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第一節 鐵及其化合物
第1課時：鐵的單質
第三章 鐵 金屬材料
鐵單質的物理性質
01
鐵單質的化學性質
02
學習目標
1.了解鐵元素在自然界中的存在形態、與人體健康的關系，體會化學對人類生活的重要意義；從我國古代應用鐵的化學史感受中華民族在科技發展進程中的貢獻,增強文化自信。
2.能用氧化還原反應原理進一步認識鐵的化學性質， 基于實驗事實寫出鐵與水蒸氣反應的化學方程式，并用于解釋生產中簡單的化學問題，培養安全意識。
3.結合應用實例，將鐵的性質的知識運用于解決生產、生活中簡單的化學問題，強化性質決定用途的觀念。
生活中的“鐵”
鐵軌
水龍頭
郵輪
生活中的“鐵”
鐵塔
剪刀
鐵絲
刀子
鐵單質的物理性質
鐵單質的物理性質
鐵元素的存在
鐵單質的物理性質
活動一、鐵元素的存在
任務一、閱讀教材P63-64頁內容，思考鐵元素在自然界的存在有何特點？
①人類在四千五百年前就開 始使用 鐵器， 鐵是目 前產量 最大，使用最廣泛的金屬。
②人類最早使用的鐵，是來自太空的隕鐵。鐵在自然界中可以像隕鐵中的鐵那樣以單質形態存在，但主要是以+2 價和+3 價化合物的形態存在于礦石中。
隕鐵
赤鐵礦
磁鐵礦
黃鐵礦
鐵單質的物理性質
③鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位
【結論】鐵在自然界中可以像隕鐵中的鐵那樣以單質的形式存在，但是主要還是以化合物的形式存在于礦石中。
鐵單質的物理性質
任務二、閱讀教材P66頁“資料卡片”內容，思考人體與鐵元素有何關系？
①鐵在成人體中的含量為4～5g，是人體必需微量元素中含量最多的一種。
②人體內的鐵化合物主要分為兩類，即功能性鐵和儲存鐵。功能性鐵參與氧的運輸，
其余的鐵與一些酶結合，分布于身體各器官。
③體內缺鐵將會導致人的記憶能力、免疫能力和對溫度的適應能力等生理功能下降。
如果體內的鐵不足以供給生命活動的需要，就會發生貧血。
④為了滿足生理需要，成人每天鐵的適宜
攝入量為15～20mg。動物內臟、肉類、魚
類、蛋類等動物性食物中的鐵容易被吸收。
鐵單質的物理性質
活動二、鐵單質的物理性質
任務一、觀察生鐵的樣品，閱讀教材P65頁第一自然段，思考鐵具有
哪些物理性質？
①銀白色、有金屬光澤的固體，熔沸點高（熔點1535℃，
沸點2750℃），密度7.86 g cm-3，鐵有延展性、導電性
和導熱性，但其導電性不如銅和鋁。
②鐵能被磁體吸引。因此可以用
磁鐵吸引的方法證明某物質中是
否含有鐵。
③金屬鐵的熔沸點和密度明顯高于金屬鈉，當然其硬度也比鈉高的多。
鐵單質的物理性質
任務二、問題探究：為什么鐵器時代晚于銅器時代？
①自然界中鐵單質的儲量少于銅單質；
②鐵的活動性比銅強。
對應訓練
【典例1】下列有關物質的性質與用途對應關系錯誤的是（ ）
A．鐵粉具有還原性，可作食品的抗氧化劑
B．小蘇打可溶于水，可作糕點的膨松劑
C．臭氧具有強氧化性，可作食品的殺菌劑
D．維生素C具有還原性，可作食品的抗氧化劑
B
【解析】Fe粉具有還原性，易和空氣中的氧氣反應，可用作食品袋中的抗氧化劑，故A不選；小蘇打加熱分解會產生二氧化碳，可作糕點的膨松劑，物質的性質與用途對應關系錯誤，故B選；臭氧是一種強氧化性的氣體，具備強有力的殺菌消毒功效，可作食品的殺菌劑，故C不選；維生素C又名抗壞血酸，具有酸性和強還原性，可用作食品抗氧化劑，故D不選；正確答案是B。
對應訓練
【典例2】純凈鐵的物理性質有：①光亮的銀白色　②黑色　③在潮
濕的空氣中易被腐蝕　④有延展性　⑤能導電導熱　⑥硬而脆　⑦
能被磁鐵吸，引易被磁化（ ）
A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦
C．①③⑤⑦ D．全部
B
【解析】純凈的鐵為銀白色固體，具有很強的抗腐蝕能力，具有延展性，能導電導熱，能被磁鐵吸，引易被磁化；只有①④⑤⑦符合題意，故答案選B。
鐵單質的化學性質
鐵單質的化學性質
活動一、鐵單質與鈉單質性質比較
任務一、聯系金屬鈉的性質，結合鐵的原子結構示意圖（原子序數為
26）和教材P65頁“思考與討論”，思考金屬鐵具有哪些化學性質？填
寫表格內容。
①鐵原子結構特點：

失去2e-
失去3e-
Fe
Fe3+
Fe2+
【結論】鐵原子可失去2個電子生成Fe2+，也可失去3個電子生成Fe3+。且穩定性：
Fe3+>Fe2+。
鐵單質的化學性質
現象：劇烈燃燒、火星四射、放出大量的熱、生成黑色固體
原理：
3Fe + 4O2 Fe3O4
鐵在氧氣中的燃燒
鐵單質的化學性質
【現象】：
劇烈燃燒、產生棕褐色的煙
