高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物优质学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物优质学案，共10页。学案主要包含了金属铁与水蒸气反应，金属与水反应的规律，铁的氧化物，铁的冶炼等内容，欢迎下载使用。



















核心知识点一：


一、铁


1. 铁


（1）原子结构


铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族。


（2）物理性质


纯铁是银白色金属，熔、沸点高，具有良好的延展性，是电和热的良导体，抗腐蚀性eq \a\vs4\al(强)，具有能被磁铁吸引的特性，具有金属的通性。


（3）化学性质


铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。





①与非金属单质的反应


②与水的反应


常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O（g）eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。


③与酸的反应





④与某些盐溶液CuSO4、FeCl3的反应


与CuSO4溶液反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。


与FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。


（4）工业上铁的冶炼：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。





二、金属铁与水蒸气反应


1. 装置图：





装置：①水蒸气发生


②水蒸气与铁粉反应


③检验产生的气体


2. 反应条件：红色的铁粉与水蒸气


3. 反应现象：有气体产生，吹起的肥皂泡遇火能够产生爆鸣声；灰黑色的粉末变成黑色的晶体。


4. 反应原理：3Fe＋4H2O（g）eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2


5. 结论：产生氢气和四氧化三铁





三、金属与水反应的规律


1. K、Ca、Na和冷水剧烈反应，生成可溶性碱和H2


2. Mg和冷水缓慢反应，与沸水迅速反应；Al与冷水难反应，与沸水能反应，生成不溶性碱和H2。


3. Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2


4. Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应





核心知识点二


四、铁的氧化物


（1）物理性质





（2）化学性质


①稳定性： Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，受热能氧化为Fe3O4。


②与酸反应：FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。分别写出它们与盐酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。


（3）Fe3O4理解


①从化学式来看，Fe3O4可变式为Fe2O3·FeO


②Fe3O4属于纯净物


③从元素的化合价了看，Fe有+2、＋3价


④从氧化性还原性来看，+3价铁的氧化性较强，+2价铁的还原性较强。


⑤从跟酸（H+）的化学反应来看，例如


Fe3O4+8HCl=2FeCl3+ FeCl2+4H2O


Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4 H2O


将Fe3O4变式为Fe2O3·FeO，一些化学方程式或者离子方程式的书写就变的比较容易





五、铁的冶炼


1. CO还原氧化铁Fe2O3


（1）反应原理：Fe2O3+3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2


（2）反应步骤


①检查装置的气密性


②装入药品并固定装置


③向玻璃内通入一氧化碳气体


向玻璃内通入一氧化碳气体


目的是排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合可能会发生爆炸


④给氧化铁加热


⑤停止加热


⑥待试管冷却后停止通一氧化碳


目的：防止生成的铁重新被氧化


防止石灰水倒吸，玻璃管炸裂


CO：早出晚归


酒精灯：迟到早退


（3）实验现象：


①红棕色的固体逐渐变成黑色


②澄清的石灰水变浑浊。


（4）化学方程式


Fe2O3+3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2


Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O


2. 工业炼铁


（1）设备：高炉


（2）炼铁的原料：


铁矿石：提供铁元素


焦炭：①提供热源、维持炉温


②制还原剂


石灰石：制造炉渣


提供氧气


（3）炼铁的原理：Fe2O3+3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2


在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。


（4）尾气的处理


尾气的成分含有CO，必须加以处理，方法有：


①用气球收集


②点燃


（5）检验实验中产生了铁：


①用磁铁吸引（物理方法）


②加盐酸或硫酸


（化学方法）


③加硫酸铜溶液


（化学方法）


3. 使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼


（1）热分解法：有些不活泼的金属仅用热分解法就能制得。


（2）电解法：在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解即熔融盐或氧化物的方法来冶炼。


（3）热还原法，多数金属的冶炼过程属于热还原发。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。








核心知识点一：





下列属于铁的物理性质的是（ ）


A. 铁在潮湿的空气中生锈


B. 铁投入盐酸中产生气泡


C. 铁是电和热的良导体


D. 铁放入CuSO4溶液中表面变成红色


【答案】C


【解析】A. 铁在潮湿的空气中生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应，属于化学变化，显示的是化学性质。


B. 铁投入盐酸中产生气泡，是铁与盐酸反应生辰氯化亚铁和氢气，属于化学变化，表现出化学性质


C. 铁是电和热的良导体，属于物理性质


D. 铁放入CuSO4溶液中表面变成红色，是铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜单质。属于化学变化，表现出化学性质。


【考点】铁的化学反应








将铁片放入下列溶液中，溶液的质量减少的是（ ）


A. 稀H2SO4


B. FeSO4溶液


C. CuSO4溶液


D. 稀HCl


【答案】C


【解析】A. Fe与稀H2SO4反应，生成硫酸亚铁和氢气，开始的溶液是稀硫酸，反应后溶液是硫酸亚铁，当物质的量相同时，硫酸亚铁的质量比硫酸的大，所以溶液的质量是增大的。


