1、PAGE 鐵的單質 【學習目標】1、了解鐵在自然界中的存在形態及冶煉方法2、掌握鐵的物理性質和化學性質【主干知識梳理】一、鐵的物理性質及鐵元素的存在1、鐵的物理性質：鐵是一種有金屬光澤的銀白色金屬，有良好的導熱性和延展性。鐵能導電，但其導電性不如銅和鋁。密度是7.68gcm3，熔點是1535，沸點是2750，粉末為黑色。鐵屬于重金屬、黑色金屬、常見金屬。鐵能被磁鐵吸引2、鐵元素在自然界的存在形態游離態和化合態均有(1)像隕鐵中的鐵那樣以單質形態存在(2)以2價和3價化合物的形態存在，鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位二、鐵的化學性質:鐵是較活潑的金屬，發生化學反應時可生成2、3兩種

2、價態的化合物，且Fe3+比Fe2+穩定。在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應鐵與氧化性較弱的氧化劑(如：鹽酸、硫酸銅溶液等)反應，鐵原子失去2個電子生成2價鐵的化合物鐵與氧化性較強的氧化劑(如：氯氣、硝酸等)反應，鐵原子則失去3個電子生成3價鐵的化合物1、Fe與非金屬反應(1)Fe與O2的反應：3Fe2O2eq o(=,sup7(點燃)Fe3O4 (火星四射、劇烈燃燒、放出大量的熱、生成黑色的固體)(2)Fe在氯氣中燃燒：2Fe3Cl2eq o(=,sup7(點燃)2FeCl3 (產生棕黃色的煙) (3)Fe與硫的反應：FeSFeS2、Fe與水蒸氣的反應裝置裝置實驗裝置

3、操作及現象用小試管收集一試管氣體，點燃，聽到輕微的“噗”聲，證明生成了氫氣用火柴點燃肥皂泡，聽到爆鳴聲，證明生成了氫氣實驗結論紅熱的鐵能與水蒸氣反應，化學方程式：3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2【微點撥】鐵與水蒸氣的反應實驗中，濕棉花的作用是加熱時可產生水蒸氣，與鐵粉反應生成氫氣鐵與水蒸氣反應，日常生活中能用鐵壺燒水是因為鐵只能在高溫下與水蒸氣反應，與冷水、熱水都不能反應常溫下，鐵與水不起反應，但在水和空氣里的O2等共同作用下，鐵易被腐蝕3、Fe與酸的反應(1)與非氧化性酸(如：稀鹽酸、稀硫酸)的反應：Fe2HCl=FeCl2H2 Fe2H+=Fe2+H2(2

4、)與氧化性酸(如：硝酸、濃硫酸)的反應【微點撥】常溫下，鐵遇冷的濃硫酸、濃硝酸產生鈍化現象，即：濃硫酸、濃硝酸將鐵的表面氧化成一層致密的氧化物薄膜，這層莫阻止了酸與內層金屬的進一步反應。但在加熱的條件下鐵可以和濃硫酸、濃硝酸反應少量的鐵與稀硝酸反應：Fe(少量)4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O 生成的Fe(NO3)3可以和鐵繼續反應：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2 過量的鐵與稀硝酸反應：3Fe(過量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O少量的鐵與濃硝酸共熱：Fe6HNO3(濃)Fe(NO3)33NO23H2O4、與鹽溶液反應：(1)與硫酸銅溶液的反應：F

5、eCuSO4=FeSO4Cu FeCu2+=Fe2+Cu (2)與FeCl3溶液的反應：Fe2FeCl3=3FeCl2 Fe2Fe3+=3Fe2+【即學即練1】1、判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)自然界中不存在單質鐵()(2)Fe與熱水發生反應生成Fe2O3()(3)鐵和稀硫酸反應：2Fe6H=2Fe33H2()(4)鐵和氯氣反應：FeCl2eq o(=,sup7(點燃)FeCl2()(5)地殼中含量最高的金屬元素是鐵()2、市售的食品包裝中常帶有一小包鐵粉，并標有“吸氧劑”字樣，這是利用了鐵粉的()A氧化性 B還原性 C吸水性 D導電性3、鐵在一定條件下分別與O2、水蒸氣反應的相