【原理】：
Fe + Cl2 FeCl3
鐵在氯氣中的燃燒
鐵單質的化學性質
②金屬鐵與金屬鈉化學性質比較
鐵 鈉
非金屬單質（Cl2、O2、S）
酸（非氧化性如HCl）
鹽溶液(CuSO4)
水
Fe + 2HCl = FeCl2+ H2↑
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2↑
2Na + CuSO4+2H2O = Na2SO4+ Cu(OH)2+ H2↑
Fe + CuSO4= FeSO4+ Cu
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
3Fe + 4O2 Fe3O4
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
Fe + S FeS
4Na + O2= 2Na2O、2Na + O2 Na2O2
2Na + Cl2 2NaCl
2Na + S Na2S
鐵單質的化學性質
任務二、問題探究：鐵在反應中有+2和+3的變價，那么是什么在決定
生成物中鐵元素的化合價呢？請舉例說明。
①在反應中鐵元素的化合價是由氧化劑的氧化性強弱決定的。強氧化劑（如氯氣）
將鐵氧化成+3價，弱氧化劑（如硫單質）將鐵氧化成+2價。
②鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產物是
Fe3O4。
③Fe與Br2反應生成FeBr3，但與I2反應時生成FeI2，通過這一事實可以說明Br2的氧化性比I2強。
對應訓練
【典例1】列敘述正確的是(　　)
A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬
B．鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3
C．純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化
D．足量的鐵在氯氣中燃燒生成FeCl2和FeCl3
【解析】A. 在冶金上，把鐵歸為黑色金屬，但純鐵為銀白色，故A不選；B. 鐵在硫蒸氣中燃燒生成FeS，故B不選；C. 由于純鐵不易形成原電池，所以純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化，故C選；D. 鐵在氯氣中燃燒只生成FeCl3，不會生成FeCl2，故D不選。故選C。
C
對應訓練
【典例2】下列有關鐵及其化合物的說法中不正確的是 (　　)
A．工業上在高溫下用CO還原含Fe2O3的鐵礦石煉鐵
B．鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4
C．工業上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸
D．氯化鐵溶液有較強氧化性，故可用作凈水劑
【解析】常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中發生鈍化現象，阻止反應進行，工業上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，故C正確；氯化鐵有氧化性，但不是用作凈水劑的原因，凈水是利用鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，能吸附懸浮的雜質凈水，故D錯誤。
D
鐵單質的化學性質
活動二、探究鐵與水的反應
鐵單質的化學性質
任務一、問題探究：通過鈉和水的反應，可知水是一-種較弱的氧化劑。
結合生活常識以及以下材料，預測水能氧化鐵嗎
材料：在鋼鐵廠的生產中，熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必
須進行充分的干燥處理，不得留有水(如圖3 4)。
【答案】生活經驗告訴我們，在常溫下，鐵與水是不發生反應的。根據材料，在高溫下，鐵可能與水發生反應。
鐵單質的化學性質
任務二、結合教材P66頁“思考與討論”，思考鐵與水反應有何特點？
分析該裝置的實驗原理，并根據實驗現象判斷可能的生成物。
【實驗現象】蒸發皿中產生大量的肥皂泡，放出的氣體能點燃，或會發出爆鳴聲，反應后試管內固體仍為黑色。
【原理分析】根據氣體檢測結果，證明為氫氣；反應后試管內固體仍為黑色，說明不是氧化鐵或氫氧化鐵，因此可能是四氧化三鐵。
【驗證產物】驗證固體是否是四氧化三鐵方法：試管冷卻后，利用磁鐵在試管外側吸一吸。若固體被吸引，證明固體是四氧化三鐵。
鐵單質的化學性質
