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第1課時　鐵的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物
　
第三章　第一節(jié)　鐵及其化合物
1.結(jié)合生活中鐵制品的應(yīng)用，了解單質(zhì)鐵、鐵的氧化物的性質(zhì)及用途。
2.通過探究實驗，認(rèn)識鐵單質(zhì)與水蒸氣的反應(yīng)。　3.通過實驗掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學(xué)性質(zhì)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.結(jié)合生活中鐵制品的應(yīng)用，了解單質(zhì)鐵、鐵的氧化物的性質(zhì)及用途。
2.通過探究實驗，認(rèn)識鐵單質(zhì)與水蒸氣的反應(yīng)。　
3.通過實驗掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學(xué)性質(zhì)。
任務(wù)一　鐵的單質(zhì)
新知構(gòu)建
1．鐵的存在和冶煉
(1)存在
自然界中可以以______形態(tài)(隕鐵)存在，但主要以______價和_____價化合物的形態(tài)存在，地殼中含量居第____位，僅次于氧、硅和鋁。
(2)冶煉
工業(yè)煉鐵的原理是用還原法把鐵從鐵礦石中提煉出來，化學(xué)方程式(以Fe2O3為例)：__________________________。
2．鐵的物理性質(zhì)
鐵有延展性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，但其導(dǎo)電性不如銅和鋁，鐵還能被______吸引。
單質(zhì)
＋2
＋3
四
磁體
為什么鐵片是銀白色，而鐵粉卻是黑色？
提示：金屬小顆粒能反射光線。小顆粒的分布是非常混亂的，所以不能像鏡面一樣把入射光線定向地反射回去。入射光線進(jìn)到金屬小顆粒中，就像進(jìn)了“迷魂陣”，從一個小顆粒反射到另一個小顆粒，這樣反射過來又反射回去，光線越來越弱，很少按入射方向返回去，因此看上去是黑色的。
交流研討1
Fe2＋＋H 2↑
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe3O4
2FeCl3
棕黃
(4)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)
用燃著的火柴去點肥皂泡，觀察到的現(xiàn)象是肥皂泡燃燒，聽到爆鳴聲，證明生成了____，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。上述實驗裝置中，濕棉花的作用是________________________________。
H2
受熱時提供反應(yīng)所需的水蒸氣
用下列實驗裝置也可以探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)。
交流研討2
反應(yīng)開始時，應(yīng)先點燃_____處的酒精燈，其目的是___________________
_______，若點燃順序反了，可能有兩個后果
①____________________________________________________________；
②____________________________________________________________。
b
用水蒸氣排出裝置內(nèi)
的空氣
Fe與O2生成了Fe3O4，無法與水蒸氣反應(yīng)
Fe與水蒸氣反應(yīng)生成H2，在高溫下與空氣中的O2反應(yīng)可能發(fā)生爆炸
1．正誤判斷，錯誤的說明原因。
(1)由于鐵單質(zhì)性質(zhì)比較活潑，所以自然界中沒有游離態(tài)的鐵單質(zhì)：
______________________________________________________________。
(2)鐵與AgNO3、ZnCl2等鹽溶液均能發(fā)生反應(yīng)生成Fe2＋：
______________________________________________________________。
(3)分離鐵粉與銅粉的混合物時，只能用化學(xué)方法：
______________________________________________________________。
(4)由于鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，所以鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe(OH)3和H2：______________________________________________________________。
典題應(yīng)用
錯誤。隕石中含有游離態(tài)的鐵單質(zhì)
錯誤。鐵與ZnCl2溶液不能發(fā)生反應(yīng)
錯誤。用磁鐵也可以分離鐵粉與銅粉的混合物
錯誤。鐵與水蒸氣在高溫下反應(yīng)只能生成Fe3O4和H2
2．(教材改編題)某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實驗，并檢驗產(chǎn)物的性質(zhì)，請回答下列問題：
(1)A裝置的作用是_____________。
產(chǎn)生水蒸氣
B裝置中發(fā)生的反應(yīng)是 ，故A裝置的作用是產(chǎn)生水蒸氣。
(2)D裝置的作用是____________________________________________。
除去未反應(yīng)的水蒸氣，干燥H2
D裝置的作用是除去未反應(yīng)的水蒸氣，干燥H2。
(3)A、B兩個裝置中應(yīng)先點燃________處的酒精(噴)燈，點燃E處酒精燈之前應(yīng)進(jìn)行的操作是_______________________。
A
收集H2，并檢驗其純度
應(yīng)先點燃A處酒精燈，若先點燃B處酒精噴燈，B裝置中的Fe會與空氣中的O2反應(yīng)；點燃E處酒精燈之前要收集H2，并檢驗其純度。
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任務(wù)二　鐵的氧化物和氫氧化物
新知構(gòu)建
1．鐵的氧化物
(1)氧化亞鐵
①物理性質(zhì)：____色粉末，____溶于水。
②化學(xué)性質(zhì)
a．與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。