B. Fe与FeSO4溶液不反应，所以溶液质量不变。


C. Fe与CuSO4溶液反应，生成硫酸亚铁和铜单质，反应前的溶液是硫酸铜，反应后的溶液是硫酸亚铁，当物质的量相同时，硫酸铜的质量比硫酸亚铁的质量大，所以溶液的质量是减少的。


D. Fe与稀HCl反应，生成氯化亚铁和氢气，反应前溶液是盐酸，反应后溶液是氯化亚铁，当物质的量相同时，盐酸的质量是小于氯化亚铁的质量的，所以溶液的质量是增大的。


【考点】铁的相关化学性质





核心知识点二：





判断正误


①在一氧化碳还原氧化铁的实验中，实验结束后应该先停止加热，冷却后再停止通CO（ ）


②工业炼铁是在高温下，利用焦炭的还原性把铁从铁矿石中还原出来（ ）


【答案】①√②×


【解析】①在一氧化碳还原氧化铁的实验中，实验结束后应该先停止加热，冷却后再停止通CO。目的：防止生成的铁重新被氧化，防止石灰水倒吸，玻璃管炸裂


②工业炼铁是在高温下，利用一氧化碳的还原性把铁从铁矿石中还原出来


【考点】铁的冶炼








下列变化过程不属于金属冶炼的是（ ）


A. 电解氧化铝


B. 铁在氧气中燃烧


C. 金属氧化物与焦炭在高温下反应


D. 高温下CO还原CuO


【答案】B


【解析】使金属矿物变成金属的过程，叫做金属的冶炼。B属于燃烧。


【考点】金属的冶炼。








关于铁的三种氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）的下列叙述中正确的是（ ）


A. 铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同


B. 都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水


C. 氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁


D. 四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物


【答案】C


【解析】FeO中的Fe是+2价，Fe2O3中的Fe是+3价，Fe3O4中的Fe是+2、+3价，所以A是错误的。B中FeO、Fe2O3是碱性氧化物，Fe3O4不是碱性氧化物，故B错；氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁，C是正确的。四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种纯净物，所以D错


【考点】铁的氧化物








（答题时间：25分钟）


一、选择题：本题包括12小题，每小题4分，共48分。


1. 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


2. 下列关于铁矿石的说法正确的是（ ）


A. 赤铁矿的主要成分是四氧化三铁


B. 铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同


C. 硫铁矿可用于生产铁和硫酸


D. 铁的含量褐铁矿大于赤铁矿


3. 关于氧化铁和氧化亚铁的下列叙述中不正确的是（ ）


A. 都是碱性氧化物


B. 都能与酸反应生成盐和水


C. 都能与水反应生成氢氧化物


D. 都能被一氧化碳还原为铁


4. 在高温下用一氧化碳还原m克氧化铁得n克铁，氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为（ ）


A.


B.


C.


D.


5. 氧化铁和氧化铜的固体混合粉末Xg，高温下用足量的一氧化碳还原，得到金属混合物2.4 g，将生成的二氧化碳气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生5 g白色沉淀，则X的值为（ ）


A. 2.45


B. 3.20


C. 4.00


D. 7.40


6. 金属单质A可发生以下反应。试推断：





（1）写出下列物质的化学式（B写主要成分）：


A________、B________、C________、D________、E________。


（2）写出反应③和⑤的离子方程式：


③________________________________________________________________________；


⑤________________________________________________________________________。














1.【答案】C


【解析】赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。


2.【答案】C


【解析】铁矿石有多种：赤铁矿俗称铁红（主要成分是Fe2O3）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·nH2O）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、硫铁矿（主要成分是FeS2）等，而铁锈的主要成分为氧化铁；硫铁矿与氧气反应得到氧化铁和二氧化硫可用于炼铁和制作硫酸。


3.【答案】C


【解析】氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。


4.【答案】B


【解析】设铁的相对原子质量为x，


Fe2O3+3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+3CO2


2x+48 2x


m n


x＝


5.【答案】B


【解析】有关的化学反应：


Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2、CuO＋COCu＋CO2、CO2＋Ca（OH）2===CaCO3＋H2O；二氧化碳的物质的量＝5 g÷100 g·ml－1＝0.05 ml，1 ml一氧化碳可结合氧化物中的1 ml氧原子，生成1 ml二氧化碳，氧化物中氧元素的质量＝0.05 ml×16 g·ml－1＝0.80 g，金属氧化物的质量为2.40 g＋0.80 g＝3.20 g，即X＝3.20。


6.【答案】（1）Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2


（2）Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑


【解析】推断题的解题思路：根据物质的物理性质（特别是色、态）和化学性质（相互转化关系、反应条件等），找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。


重难点
题型
分值
重点
1. 掌握铁的化学性质及化学方程式；


2. 铁的氧化物及铁的冶炼。
填空和选择
6-8分
难点
1. 金属铁的化学性质及铁的冶炼
O2
常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3


点燃时：3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4
Cl2
2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3
S
Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS
酸
化学方程式或现象
稀H2SO4
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
稀HNO3
Fe不足
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O
Fe过量
3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
浓HNO3、浓H2SO4
常温下钝化
氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2
＋3
＋2、＋3
溶解性
都不溶于水