【溫馨提示】若鐵無剩余，該檢驗方法是正確的，若鐵有剩余，該法則有缺陷。更好的解決方案待到學完鐵的氧化物，我們再來設計。
【實驗結論】Fe與冷水、熱水不反應，Fe與H2O(g)高溫下反應的產物是Fe3O4，而不是Fe2O3。3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2(置換反應)
【實驗說明】濕棉花受熱可以提供反應所需的水蒸氣；酒精燈上加防風罩可以保證集中加熱，以達到較高的反應溫度；肥皂液在該實驗中可以起到“收集”氫氣的作用。
鐵單質的化學性質
【實驗探究】實驗裝置的改進。
【答案】①改變水蒸氣的生成方式
②氫氣的收集方式。如下圖：
裝置可以有哪些改進點？
對應訓練
【典例1】某學習小組按如圖所示實驗，下列組員的認識一定不合理
的是（ ）
A．甲同學認為試管b中收集到的氣體
可點燃，且產生淡藍色火焰
B．乙同學認為試管a中生成的黑色固
體可能為四氧化三鐵
C．丙同學認為用鹽酸溶解固體生成物
所得溶液有顏色
D．丁同學認為將少量還原鐵粉放入試管中，加適量的水，加熱也
可實現該反應
D
對應訓練
【解析】鐵與水蒸氣在高溫下反應生成氫氣，故b管收集到的為氫氣，可燃，發生淡藍色火焰，A正確；鐵與水蒸氣在高溫下反應黑色的四氧化三鐵，留在試管a中，B正確；生成的四氧化三鐵可溶于鹽酸生成氯化鐵和氯化亞鐵溶液，都有顏色，C正確；要實現該反應，鐵只能和水蒸氣在高溫下反應，D錯誤；故選D。
對應訓練
【典例2】用如圖所示裝置進行Fe與水蒸氣反應的實驗，下列有關說
法正確的是（ ）
A．實驗時，先點燃酒精噴燈再點燃酒精燈
B．反應中H2O作氧化劑，發生反應的化學
方程式為2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2
C．干燥管中加入的固體干燥劑
可以是無水氯化鈣
D．收集反應產生的氣體選用裝置②
C
對應訓練
【解析】A．實驗時，應先用水蒸氣排出裝置中的空氣，即先點燃酒精燈再點燃酒精噴燈，A錯誤；B．鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，B錯誤；C．氫氣是中性氣體，可以用堿石灰干燥，C正確；D．收集的是氫氣，密度比空氣小，應用向下排氣法，選用裝置c，D錯誤；故選C。
鐵單質的化學性質
活動三、鐵的冶煉及應用
任務一、自然界中的鐵主要以+2和+3價化合物的形態存在于礦石中，結合教材P64頁第二自然段人類冶鐵歷史，思考如何把鐵從鐵礦石中提煉出來呢？
①我國目前發現最早的人工治鐵制品是甘肅靈臺出土的春秋初年秦國的銅柄鐵
劍，這說明春秋初年我國已掌握了治鐵技術。
鐵單質的化學性質
③工業煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。如高爐煉鐵。
②戰國中期以后，鐵制工具在
社會生產中發揮了巨大的作用。
【原理】用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。
【反應】C + O2 CO2
CO2 + C 2CO
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2
鐵單質的化學性質
任務二、問題探究：網上曾流傳出一段視頻，有網友竟用吸鐵石從麥片
中吸出了鐵粉，結合所學知識和教材P66頁“資料卡片”內容談談你有
何看法？
①營養麥片中添加鐵粉的目的：一是利用鐵粉與氧氣的反應抗氧化,保持
麥片新鮮；二是利用鐵粉和胃酸發生反應，生成亞鐵離子，被人體吸收
補鐵。
鐵單質的化學性質
②因為添加鐵粉的含量極少，所以抗氧化效果可能并不佳。
③通過吃鐵粉補充鐵元素的做法并不科學，因為胃酸濃度不高，鐵粉并不能完
全被溶解，吸收率很低。
④結論，營養麥片中添加適量鐵粉不存在危害。但益處不大。
這是商家的營銷手段而已。
⑤教材P66頁“資料卡片”—人體中的鐵元素：為了滿足生理需要，成人每天鐵的適
宜攝入量為15~20mg。動物內臟、肉類、魚類、蛋類等動物性食物中的鐵容易被吸
收。一般蔬菜中鐵的含量較少，吸收率也低，但我國膳食中一般食用蔬菜量很大，
仍為鐵的重要來源。我國已經實施在某些醬油中加入鐵強化劑的措施，以減少缺
鐵性貧血問題的發生。必要時，我們可以根據醫生建議補充一些補鐵口服液。
對應訓練
【典例1】高爐煉鐵的主要反應為Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，下列對該
反應的說法正確的是（ ）
A．Fe2O3是氧化劑 B．CO中碳元素被還原
C．Fe的化合價升高 D．該反應是置換反應
