高中化学人教版 (2019)必修 第一册铁及其化合物第1课时导学案

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第1课时 铁的单质
◆知识点一 铁元素的存在和铁的冶炼
1．存在
（1）人类最早使用的铁，是来自太空的 陨铁 。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以 单质 形态存在，但主要是以+2价和+3价 化合物 的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于 氧、硅和铝，居第四位。
（2）我国目前发现最早的人工治铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的 铜柄铁剑 ，这说明春秋初年我国已掌握了治铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。如高炉炼铁。
（3）重要的铁矿石主要成分的化学式：
赤铁矿_Fe2O3__；磁铁矿_Fe3O4__；褐铁矿_2Fe2O3·3H2O__；菱铁矿_FeCO3__；黄铁矿_FeS2__。
（4）铁在成人体中的含量为4～5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的铁化合物主要分为两类，即 功能性 铁和 储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。为了满足生理需要，成人每天铁的适宜摄入量为15～20mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。
2．冶炼
工业炼铁的原理：3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
知识拓展
1.工业冶炼铁的原料：赤铁矿和焦碳
2.工业冶炼铁的反应原理
①还原剂的生成：C+O2(足量)CO2 C+CO2 2CO
②铁矿石的还原：Fe2O3 + 3CO2Fe+3CO2
即学即练
1．下列说法正确的是
A．地壳中含量最多的金属为Fe
B．赤铁矿的主要成分为
C．所有合金的硬度都比组成合金的纯金属小
D．多数合金的熔点一般比其组成金属的熔点低
【答案】D
【解析】A．地壳中含量最多的金属是铝(Al)，而非铁(Fe)，A错误；
B．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe3O4是磁铁矿的主要成分，B错误；
C．合金的硬度通常比组成它的纯金属更大，C错误；
D．合金的熔点一般低于其组成金属的熔点(如焊锡比纯锡、铅熔点低)，D正确；
故选D。
2．下列说法正确的是
A．铁合金的熔点比纯铁高B．铁的大规模冶炼在铝之后
C．炼铁时焦炭转化为作还原剂D．废旧铁制品直接填埋处理
【答案】C
【解析】A．合金的硬度比纯铁高，但熔点比其成分熔点低，故A错误；
B．铁、铜、铝三种金属中，铝的活动性最强，故铝使用的年代最晚，铜的活动性最弱，故铜使用的年代最早，故三种金属使用年代由早到晚的顺序是铜、铁、铝，故B错误；
C．在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳；二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳；一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应生成铁，铁矿石炼铁时的还原剂为CO，故C正确；
D．对于废旧铁制品的处理，‌应当采取更加环保和资源化的方式，‌因此日常生活中的废旧铁制品直接回收处理，可以减少对自然资源的消耗，‌还能有效保护环境，‌促进循环经济的发展，故D错误；
故选C。
8．下列有关描述中正确的是
A．铁是比较活泼的金属，在自然界中只能以化合态的形式存在
B．维生素C与补铁剂(含亚铁离子)同服有助于铁元素的吸收，推知维生素C具有氧化性
C．铝与氧化铁发生的铝热反应需要加热才能进行，推知该反应为吸热反应
D．电解熔融氧化铝制铝单质时，冰晶石的作用是降低氧化铝的熔点，减少冶炼过程的能耗
【答案】D
【解析】A．铁是比较活泼的金属，在自然界主要以+2和+3价化合物的形态存在于矿石中，但铁在自然界中也可以像陨铁中铁以单质形态存在，故A错误；
B．Fe2+以还原性为主，容易被氧化，维生素C与补铁剂同服有助于铁元素吸收，维生素C可以防止亚铁离子被氧化，推知维生素C具有还原性，故C错误；
C．铝与氧化铁发生铝热反应虽然需要加热，但加热的目的是达到反应的温度，停止加热后，该反应能继续发生，说明该反应为放热反应，故C错误；
D．电解氧化铝制铝单质时，加入冰晶石目的是作助溶剂，使难熔化的氧化铝在较低温度下能溶解在熔融的冰晶石中，减少冶炼过程的能耗，故D正确；
答案为D。
◆知识点二 物理性质
（1）纯净的铁是光亮的银白色，有金属光泽的固体，熔沸点高（熔点1535℃，沸点2750℃），密度7.86 g‧‧cm-3，铁有延展性、导电性和导热性，但其导电性不如铜和铝。
（2）铁能被磁体吸引。因此可以用磁铁吸引的方法证明某物质中是否含有铁。
（3）金属铁的熔沸点和密度明显高于金属钠，当然其硬度也比钠高的多。
（4）铁的物理性质应用：
①铁丝：利用了金属铁的延展性和强度。
②避雷针：利用了金属铁的导电性。