b．不穩(wěn)定，在空氣里受熱能氧化成Fe3O4。
黑
不
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
(3)四氧化三鐵
是一種復(fù)雜的化合物，是具有磁性的_____色晶體，俗稱_____________。
黑
磁性氧化鐵
(2)氧化鐵
①物理性質(zhì)：俗稱_______，______色粉末，______溶于水。
②化學(xué)性質(zhì)
與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：___________________________________。
③用途：Fe2O3常用作___________，赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料。
鐵紅
紅棕
不
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
紅色顏料
2．鐵的氫氧化物的性質(zhì)
(1)物理性質(zhì)
氫氧化亞鐵：_____色固體，____溶于水；
氫氧化鐵：_____色固體，_____溶于水。
白
不
不
紅褐
(2)化學(xué)性質(zhì)
①與酸的反應(yīng)
以鹽酸為例，寫出反應(yīng)的離子方程式。
Fe(OH)2：_____________________________________。
Fe(OH)3：_____________________________________。
②不穩(wěn)定性
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
Fe2O3＋3H2O
4Fe(OH)2＋O2
＋2H2O===4Fe(OH)3
3．鐵的氫氧化物的實驗室制備
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
現(xiàn)象 產(chǎn)生白色絮狀沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色沉淀 生成紅褐色沉淀
結(jié)論 在空氣中，F(xiàn)e(OH)2很不穩(wěn)定，極易轉(zhuǎn)化為__________
Fe(OH)3
制備Fe(OH)2的離子方程式是_________________________________；
制備Fe(OH)3的離子方程式是_________________________________。
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
如圖是制備氫氧化亞鐵的改進(jìn)裝置，思考并回答下列問題：
交流研討
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經(jīng)過__________，目的是________
_______。
(2)在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯(一種有機(jī)溶劑，難溶于水，密度比水小)的作用是______________________________________。
(3)將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液液面以下，其目的是______
__________________________________________。
加熱煮沸
的氧氣
隔絕空氣，防止生成的氫氧化亞鐵被氧化
加NaOH溶液時帶入空氣氧化Fe(OH)2
趕走溶解
防止滴
1．正誤判斷，錯誤的說明原因。
(1)Fe3O4中鐵的化合價有＋2和＋3價，是一種混合物：
______________________________________________________。
(2)Fe(OH)3不能利用化合反應(yīng)生成：
______________________________________________________________。
(3)因為Fe(OH)2易被氧化，所以在制備時要隔絕空氣：_______。
典題應(yīng)用
錯誤。Fe3O4中鐵的化合價有＋2和＋3價，是一種純凈物
錯誤。Fe(OH)3可以利用化合反應(yīng)生成： 4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O=== 4Fe(OH)3
正確
2．在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制得的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色。
(1)在試管Ⅰ里加入的試劑是__________________。
在試管Ⅱ里加入的試劑是_________________。
(2)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和
試管Ⅱ中加入試劑，塞緊塞子后的實驗步驟是______________________________________________________________。
(3)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是____________
_______________________________________________________。
稀H2SO4、鐵屑
　NaOH溶液
打開止水夾a，待Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣排凈裝置中的空氣后，再關(guān)閉止水夾a
試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入
歸納總結(jié)
制備Fe(OH)2實驗裝置的改進(jìn)
返回
隨堂達(dá)標(biāo)演練
√
1．下列關(guān)于鐵的敘述錯誤的是
A．純凈的鐵是光亮的銀白色金屬
B．鐵能被磁體吸引
C．鐵是地殼中含量最多的金屬元素
D．鐵具有延展性和導(dǎo)熱性，可制作炊具
鐵和稀硫酸反應(yīng)的離子方程式應(yīng)為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
√
2．下列有關(guān)鐵的說法不正確的是
A．鐵與水蒸氣的反應(yīng)中鐵為還原劑
B．鐵和稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
C．鐵在純氧中燃燒生成Fe3O4
D．工業(yè)上用CO在高溫條件下還原含F(xiàn)e2O3的礦石煉鐵
