人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物第1课时导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物第1课时导学案，共10页。学案主要包含了铁的存在与性质，铁的氧化物与氢氧化物等内容，欢迎下载使用。
第一节  铁及其化合物基础课时14  铁的单质、氧化物和氢氧化物学 习任 务1．了解铁的存在、应用、认识应用铁的化学史，增强文化自信，培养学生“社会责任与科学精神”的核心素养。2．能用氧化还原反应原理认识铁的化学性质，同时根据实验事实探究Fe与H2O(g)的反应，培养学生“实验探究与证据推理”的核心素养。3．根据物质的分类和实验事实，了解铁的氧化物和氢氧化物的主要性质，培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。一、铁的存在与性质1．铁的存在与冶炼(1)铁元素的存在铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。(2)铁的冶炼①铁是目前产量最大，使用最广泛的金属。春秋初年，我国已掌握冶铁技术。②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。高炉炼铁是用CO还原铁矿石(如Fe2O3)，化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。2．铁的性质铁有延展性和导热性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。铁能被磁体吸引。在一定条件下，铁作为还原剂，遇强氧化剂失去3个电子生成＋3价铁的化合物，遇到弱氧化剂失去2个电子生成＋2价铁的化合物。(1)铁与非金属单质①铁与氧气反应生成Fe3O4的方程式为3Fe＋2O2Fe3O4。②铁与Cl2反应生成FeCl3的方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3。(2)铁与酸反应铁与稀H2SO4反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(3)铁与盐溶液反应铁与CuSO4溶液反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。(4)铁与水蒸气反应化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。3．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。  (正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铁在自然界中只存在＋2价和＋3价铁的化合物。 (    )(2)铁在空气中燃烧生成Fe2O3。  (    )(3)铁与酸反应生成＋3价铁盐。  (    )(4)铁与H2O(g)反应时，H2O作氧化剂。 (    )[答案]  (1)×  (2)×  (3)×  (4)√  铁与水蒸气可以反应，为什么在日常生活中可以用铁壶烧水？[提示]  铁与冷水、热水均不易反应，只有在高温时才能与水蒸气反应，故可用铁壶烧水。二、铁的氧化物与氢氧化物1．铁的氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称－铁红磁性氧化铁颜色和状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁的价态＋2价＋3价＋2价、＋3价水溶性不溶不溶不溶(2)化学性质①FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为6FeO＋O22Fe3O4。②FeO和Fe2O3均为碱性氧化物，二者与盐酸反应的离子方程式分别为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。2．铁的氢氧化物(1)制备在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。①在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液，生成红褐色沉淀，原因是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(填反应的离子方程式)。②在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，原因是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(填反应的离子方程式)，沉淀迅速变成灰绿色最后会有红褐色沉淀生成，原因是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(填反应的化学方程式)。(2)Fe(OH)2、Fe(OH)3的比较 Fe(OH)2Fe(OH)3颜色和溶解性白色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水稳定性在空气中易转化为Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O(填化学方程式)与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O  (正确的打“√”，错误的打“×”)(1)FeO、Fe2O3、Fe3O4均为黑色固体，不溶于水。 (    )(2)FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，与酸均反应生成盐和水。 (    )(3)铁的两种氢氧化物均为碱，均为红褐色固体。 (    )(4)制备Fe(OH)2时要注意避免O2的存在。 (    )[答案]  (1)×  (2)√  (3)×  (4)√  铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量NaOH溶液，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述过程中滤液中的金属阳离子，白色沉淀，红棕色残渣分别是什么？[提示]  Fe2＋、Fe(OH)2、Fe2O3。全面理解Fe的主要性质铁与水蒸气反应的实验装置如图所示请思考探究下列问题(1)实验时，是先加热湿棉花还是先加热还原铁粉？(2)点燃肥皂液时有什么现象？(3)该实验中湿棉花的作用是什么？(4)为了加速反应，往往把还原铁粉分散于石棉绒上，其原因是什么？(5)写出该反应的化学方程式，并用双线桥表示出电子转移的情况。[答案]  (1)先加热湿棉花，让水蒸气充满装置。(2)有爆鸣声，也可能燃烧。(3)提供水蒸气。(4)增大了水蒸气与铁粉的接触面积。1．铁的主要化学性质2．铁化学性质的具体表现化学性质化学方程式举例①Fe与非金属单质反应②Fe与非氧化性酸反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑(置换反应)③Fe与盐溶液反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2(化合反应)④Fe与氧化性酸反应Fe与足量硝酸溶液反应生成Fe3＋⑤Fe与H2O(g)的高温反应3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(置换反应)注意：(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。