③锅：利用了金属铁的导热性。
④机械工件、钢轨：利用了金属铁的硬度和强度。
知识拓展
铁片是银白色，而铁粉却是黑色的原因
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。
即学即练
4．纯净铁的物理性质有
①光亮的银白色 ②黑色 ③在潮湿的空气中易被腐蚀 ④有延展性 ⑤能导电导热 ⑥硬而脆 ⑦能被磁铁吸引，易被磁化
A．①③④⑤⑦B．①④⑤⑦C．①③⑤⑦D．全部
【答案】B
【解析】纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸引，易被磁化；只有①④⑤⑦符合题意，故答案选B。
5．下列关于铁的说法正确的是
A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属
B．铁在硫蒸气中燃烧生成
C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化
D．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在
【答案】C
【解析】A．纯铁为银白色金属，冶金工业上将铁归为黑色金属，故A错误；
B．硫为弱氧化剂，则Fe在硫蒸气中燃烧生成FeS，故B错误；
C．Fe不易失去电子，且纯铁中的杂质相对较少，则纯铁的抗腐蚀能力相当强，铁在干燥的空气里不易被氧化，故C正确；
D．Fe在自然界中既有游离态又有化合态，故D错误；
本题答案C。
6．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．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性
C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳的铁有游离态也有化合态
D．纯铁的抗蚀能力相当强，在干燥的空气里不易被氧化
【答案】C
【解析】A．纯净的铁是光亮的银白色金属，正确；
B．铁是强磁性物质，在磁场作用下被磁化，正确；
C．铝是地壳中含量最多的金属元素，铁第二位，错误；
D．纯铁加上周围的空气又是干燥的，不能形成原电池，因此不会发生电化学腐蚀，故抗蚀能力很强，正确。
◆知识点三 铁的化学性质
铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物；而铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物。
1．化学性质
（1）与非金属反应
（2）与酸反应
（3）与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
（4）铁与水蒸气的反应
3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
2．人体中的铁元素
人体内的含铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。人体缺铁，就会发生贫血。我国已实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施。
易错提醒
（1）铁与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋
（2）铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化，钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。若加热可继续反应。
即学即练
7．下列物质反应后，一定有价铁的是
①过量的Fe与反应 ②Fe与稀硝酸反应 ③Fe与S反应 ④溶于盐酸中
A．①B．①④C．①②③D．全部
【答案】B
【解析】① Cl2为强氧化剂，与Fe反应生成FeCl3（+3价铁），即使Fe过量，固态反应中FeCl3不会被还原，故①一定生成+3价铁；
② Fe与稀硝酸反应产物取决于浓度和Fe的量。若Fe过量，可能生成Fe2+（如Fe(NO3)2），因此不一定有+3价铁，不符合题意；
③ S的氧化性较弱，与Fe反应生成FeS（Fe为+2价），无+3价铁，错误；
④ Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3（+3价铁），必然存在+3价铁，正确；
故选B。
8．下列化合物中，不能由单质直接化合而得到的是
A．HClB．FeCl2C．FeCl3D．Na2O2
【答案】B
【解析】A．氢气与氯气在光照或点燃条件下直接化合生成HCl，A不符合题意；
B．氯气具有强氧化性，与铁直接反应生成FeCl3而非FeCl2，FeCl2无法由单质直接化合得到，B符合题意；
C．铁在氯气中燃烧生成FeCl3，可直接化合得到，C不符合题意；
D．钠在氧气中燃烧生成Na2O2，可直接化合得到，D不符合题意；
故选B。
9．下列各实验说法正确的是
A．用图1装置制取Fe(OH)2，a处止水夹应先关闭，反应一段时间后再打开
B．取图2实验结束后的固体溶于过量稀盐酸中，检出溶液中含有Fe2+和Fe3+，则可证明生成的氧化物是Fe3O4
C．图3实验将H2端导管点燃伸入装满Cl2的集气瓶内后，出现白雾，火焰呈苍白色