√
3．鐵與水蒸氣反應(yīng)實驗改進(jìn)前后的裝置如圖所示：
下列說法錯誤的是
A．將濕棉花改為浸水的尿不濕，酒精燈由單頭改為雙頭，可提供足量的水蒸氣
B．用具支試管可將試管口附近冷凝的水導(dǎo)出
C．將肥皂液改為吹泡泡水，收集H2的效果更好，點燃效果更明顯
D．改進(jìn)后，懸掛的磁鐵能吸引鐵粉，實驗過程中，我們能看到具支試管中有黑色固體不斷落下
4．下列有關(guān)鐵的化合物的說法不正確的是
A．Fe(OH)2不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的氧化性
B．FeO、Fe2O3均為堿性氧化物，均可與鹽酸反應(yīng)
C．Fe(OH)3可通過化合反應(yīng)得到，F(xiàn)e(OH)2則不能
D．Fe3O4為磁性氧化鐵，其中鐵的化合價為＋2和＋3
√
5．如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。
填寫下列空白：
B中盛有一定量的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_________________________ 。
(2)實驗開始時先將止水夾E________(填“打開”或“關(guān)閉”)，C中收集到氣體的主要成分是________。
鐵屑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
打開
H2
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：__________________________________
______________。
(4)拔去裝置B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：
___________________________________。
關(guān)閉止水夾E，使FeSO4溶液壓入B瓶
中進(jìn)行反應(yīng)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
實驗開始時先打開E，讓H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成，以便較長時間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關(guān)閉E，A中的FeSO4溶液沿豎直長導(dǎo)管進(jìn)入B瓶，與NaOH反應(yīng)。空氣進(jìn)入裝置B后，F(xiàn)e(OH)2被氧化為Fe(OH)3。
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課時測評
√
題點一　鐵的單質(zhì)
1．(2023·東莞高一調(diào)研)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(tuán)，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(tuán)”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
把鋼煅作或長或圓的葉子形狀，說明金屬鐵有良好的延展性，故A正確；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(chǎn)物純度，故B正確；金屬鐵在醋甕中密封保存，隔絕空氣，不能與氧氣反應(yīng)，故C錯誤；隔絕空氣，鐵與醋酸反應(yīng)生成醋酸亞鐵，故D正確。
√
2．(2023·福州高一檢測)常溫下，將鐵片放入下列溶液中，不發(fā)生反應(yīng)
的是
A．稀硫酸
B．氯水
C．氫氧化鈉溶液
D．硫酸銅溶液
鐵與稀硫酸反應(yīng)：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；氯水呈酸性、強(qiáng)氧化性，可以和鐵反應(yīng)；鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；鐵與氫氧化鈉溶液不發(fā)生反應(yīng)，C項符合題意。
3．(教材改編題)下列變化通過一步反應(yīng)不能直接完成的是
A．Fe―→Fe3O4 B．Na―→Na2CO3
C．Na2O2―→NaOH D．Na―→Na2O2
√
√
4．鐵粉在高溫條件下可與水蒸氣反應(yīng)，若反應(yīng)后得到的干燥固體質(zhì)量比反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量增加了32 g，則參加反應(yīng)的鐵粉的物質(zhì)的量是
A．0.5 mol B．1 mol
C．1.5 mol D．2 mol
√
題點二　鐵的氧化物
5．(2023·福建閩清高一檢測)北宋沈括的《夢溪筆談》對指南針已有詳細(xì)記載：“方家以磁石磨針鋒，則能指南。”磁石的主要成分是
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．CuFeS2
Fe3O4叫磁性氧化鐵，具有磁性，制指南針的磁石的主要成分是Fe3O4。
赤鐵礦、鐵銹的主要成分均是Fe2O3，A錯誤，C正確；Fe2O3為堿性氧化物，但不與水反應(yīng)，B錯誤；Fe3O4為化合物是純凈物，不是混合物，D錯誤。
√
6．(2023·東莞高一檢測)下列說法正確的是
A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3為堿性氧化物，可與水反應(yīng)生成Fe(OH)3
C．鐵銹的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中鐵元素有＋2價和＋3價，F(xiàn)e3O4是混合物
√
題點三　鐵的氫氧化物
7．(2023·河北定州高一檢測)在空氣中氫氧化亞鐵白色沉淀可轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀。關(guān)于該反應(yīng)的下列敘述中不正確的是
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
氫氧化亞鐵易與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵，該反應(yīng)既是化合反應(yīng)，又是氧化還原反應(yīng)，氫氧化亞鐵是還原劑，氧氣是氧化劑。
√
8．(2023·山東海陽高一段考)下列實驗操作能夠制取Fe(OH)2并能較長時間觀察到白色沉淀的是