1．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是(    )A     BA．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D．点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度B  [装置A是将液态H2O转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应，A项正确；铁粉与H2O(g)在高温下发生反应，生成Fe3O4和H2，B项错误；因生成的H2中含有较多的水蒸气，故需要用碱石灰等不与H2反应的干燥剂进行干燥，C项正确；不纯的H2在点燃时可能会发生爆炸，故在点燃H2前必须检验其纯度，D项正确。]2．下列物质与铁反应只生成＋2价铁化合物的是________，生成Fe3O4的是________。(填序号)①稀硫酸  ②CuCl2溶液  ③Cl2  ④S  ⑤O2  ⑥H2O(g)[答案]  ①②④  ⑤⑥理解铁的氧化物、氢氧化物的主要性质1．向Fe2O3中加入适量稀盐酸溶解，然后加入NaOH溶液有什么现象？改加过量盐酸，又有什么现象？写出变化过程的离子方程式。[答案]　有红褐色沉淀生成。刚开始加入NaOH溶液时无明显现象，随着NaOH溶液的加入产生红褐色沉淀：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，H＋＋OH－===H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。2．向FeO中加入适量稀盐酸溶解，然后加入NaOH溶液，有什么现象？为什么？写出有关化学方程式。[答案]　生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变为红褐色。FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O，FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。铁的氧化物、氢氧化物的性质及转化注意：(1)在一定条件下，Fe3O4与盐酸反应可生成两种盐，即：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。(2)FeO、Fe3O4遇到氧化性酸(如HNO3)可生成Fe3＋。3．下列关于铁的氧化物说法错误的是(    )A．铁的氧化物在通常状况下都是有色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．FeO在空气中加热生成Fe2O3D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁C  [铁的氧化物在通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色固体，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色固体，故A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；FeO在空气中加热生成Fe3O4，故C错误；工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁，故D正确。]4．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色沉淀生成，然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是(    )A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋D  [白色沉淀可能是Fe(OH)2、Mg(OH)2或它们的混合物；沉淀能变为灰绿色，最终变为红褐色，说明一定有Fe(OH)2生成，即原溶液中一定有Fe2＋；因Fe(OH)3呈红褐色，所以刚开始时无Fe(OH)3生成，即原溶液中不含Fe3＋；又因红褐色可掩盖白色，则不能证明是否含Mg2＋，故D项正确。]1．常温下，将铁片放入下列溶液中，不发生反应的是(    )A． 稀硫酸          B． 氯水    C． 氢氧化钠溶液   D． 硫酸铜溶液C  [铁与稀硫酸反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；氯水呈酸性，且有强氧化性，可以和铁反应； 铁与硫酸铜发生置换反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；铁与氢氧化钠溶液不发生反应，C项符合题意。]2．有关铁的氧化物的说法中，不正确的是(    )A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料B．Fe3O4是黑色晶体，其中的铁显＋2价，的铁显＋3价C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐D．将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为Fe3O4D　[Fe(OH)2露置在空气中易被氧化为Fe(OH)3，所以Fe(OH)2露置在空气中加热产生Fe(OH)3，灼热Fe(OH)3分解所得的产物为Fe2O3。]3．下列变化过程中，不能一步实现的是(    )A．FeFeCl3 B．FeFe3O4C．FeFe3O4 D．FeFeCl3[答案]  D4．向下列物质中滴加NaOH溶液产生白色絮状沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的是(    )A．FeSO4 B．Na2SO4C．FeCl3 D．KCl[答案]  A5．金属单质A可发生以下反应，试判断：(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)。A．________、B．________、C．________、D．________、E．________。(2)写出反应③、④的离子方程式：③_______________________________________________________________________________________________________________________________、④______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)黑色固体C与盐酸反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________。[解析]  单质A为Fe，其转化关系为[答案]  (1)Fe  Fe2O3  Fe3O4  Cu  H2(2)Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu  Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O