D．图4中溶液变红，氯水呈酸性
【答案】C
【解析】A．打开止水夹a，在试管A中Fe与稀H2SO4发生置换反应产生FeSO4、H2，产生的H2将试管A中空气排出，并通过导气管进入试管B中，排出NaOH溶液中的空气，然后关闭a处止水夹，反应产生的H2使A中气体压强增大，使得FeSO4与试管B中NaOH溶液发生复分解反应制取得到Fe(OH)2白色沉淀，由于处于H2气体环境，因此可以较长时间看到Fe(OH)2，故用图1装置制取Fe(OH)2，a处止水夹应先打开，反应一段时间后再关闭，A错误；
铁与高温水蒸气反应实验
实践应用
10．用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是
A．化学反应
B．用坩埚钳夹住燃着的火柴点燃肥皂泡
C．从酒精灯的作用分析，加热湿棉花的温度比加热铁粉的温度低
D．炽热的铁水注入模具之前，模具必须做充分的干燥处理
【答案】A
【解析】A．铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式应为，A错误；
B．该反应产生氢气，氢气可燃烧，可用坩埚钳夹住燃着的火柴点燃肥皂泡(氢气混在肥皂泡中)，若听到爆鸣声等可验证有氢气生成，B正确；
C．加热湿棉花是为了提供水蒸气，温度不需要太高，加热铁粉是为了让铁与水蒸气在高温下反应，所以加热湿棉花的温度比加热铁粉的温度低，C正确；
D．炽热的铁水注入模具之前，模具必须充分干燥，否则铁与水蒸气反应生成氢气会有爆炸危险，D正确；
故选A。
11．在一定条件下采用如下装置用铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物，进一步还原可以得到超细铁粉(加热和夹持装置已略去)。装置如图，下列说法正确的是
A．装置C的作用是提供水蒸气
B．装置A中发生反应：
C．收集到气体时(标况下)，则A中固体增重
D．可以用磁铁检验该反应是否完全
【答案】C
【分析】B装置提供水蒸气，A中铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，C装置防倒吸，D装置收集氢气。
【解析】A．装置C的作用防倒吸，装置B提供水蒸气，故A错误；
B．铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，装置A中发生反应：，故B错误；
C．收集到氢气时(标况下)，参加反应的水的物质的量为0.04ml，铁结合氧原子的物质的量为0.04ml，所以A中固体增重，故C正确；
D．铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁，铁、四氧化三铁都能被磁铁吸引，不能用磁铁检验该反应是否完全，故D错误；
选C。
12．红热的铁与水蒸气反应及其部分产物的验证实验装置如图所示，夹持装置已略去，下列有关该实验的说法错误的是
A．浓硫酸的作用是干燥生成的气体
B．实验过程中，可观察到盛有氧化铜的硬质玻璃管中固体颜色由红色变为黑色
C．实验过程中，干燥管中无水硫酸铜由白色变为蓝色，是由于氢气与氧化铜反应生成的水使其变蓝
D．该实验中涉及的反应不一定均为氧化还原反应
【答案】B
【解析】A．浓硫酸的作用为吸收氢气中混有的水蒸气，防止对后续实验造成干扰，A正确；
B．盛有氧化铜的硬质玻璃管中发生反应，黑色的氧化铜被氢气还原为红色的铜，B错误；
C．干燥管中无水硫酸铜由白色变为蓝色，是由于氢气与氧化铜反应生成的水使其变蓝，发生反应,C正确；
D．为非氧化还原反应，D正确；
故选B。
考点一 铁的存在、性质和用途
【例1】在冶金行业中通常把铁称为“黑色金属”。下列说法正确的是
A．纯铁块呈黑色B．生铁是铁矿石经热分解法冶炼而得的
C．铁制容器能贮存浓硝酸D．铁用作避雷针是利用了铁的导热性
【答案】C
【解析】A．黑色金属，是指铁、锰、铬三种金属的统称，与黑色金属相对的是有色金属。事实上纯净的铁及铬是银白色的，A错误；
B．铁矿石与一氧化碳反应冶炼生铁，为热还原法，B错误；
C．铁遇冷的浓硝酸会产生钝化现象，所以可以铁制容器贮存浓硝酸，C正确；
D．铁可以导电，可用作避雷针，D错误；
故选C。
易错辨析
铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在。这种说法不对，因为单质铁存在于陨石中。
【变式1-1】铁在地壳中的含量位居第四位，下列关于铁的叙述中错误的是( )
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
解析 地壳中元素含量排序为氧、硅、铝、铁、钙，因此地壳中含量最多的金属元素是铝，C错误。
【变式1-2】下列关于铁及其化合物的叙述中，不正确的是
A．陨铁中含有游离态铁B．铁强化酱油可减少缺铁性贫血问题
C．铁不能与水反应D．菠菜、木耳、动物内脏等食品富含铁元素
【答案】C
【解析】A．陨铁中铁元素以铁单质形式存在，含有游离态铁，A正确；
B．Fe3+不易吸收，Fe2+易吸收，故在酱油中加入铁强化剂(如FeSO4)，以减少缺铁性贫血问题的发生，B正确；
C．高温下，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，C错误；
D．铁是人体必需的微量元素，食用富含铁元素的食品，如菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄和动物内脏等，可以补充人体所需的铁元素，D正确；
