中生成,A正確;在FeCl2溶液的上面加一層植物油,可以隔絕空氣,B正確;向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí),要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氫氧化鈉溶液在滴入時(shí)接觸空氣而溶有氧氣,C錯(cuò)誤;產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后,若振蕩試管,會(huì)增大沉淀與空氣接觸的機(jī)會(huì),使沉淀更易被氧化,D正確。歸納總結(jié)

制備Fe(OH)2的兩種方法

學(xué)以致用?隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)題組1鐵的存在與鐵單質(zhì)的性質(zhì)1.(2024·山東威海高一檢測(cè))中國(guó)早在春秋時(shí)期已掌握冶鐵技術(shù)。下列關(guān)于鐵的敘述正確的是(

)A.純鐵為灰黑色B.鐵銹的主要成分為Fe3O4,不能保護(hù)內(nèi)層金屬C.鐵在干燥的空氣里不易被氧化D.在加熱條件下鐵與氯氣反應(yīng)生成FeCl2和FeCl3C解析

純鐵為銀白色,鐵粉為黑色,A錯(cuò)誤;鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O,不是Fe3O4,B錯(cuò)誤;鐵在干燥的空氣里不易被氧化,在潮濕的空氣中易被氧化而腐蝕,C正確;氯氣具有強(qiáng)氧化性,能把變價(jià)金屬氧化到最高價(jià),鐵與氯氣反應(yīng)只能生成FeCl3,D錯(cuò)誤。2.鐵在一定條件下的反應(yīng)如圖所示。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻?(1)晉代的《抱樸子》中有記載“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”,這已成為現(xiàn)代濕法冶金的先驅(qū)。曾青就是膽礬,即五水硫酸銅。將鐵放在膽礬溶液(古人稱為膽水)中,可以得到金屬銅,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(2)工業(yè)上,向500~600℃的鐵屑中通入Cl2生產(chǎn)FeCl3,每生產(chǎn)1kgFeCl3,消耗Cl2的物質(zhì)的量為

(計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù))。

(3)實(shí)現(xiàn)Fe轉(zhuǎn)化為Fe2+,可選用___________________________________________

(填化學(xué)式)溶液。

(4)高溫下,Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。Fe+CuSO4══FeSO4+Cu

9.23mol

HCl(或H2SO4、FeCl3、CuSO4等)(合理即可)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2解析

(1)將鐵放在膽礬溶液(古人稱為膽水)即硫酸銅溶液中,可以得到金屬銅,化學(xué)方程式為Fe+CuSO4══FeSO4+Cu。(3)Fe→Fe2+說明Fe被氧化,可選用鹽酸、稀硫酸、FeCl3溶液、CuSO4溶液等氧化劑。(4)鐵粉在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)生成H2和Fe3O4,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。題組2鐵的氧化物3.(2024·云南昆明高一檢測(cè))中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的科學(xué)家宣布,“祝融號(hào)”火星車探地雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)顯示在其所在的烏托邦平原地表下方大約35米處,存在著大量神秘的多邊形楔形物?；鹦峭獗硎羌t色的,這是因?yàn)榛鹦潜砻婧写罅康?

)A.氧化銅 B.氧化鐵 C.碳酸鈣 D.四氧化三鐵B解析

氧化銅是黑色的,A不符合題意;氧化鐵是紅棕色的,B符合題意;碳酸鈣是白色的,C不符合題意;四氧化三鐵是黑色的,D不符合題意。4.鐵的氧化物在自然界中有著廣泛的應(yīng)用。有關(guān)鐵的氧化物的說法不正確的是(

)A.赤鐵礦的主要成分是Fe2O3,Fe2O3是紅棕色的,常用作紅色油漆和涂料C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水,但都能與鹽酸反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D.FeO不溶于水,不屬于堿性氧化物D解析

FeO不溶于水,但能與酸反應(yīng)生成鹽和水,屬于堿性氧化物。

題組3鐵的氫氧化物的性質(zhì)及制備5.有關(guān)鐵及其化合物的說法錯(cuò)誤的是(

)A.鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在B.由圖示操作可制取Fe(OH)2C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反應(yīng)制得D.Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明,能發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)A解析

隕鐵中