【解析】A． Fe的化合價從+3價降低為0，得電子，被還原，Fe2O3是氧化劑，故A正確；B． CO中碳元素的化合價從+2價升高為+4價，被氧化，故B錯誤；C． Fe的化合價從+3價降低為0，故C錯誤；D． 置換反應是一種單質與一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物，該反應不是置換反應，故D錯誤；故選A。
A
對應訓練
【典例2】下列有關鐵及其化合物的說法中不正確的是 (　　)
A．工業上在高溫下用CO還原含Fe2O3的鐵礦石煉鐵
B．鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4
C．工業上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸
D．氯化鐵溶液有較強氧化性，故可用作凈水劑
【解析】常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中發生鈍化現象，阻止反應進行，工業上可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，故C正確；氯化鐵有氧化性，但不是用作凈水劑的原因，凈水是利用鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，能吸附懸浮的雜質凈水，故D錯誤。
D
1.有關鐵的敘述中不正確的是（ ）
A．鐵能被磁鐵吸引 B．人體的血紅蛋白中含有鐵元素
C．在空氣中能劇烈燃燒 D．鐵能與水蒸氣反應
【解析】A.鐵能被磁鐵吸引，A項說法正確；B. 人體的血紅蛋白中含有鐵元素，B項說法正確C. 鐵在氧氣中能劇烈燃燒，在空氣中不燃燒。故C項錯誤；D. 鐵能與水蒸氣在高溫條件下反應生成四氧化三鐵和氫氣，故D說法正確；故答案為C。
C
2.我國宋代《開寶本草》中記載了中藥材鐵華粉的制作方法：“取鋼煅
作葉，如笏或團，平面磨錯令光、凈，以鹽水灑之，于醋甕中陰處埋
之一百日，鐵上衣生，鐵華成矣。”下列說法錯誤的是（ ）
A．“取鋼煅作葉，如笏或團”說明金屬鐵有較好的延展性
B．“平面磨錯令光、凈”的目的是除去表面的鐵銹
C．“鐵上衣生”的原因是鐵被氧氣氧化
D．中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵
【解析】A．把鋼煅作或長或圓的葉子形狀，說明金屬鐵有良好延展性，故A正確；B．中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵，故開始要除去鐵銹，防止三價鐵影響產物純度，故B正確；C．金屬鐵在醋甕中密封保存，隔絕空氣，不能與氧氣反應，故C錯誤；D．隔絕空氣，鐵與醋酸反應生成醋酸亞鐵，故D正確。
C
3.高爐煉鐵的生產中，下列說法正確的是(　　)
A．焦炭和一氧化碳都是還原劑
B．采用富氧空氣可以得到純鐵
C．加石灰石的目的主要是為了得到CO2
D．用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦
【解析】高爐煉鐵的生產中，焦炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳再和焦炭反應生成一氧化碳，一氧化碳還原鐵的氧化物，在反應中焦炭和一氧化碳是還原劑，A正確；采用富氧空氣是為了焦炭能充分燃燒，B不正確；加石灰石的目的主要是為了造渣，C不正確；黃鐵礦中鐵的含量低，一般不用于冶煉生鐵，D不正確。
A
4.鐵在一定條件下與Cl2、O2、S反應的產物分別為FeCl3、Fe3O4、FeS，
下列有關說法正確的是(　　)
A．三種非金屬單質中，S的氧化性最弱
B．等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉移的電子數相等
C．反應生成的三種產物都只具有氧化性
D．反應生成的三種產物都是易溶于水的固體
【解析】根據反應后鐵元素的價態，可知S的氧化性最弱，A項正確；反應產物中鐵元素的價態不同，等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉移的電子數不相等，B項錯誤；Fe3O4和FeS中含有＋2價的鐵元素，也具有一定的還原性，C項錯誤；Fe3O4和FeS難溶于水，D項錯誤。
A
存在形態
物理性質
化學性質
用途
化合態
游離態
熔沸點高、導熱、導電、延展性、可以被磁鐵吸引
與O2、Cl2、S反應與H2O反應與酸反應與鹽反應
還原劑
脫氧劑
第1課 鐵的單質

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