故答案为C。
考点二 铁的化学性质
【例2】含铁物质的“价-类”二维图如图。下列叙述错误的是
A．c在湿空气中能转化为dB．a和e的溶液能发生化合反应
C．b在空气中加热会生成黑色固体D．分别在稀硫酸中加入a、b、c都会生成e
【答案】D
【分析】a是Fe单质，b是 FeO，c是Fe(OH)2，d是Fe(OH)3，e是Fe2(SO4)3；
【解析】A．Fe(OH)2在湿空气中被氧化Fe(OH)3，方程式为：4 Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3，A正确；
B．Fe与Fe2(SO4)3可以发生化合反应生成FeSO4，方程式为：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，B正确；
C．FeO不稳定，在空气中加热会生成黑色固体Fe3O4，C正确；
D．Fe、FeO、Fe(OH)2与稀硫酸反应都生成FeSO4，D错误；
答案选D。
易错提醒
(1)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(2)铁分别与氯气和盐酸反应所得产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
(3)Fe与Br2反应生成FeBr3，但与I2反应时生成FeI2，通过这一事实可以说明Br2的氧化性比I2强。
【变式2-1】潮汕中秋拜月娘，月饼必不可少。每个月饼的包装盒里往往有两包化学试剂，生石灰和铁粉，它们的作用分别是
A．干燥剂、脱氧剂（还原剂）
B．脱氧剂（还原剂）、干燥剂
C．与CO2反应、干燥剂
D．都做干燥剂，干燥更充分
【答案】A
【解析】A．生石灰具有吸水性，能做干燥剂，Fe粉能与氧气反应，消耗包装袋中的氧气故用作脱氧剂，A正确；
B．CaO不与氧气反应，不能用作脱氧剂(还原剂)，铁粉用作脱氧剂和干燥剂，B错误；
C．包装袋中的生石灰主要是作为干燥剂而不是与CO2反应，铁粉用作脱氧剂和干燥剂，C错误；
D．铁粉除了做干燥剂外还用做脱氧剂，D错误；
故答案选A。
【变式2-2】向稀与稀的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且曲线中每一段只对应一个反应。下列说法正确的是
A．A点溶液中存在和
B．原混合溶液中和的浓度比为
C．
D．AB段发生的反应为置换反应
【答案】B
【分析】由坐标图可知，OA段，发生反应：；AB段，发生反应：；BC段，发生反应：。OA段，，则，，，；AB段，，BC段，，，消耗。
【解析】A．由分析可知，OA段，发生反应：；则A点溶液中存在，无，A错误；
B．由分析可知，混合溶液中，则电离产生的为，，则原混合溶液中和的浓度比为，B正确；
C．为三段总共消耗的铁粉，则，C错误；
D．由分析可知，AB段发生的反应为：，属于化合反应，D错误；
故选B。
考点三 铁与水蒸气反应的实验
【例3】为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计了如下实验装置，虚线框处用来检验生成的气体。下列说法中正确的是
A．球形干燥管中可加入固体
B．反应后，乙装置中固体颜色由黑变为红棕色
C．虚线框处应选择丙装置，现象为灼热的黑色螺旋状固体变红
D．取适量乙中冷却后的固体，用稀盐酸溶解，滴加KSCN溶液，溶液不一定变红
【答案】D
【分析】甲装置提供水蒸气，乙装置是铁和水蒸气反应，其反应的方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，球形干燥管中加入的为干燥剂，用于干燥氢气，方框内用于检测氢气和CuO的反应，据此解答。
【解析】A．球形干燥管中加入的为干燥剂，用于干燥氢气，吸水性较差，可以选择碱石灰等，故A错误；
B．高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，四氧化三铁为黑色固体，故B错误；
C．氢气的密度比空气的密度小，虚线框处宜选择装置丁，实验时将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入试管中，变色的物质为氧化铜，氧化铜和氢气加热条件下反应生成铜和水，因此可观察到铜丝由黑色变为红色，故C错误；
D．乙中铁粉可能不能完全反应，用稀盐酸溶解，铁粉可能和铁离子反应，滴加KSCN溶液，溶液不一定变红，故D正确；
答案选D。
易错提醒
Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。
【变式3-1】颗粒大小达到纳米级的单质铁俗称“纳米铁”，用途很广泛。下列说法不正确的是
A．“纳米铁”在一定的溶剂中可以发生丁达尔效应
B．“纳米铁”处理硝态氮生成的过程中作还原剂
C．“纳米铁”与水蒸气在高温下反应生成红棕色粉末
D．“纳米铁”可在氩气氛围中保存
【答案】C
【解析】A．“纳米铁”颗粒大小为1~100nm，与胶体粒子大小相近，“纳米铁”在一定的溶剂中形成的分散系属于胶体，可以发生丁达尔效应，故A正确；
B．硝酸根生成氮气，N化合价降低，“纳米铁”中Fe为0价，在反应中化合价升高，为还原剂，故B正确；
C．“纳米铁”中Fe为0价，Fe与水蒸气在高温条件下生成黑色四氧化三铁，故C错误；