B項中CCl4密度大，應(yīng)在下層，不能長時間觀察到白色沉淀；D項中的操作可防止氧氣氧化Fe(OH)2，能較長時間觀察到白色沉淀。
√
9．鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向濾液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘渣。上述沉淀和殘渣分別是
A．Fe(OH)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3
C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4
鐵與稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4，再與過量氨水反應(yīng)生成白色沉淀Fe(OH)2，在空氣中加熱Fe(OH)2，鐵元素被氧化為＋3 價，最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。
10．(2023·山東萊陽一中高一檢測)某學(xué)生以鐵絲和Cl2為原料進(jìn)行下列三個實驗。從分類角度分析，下列說法正確的是
A．實驗①②所涉及的物質(zhì)均為電解質(zhì)
B．實驗①③發(fā)生的均為離子反應(yīng)
C．實驗②③均未發(fā)生氧化還原反應(yīng)
D．實驗①③反應(yīng)制得的物質(zhì)均為純凈物
√
實驗①中鐵與氯氣都是單質(zhì)，不是電解質(zhì)，故A錯誤；實驗①中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，不是離子間發(fā)生的反應(yīng)，不屬于離子反應(yīng)，故B錯誤；實驗②中氯化鐵溶于水為物理變化，實驗③中氯化鐵水解生成氫氧化鐵膠體，沒有化合價變化，不屬于氧化還原反應(yīng)，故C正確；實驗③得到氫氧化鐵膠體，屬于混合物，故D錯誤。
11．(2023·湖北松滋高一段考)鐵有＋2價和＋3價兩種價態(tài)，下列有關(guān)反應(yīng)中不涉及鐵元素價態(tài)變化的是
A．鐵與稀硫酸反應(yīng)
B．鐵在氧氣中燃燒，其產(chǎn)物溶于鹽酸中可得到兩種鹽
C．氫氧化亞鐵是白色固體，在空氣中迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色
D．氫氧化鐵受熱分解
√
Fe與稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4和H2，鐵元素的化合價由0價升至＋2價，涉及鐵元素價態(tài)變化，A不符合題意。Fe在氧氣中燃燒生成Fe3O4，鐵元素的化合價發(fā)生變化，B不符合題意。白色氫氧化亞鐵固體在空氣中迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色，發(fā)生反應(yīng)：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，鐵元素的化合價由＋2價升至＋3價，C不符合題意。氫氧化鐵受熱分解生成Fe2O3和水，反應(yīng)前后鐵元素的化合價均為＋3價，不涉及鐵元素價態(tài)變化，D符合題意。
12．(2023·安徽長豐一中高一段考)A～J都是初中化學(xué)中的常見物質(zhì)，其中D、E對維持自然界生命活動至關(guān)重要，A、B為黑色固體，C是紅色金屬單質(zhì)，H為氣體，它們的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。
請回答下列問題：
(1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：B______；I______。
(2)反應(yīng)①②③④中屬于置換反應(yīng)的是________(填序號)。
CuO
FeSO4
①
(3)寫出反應(yīng)④的化學(xué)方程式：__________________________________。
根據(jù)A～J都是初中化學(xué)中的常見物質(zhì)，D、E對維持自然界生命活動至關(guān)重要，所以D、E可能是水、氧氣或二氧化碳中的一種，C是紅色的金屬單質(zhì)，所以C是銅，A、B為黑色固體，高溫會生成銅和D，A在足量的E中可以燃燒，所以A是木炭，B就是氧化銅，D就是二氧化碳，木炭和氧氣反應(yīng)會生成二氧化碳，所以E是氧氣，二氧化碳和木炭會生成一氧化碳，所以F是一氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會生成碳酸鈣沉淀，所以J是碳酸鈣，一氧化碳和氧化鐵會生成鐵和二氧化碳，G是鐵，鐵和稀硫酸反應(yīng)會生成硫酸亞鐵和氫氣，H是一種氣體，所以H是氫氣，I是硫酸亞鐵。
13．已知Fe3O4是一種復(fù)雜的化合物，其化學(xué)式可改寫為FeO·Fe2O3。對于Fe與水蒸氣反應(yīng)后的黑色物質(zhì)，有三個學(xué)習(xí)小組提出了三種不同的猜想，以下是小組同學(xué)進(jìn)行的實驗猜想與探究，請你根據(jù)小組的思路與提示完成相關(guān)空白。
實驗之前查閱資料得知Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN溶液時，溶液變成紅色，而Fe2＋遇KSCN溶液無明顯變化。
【猜想】甲組：黑色物質(zhì)是FeO；
乙組：黑色物質(zhì)是Fe3O4；
丙組：________________________________________________________。
黑色物質(zhì)是FeO和Fe3O4的混合物
【實驗探究】
丙組認(rèn)為一種簡單定性的方法即可判斷甲組的正誤：取生成的黑色物質(zhì)少許于燒杯中，加稀鹽酸使其完全溶解，再加________溶液以檢驗Fe3＋，觀察到溶液有無出現(xiàn)________現(xiàn)象即可判斷。
Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe2O3是紅棕色固體，F(xiàn)eO、Fe3O4是黑色物質(zhì)；黑色物質(zhì)若為純凈物，可能為FeO，也可能為Fe3O4，若是混合物，則為FeO和Fe3O4的混合物。 Fe3＋遇SCN－，溶液變?yōu)榧t色，所以向溶液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液無紅色現(xiàn)象出現(xiàn)，即可判斷無Fe3＋，即原黑色物質(zhì)為FeO。
KSCN
紅色
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