D．铁易被氧化，可在氩气氛围中保存，故D正确；
故答案为C。
【变式3-2】某学习小组按如图所示实验，下列组员的认识一定不合理的是( )
A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰
B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C.丙同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
D.丁同学认为将少量还原铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应
【答案】 D
【解析】 铁与水蒸气在高温下反应生成氢气，故b管收集到的为氢气，可燃，发生淡蓝色火焰，A正确；铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的四氧化三铁，留在试管a中，B正确；生成的四氧化三铁可溶于盐酸生成氯化铁和氯化亚铁溶液，都有颜色，C正确；要实现该反应，铁只能和水蒸气在高温下反应，D错误。
基础达标
一、单选题
1．（24-25高一上·广东佛山·期中）民以食为天，美食使生活更美好，下列说法错误的是
A．盐焗鸡中含有属于盐
B．姜撞奶制作过程中用到的牛奶属于溶液
C．大良磞砂制作时需要小苏打，小苏打溶于水会吸收热量
D．月饼包装袋中加入适量铁粉作抗氧化剂，利用了铁粉的还原性
【答案】B
【解析】A．盐是由金属阳离子或铵根离子和酸根离子构成的化合物，则盐焗鸡中含有的属于盐，A正确；
B．牛奶为胶体，其分散质粒子直径在1~100nm之间， B错误；
C．小苏打为碳酸氢钠，溶于水会吸收热量， C正确；
D．铁粉具有还原性，能被氧化而发挥抗氧化作用，则月饼包装袋中加入适量铁粉作抗氧化剂，利用了铁粉的还原性，D正确；
故选：B。
2．（23-24高一上·浙江丽水·期末）下列事实不能用“组成和结构决定性质”来解释的是
A．常见的一些合金的硬度比其成分金属的大
B．高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差别
C．测试工程师依据组成元素及含量确定不锈钢等级
D．铝和铁是地壳中含量最多的二种金属元素
【答案】D
【解析】A．合金就是几种金属或金属与非金属熔合在一起形成具有金属特性的物质，合金硬度一般大于成分金属，A不符合题意；
B．钢中含碳量多时，硬度大，韧性小，含碳量少时，硬度小，韧性大，B不符合题意；
C．组成元素及含量不同，物质性质不同，依据组成元素及含量确定不锈钢等级，C不符合题意；
D．铝和铁是地壳中含量最多的二种金属元素，与物质组成和性质无关，D符合题意；
故选D。
3．（2025高一下·新疆·学业考试）红热的铁与水蒸气发生反应，其产物是
A．FeO、O2B．Fe2O3、H2C．Fe3O4、H2D．Fe(OH)3、O2
【答案】C
【解析】A．FeO和O2，但铁与水蒸气高温反应生成Fe3O4而非FeO，且O2不是还原产物，A错误；
B．Fe2O3和H2，Fe2O3是铁在纯氧中燃烧的产物，而非水蒸气反应的产物，B错误；
C．Fe3O4和H2，反应方程式为3Fe + 4H2O(g)= Fe3O4 + 4H2↑，符合高温条件下的产物，C正确；
D．Fe(OH)3和O2，高温下无法生成氢氧化物，且O2并非反应产物，D错误；
故选C。
4．（24-25·江苏盐城·阶段练习）铁及其化合物在生产生活中有着重要的用途。下列反应的离子方程式书写正确的是
A．氧化铁与盐酸反应：
B．溶液与反应：
C．铁与稀盐酸反应：
D．氯化铁溶液与氨水反应：
【答案】A
【解析】A．氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，A正确；
B．溶液与反应生成铜离子和亚铁离子：，B错误；
C．铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，，C错误；
D．一水合氨为弱碱，不能拆，，D错误；
故选A。
5．（24-25·青海·开学考试）“海葵一号”是亚洲首艘圆筒型浮式生产储卸油装置(FPSO)，每天能处理约5600吨原油，可连续在海上运行15年不回坞。“海葵一号”在建造过程中，采用了大量的高科技和自主设计制造的关键设备。建造“海葵一号”使用的材料有很多，例如：钢、铁皮、水泥和砂浆等。钢和铁皮的主要成分均为
A．硅酸盐陶瓷B．无机非金属C．有机高分子D．铁
【答案】D
【解析】钢和铁皮都是铁合金，主要成分均为铁，属于金属材料，故选D。
6．（24-25高一上·北京海淀·期末）常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是
A．溶液B．浓盐酸C．溶液D．浓硫酸
【答案】D
【解析】A．Fe会和溶液反应生成FeSO4和Cu，溶液不可用铁制容器盛装，A不选；
B．Fe会和浓盐酸反应生成FeCl2和H2，浓盐酸不可用铁制容器盛装，B不选；
C．Fe会和溶液反应生成FeCl2，溶液不可用铁制容器盛装，C不选；
D．常温下，Fe在浓硫酸中会发生钝化，浓硫酸可用铁制容器盛装，D选；
答案选D。
7．（24-25高一上·北京房山·期末）铁是人类应用早、用量大的金属。下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．Fe粉可做保存食品的脱氧剂
B．丹霞地貌岩层因含而呈红色
C．过量的Fe与点燃生成
D．工业炼铁的原理是用氧化剂将铁元素从铁矿石中氧化出来
【答案】A
【解析】A．Fe粉具有还原性，可与O2反应而被氧化，可做保存食品的脱氧剂，A正确；
B．丹霞地貌岩层因含Fe2O3而呈红色，B错误；
C．无论Fe是否过量，Fe与点燃只生成，C错误；
D．工业炼铁的原理是用还原剂将铁元素从铁矿石中还原出来，D错误；
故选A。
8．（24-25高一上·广东·期中）下列反应没有+3价铁生成的是
A．铁丝在氯气中燃烧B．铁粉与水蒸气共热
C．氧化铁溶于盐酸D．过量铁粉加入稀硫酸中
【答案】D
【解析】A．铁在氯气中燃烧生成FeCl3，只能生成+3价铁的化合物，A不符合题意；
B．铁粉与水蒸气共热生成的四氧化三铁中含有+2价和+3价的铁，B不符合题意；
C．氧化铁溶于盐酸生成氯化铁，只能生成+3价铁的化合物，C不符合题意；
D．铁与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，不可能生成+3价铁的化合物，D符合题意；
故选D。
9．（23-24高一下·上海·期末）下列物质反应后一定有+3价铁生成的是
①过量的与反应 ②与过量稀硫酸反应
③与S反应 ④溶于盐酸中
A．①B．①④C．①②③D．全部
【答案】B
【解析】①Cl2氧化性强，它能将铁氧化成+3价，由于不是在溶液中进行，因此过量的铁不会将氯化铁氧化，故①符合题意；
②Fe和过量稀硫酸反应只能生成硫酸亚铁，不含+3价铁，故②不符合题意；
③S的氧化性较弱，只能将铁从0价氧化为+2价，故③符合题意；
④溶于盐酸中，三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁和水，含三价铁离子，故④符合题意；
故选B。
10．（24-25高一上·湖南衡阳·阶段练习）下列物质不会钝化的是
A．Fe和浓硫酸B．Fe和稀硝酸C．Al和浓硫酸D．Al和浓硝酸
【答案】B
【解析】A．常温，铁遇浓硫酸被钝化，A不符合题意；
B．常温，稀硝酸能将铁氧化，但不会生成致密氧化膜，不能将铁钝化，B符合题意；
C．常温，铝遇浓硫酸会被钝化，C不符合题意；
D．常温，铝遇浓硝酸会被钝化，D不符合题意；
故答案为：B。
综合应用
11．（24-25高一上·重庆·期末）下列说法中不正确的是
A．可以选择菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄或动物内脏来检验食品中的铁元素
B．“天宫”空间站中太空机械臂的主要成分为铝合金，其强度大于纯铝
C．因为胶粒比溶液中溶质粒子大，所以胶体可以用过滤的方法把胶粒分离出来
D．为防止中秋月饼等富脂食品因被氧化而变质，常在包装袋中放置铁粉包
【答案】C
【解析】A．菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄或动物内脏富含铁元素，将菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄或动物内脏灼烧灰化，用稀硫酸浸取灰中的铁元素，取上层清液加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄或动物内脏等食品中含有铁元素，故A正确；
B．合金硬度大于其成分金属，故B正确；
C．胶体分散质粒子能够透过滤纸，所以胶体不能用过滤的方法把胶粒分离出来，故C错误；
D．铁和氧气反应，能防止中秋月饼等富脂食品因被氧化而变质，故D正确；
综上所述，不正确的选C．
12．（24-25高一下·四川眉山·期中）胶体化学的发展促使了纳米材料的广泛应用。对下图流程的分析与应用不合理的是
A．铁能够与Cl2反应，液氯不能用干燥钢瓶保存
B．试剂①是沸水，生成红褐色液体
C．氢氧化铁胶体的分散质粒子直径在1～100 nm范围内
D．可以通过改变材料的粒径大小从而改变其性能
【答案】A
【解析】A．常温下干燥Cl2与铁不反应，液氯可用干燥钢瓶储存，A错误；
B．FeCl3在沸水中水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体呈红褐色，B正确；
C．胶体粒子直径范围为1~100nm，C正确；
D．纳米材料性能与粒径相关，改变粒径可调控性能，D正确；
故选A。
13．（24-25高一下·安徽马鞍山·期末）类比推理是研究物质性质的常用方法，下列推理正确的是
A．分子的空间结构为直线形，推测分子的空间结构也为直线形
B．Fe与S可直接化合生成FeS，推测Cu与S也可直接化合生成CuS
C．工业上可电解熔融冶炼Mg，推测也可电解熔融冶炼Al
D．难溶性盐可用作“钡餐”，推测也可用作“钡餐”
【答案】A
【解析】A．CO2和CS2的中心原子的价层电子对数为2，没有孤电子对，则两者的结构同为直线形，A正确；
B．Fe与S生成FeS，但Cu与S反应生成Cu2S而非CuS，因S的氧化性较弱，B错误；
C．AlCl3为共价化合物，熔融态不导电，工业上电解Al2O3而非AlCl3，C错误；
D．BaCO3可与胃酸反应生成有毒的Ba2+，而BaSO4不反应，故不能替代，D错误；
故选A。
14．（24-25高一下·广东汕头·期中）下列过程中的化学反应，相应的离子方程式正确的是
A．过量铁粉加入稀硝酸中：
B．氯化铜溶液中通入硫化氢：
C．用足量的氨水溶液吸收SO2尾气：
D．向NaClO溶液中通入过量
【答案】C
【解析】A．铁被硝酸氧化为，由于铁过量，会发生反应，故过量铁粉加入稀硝酸中的离子方程式为：，A错误；
B．H2S为弱酸，不能拆开，离子方程式为：，B错误；
C．氨水足量，并且显碱性，吸收SO2尾气生成亚硫酸铵和水，离子方程式为： ，C正确；
D．具有强氧化性，与还原性气体二氧化硫发生氧化还原反应，离子方程式为：，D错误；
故选C。
15．（24-25·云南昆明·阶段练习）甲、乙、丙、X是中学化学中常见的4种物质，其转化关系如图所示。其中甲和X不可能是
A．甲为，X为FeB．甲为，X为
C．甲为Al，X为NaOH溶液D．甲为NaOH溶液，X为
【答案】C
【解析】
A． 若甲为，为，则转化关系可表示为：，A可能；
B． 甲为，X为，则乙为单质硫，硫和氧气反应生成丙为二氧化硫，二氧化硫和硫化氢反应生成单质硫，B可能；
C． 若甲为，为溶液，与溶液反应生成，Na[Al(OH)4]不能与溶液反应，C不可能；
D． 若甲为溶液，为CO2，则氢氧化钠与二氧化碳反应生成的乙为Na2CO3，碳酸钠与二氧化碳和水反应生成的丙为NaHCO3，NaHCO3可以和氢氧化钠反应生成Na2CO3，D可能；
故选C。
16．（24-25高一下·新疆巴音郭楞·期末）把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是
A．稀盐酸B．CuCl2溶液C．Fe2(SO4)3溶液D．AgNO3溶液
【答案】C
【解析】A．铁片放入稀盐酸，反应生成氯化亚铁和氢气，铁片溶解，溶液质量增加，但有气体放出，A错误；
B．铁片放入CuCl2溶液，反应生成氯化亚铁和铜，铁片溶解析出铜，由于析出铜的质量大于反应的铁的质量，溶液质量减小，没有气体放出，B错误；
C．Fe与反应，Fe溶解在溶液中，溶液质量增加，没有气体放出，C正确；
D．铁片放入AgNO3溶液，反应生成氯化亚铁和银，铁片溶解析出银，由于析出银的质量大于反应的铁的质量，溶液质量减小，没有气体放出，D错误；
故选C。
拓展培优
17．（24-25高一下·江西南昌·期末）将56gFe溶于一定体积的稀硝酸中，Fe完全溶解后，溶液质量增重35g，如只产生NO气体，下列说法中正确的是
A．反应后的溶液中，n(Fe2+)=0.9ml
B．Fe失去电子的物质的量为3ml
C．反应后的溶液中可能存在过量的硝酸
D．上述反应初始时，n(HNO3)=4ml
【答案】A
【分析】1ml铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，溶液增重质量为56g—×30g/ml=26g；1ml铁与足量稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，溶液增重质量为56g—××30g/ml=36g，由溶液质量增重35g可知，铁与稀硝酸反应得到硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，设铁离子的物质的量为aml、亚铁离子的物质的量为bml，由铁原子个数守恒可得：a+b=1，由溶液增重质量为35g可得26a+36b=35，解联立方程可得a=0.1、b=0.9。
【解析】A．由分析可知，反应后的溶液中亚铁离子的物质的量为0.9ml，故A正确；
B．由分析可知，铁离子的物质的量为0.1ml、亚铁离子为0.9ml，总共失去电子为0.1×3+0.9×2=2.1ml，故B错误；
C．由分析可知，反应得到硝酸铁和硝酸亚铁的混合溶液，则硝酸溶液不足量，故C错误；
D．由分析可知，反应后的溶液中铁离子的物质的量为0.1ml、亚铁离子物质的量0.9ml。由得失电子数目守恒可知，一氧化氮的物质的量为=0.7ml，由氮原子个数守恒可知，硝酸的物质的量为2.1+0.7=2.8ml，故D错误；
故选A。
18．（24-25高一上·江苏无锡·期末）我国科学家开发的闪速炼铁技术可由铁矿石直接炼钢，其过程绿色高效，反应过程只需3-6秒，效率提高3600倍。其过程如下：
下列说法不正确的是
A．将铁矿石粉碎可加快反应速率B．闪速炼铁过程中H2作还原剂
C．闪铁炉中发生的反应为吸热反应D．该技术有利于实现“碳中和”
【答案】C
【分析】在闪速炼铁技术中，先将H2预热，然后鼓入闪铁炉，H2将铁矿石中化合态的铁还原为Fe单质，其他元素与造渣剂反应产生炉渣及H2O逸出，从而达到快速炼铁，同时降低CO2排放的目的。
【解析】A．将铁矿石粉碎，增大了铁矿石与造渣剂及H2的接触面积，可加快反应速率，A正确；
B．闪速炼铁过程中H2作还原剂，将铁矿石还原为铁单质，B正确；
C．闪铁炉中发生的反应为放热反应，C错误；
D．该技术可由铁矿石直接炼钢，可减少CO2的排放，有利于实现“碳中和”，D正确；
故合理选项是C。
19．（24-25高三上·江西上饶·期中）知识的迁移应用是学习必备的素养，下列有关知识迁移推出的结论正确的是
A．铁与氯气加热反应生成FeCl3，可知铁与碘蒸汽反应生成FeI3
B．铁能与硫酸铜溶液反应置换出铜，可知钠也能与硫酸铜溶液反应置换出铜
C．铝盐溶液与氨水反应制Al(OH)3，可知可溶性的铁盐溶液与氨水反应生成Fe(OH)3
D．铁在潮湿的空气中生成Fe2O3，故铜在潮湿空气中生成CuO
【答案】C
【解析】A．碘单质氧化性较弱，铁与碘反应生成碘化亚铁，不能生成碘化铁，A项错误；
B．钠先和水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀，无法置换出铜，B项错误；
C．Al(OH)3不溶于氨水，铝盐能和氨水生成Al(OH)3沉淀，Fe(OH)3不溶于氨水，可溶性的铁盐溶液与氨水反应生成Fe(OH)3，C项正确；
D．铜在潮湿的空气中与水、氧气、二氧化碳共同作用生成Cu2(OH)2CO3，D项错误；
故选C。
20．（24-25高一下·河南·阶段练习）向某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化关系如图所示(已知硝酸只被还原为气体)。
回答下列问题：
(1)加入铁粉过程中发生反应的离子方程式是 ，加入铁粉时无气体产生的原因是 (用离子方程式表示)。
(2)该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中 、 。
(3)图中气体体积 。
(4)若取该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液于锥形瓶中，向其中逐渐加入铜粉，可以观察到的现象是铜粉溶解， ，此过程中最多能溶解 铜粉。
【答案】(1)
(2) 1.0 0.25
(3)
(4) 溶液变蓝色，有无色气体产生，并在锥形瓶中液面上方变为红棕色(合理即可) 4.8
【分析】向某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，依次发生反应 、、。
【解析】（1）加入铁粉过程中，Fe被氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式是，加入铁粉时无气体产生的原因是发生反应。
（2）加入铁粉过程中，发生反应，该反应消耗0.1mlFe，硝酸根离子的物质的量为0.1ml，该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中1；反应后溶于中的阳离子只有Fe2+，n(Fe2+)=，溶质为硫酸亚铁，所以0.25。
（3）发生反应，该反应消耗0.1mlFe，则生成NO的物质的量为0.1ml；发生反应，消耗铁的物质的量为，a是生成NO的体积，(b-a)是氢气的体积，所以气体体积1:1。
（4）取该稀硫酸和稀硝酸的混合溶液于锥形瓶中，向其中逐渐加入铜粉，发生反应，可以观察到的现象是铜粉溶解，溶液变蓝色，有无色气体产生，并在锥形瓶中液面上方变为红棕色；1ml/L，，根据电荷守恒，此反应过程中氢离子过量，硝酸根完全反应，n=0.05ml，最多能溶解0.075ml铜粉,溶解铜粉的质量为0.075ml×64g/ml=4.8g。
教学目标
1.结合生活中铁制品的应用，了解单质铁的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。
2.通过探究实验，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的能力。
重点和难点
重点：铁的性质和用途
难点：铁的化学性质
与O2反应
常温
铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)
点燃
3Fe＋2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Fe3O4
与Cl2反应
加热
2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3
与S、I2反应
Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS、Fe＋I2eq \(=====,\s\up7(△))FeI2
与H＋反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
与稀HNO3反应
过量
Fe＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
少量
3Fe＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
与浓H2SO4、浓HNO3反应
常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2
实验装置
装置1
装置2
操作及现象
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微“噗”声，产生淡蓝色火焰，证明生成了H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验结论
铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式：
3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
实验说明
①湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气；
②加热铁粉酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好；
③肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用