6、同產物是()AFeO BFe2O3 CFe3O4 DFe(OH)34、等物質的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下充分反應，則在相同的條件下，產生氫氣的體積比是()A11 B34 C23 D435、把足量的鐵粉投入到稀鹽酸和氯化銅的混合溶液中，充分反應后，殘余固體的質量與原來加入的鐵粉質量相等，則原溶液中H和Cl的物質的量之比為()A14 B17 C18D256、下列有關金屬及其化合物的說法正確的是()A鈉在空氣中燃燒生成白色固體Na2O2 B過量鐵粉在氯氣中燃燒，可以生成FeCl2C鐵在高溫下與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2 D鐵在潮濕的空氣中不發生任何反應7、某學習小組進行了下圖所示

7、的實驗，實驗后組員之間的交流不合理的是()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丙同學認為將少量還原性鐵粉放入試管中，加適量的水，加熱也可實現該反應D丁同學認為用鹽酸溶解固體生成所得溶液有顏色三、鐵的冶煉：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1、設備：煉鐵高爐2、原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等3、主要反應(1)還原劑的生成生成CO2：CO2eq o(=,sup7(高溫)CO2生成CO：CO2Ceq o(=,sup7(高溫)2CO(2)鐵的生成：Fe2O33COeq o(=,sup7(高溫)2Fe3CO2(3

8、)爐渣的形成CaCO3eq o(=,sup7(高溫)CaOCO2CaOSiO2eq o(=,sup7(高溫)CaSiO3【課后作業】1、下列關于鐵的敘述，錯誤的是()A純凈的鐵是光亮的銀白色金屬B鐵能被磁鐵吸引，在磁場作用下，鐵自身也能產生磁場C鐵是地殼中含量最多的金屬元素，所以分布在地殼中的鐵有游離態也有化合態D純鐵的抗腐蝕能力強，在干燥空氣中不易被氧化2、下列關于鐵與水蒸氣反應的敘述不正確的是()A是氧化還原反應 B鐵是還原劑 C需在高溫條件下進行 D產物是氧化鐵和氫氣3、下列氯化物，不能用單質直接反應制得的是()ACuCl2 BFeCl2 CNaCl DHCl4、高爐煉鐵的生產中，下列說

9、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5、已知鈉、鐵都能與水反應，下列敘述不正確的是()A它們反應的難易程度不同 B它們反應的產物不完全相同C都需在高溫條件下進行 D反應類型都是置換反應6、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7、下列有關實驗現象的敘述

10、中，不正確的是()A氫氣在Cl2中燃燒，發出蒼白色火焰 B鐵絲在Cl2中燃燒，產生棕褐色的煙C鈉在Cl2中燃燒，產生棕黃色的煙 D銅絲在Cl2中燃燒，產生棕黃色的煙8、下列說法不正確的是()A鐵與純氧氣和水蒸氣反應都能生成四氧化三鐵 B鐵在高溫下與水蒸氣的反應是置換反應C鐵與鹽酸反應生成氯化鐵和氫氣 D鐵與鹽酸或水蒸氣反應，都作還原劑9、下列金屬單質中，能從CuSO4溶液中置換出銅的是()A汞 B銀 C鈉 D鐵10、下列反應能通過置換反應生成鐵的是()ZnFeCl2(溶液) NaFeSO4(溶液) Fe2O3CO(高溫) Fe3O4H2(高溫)A B C D11、用一定量的鐵與足量的稀硫酸及足

11、量的CuO反應制取單質銅，有人設計了以下兩種方案：FeH2Cu， CuOCuSO4Cu若按實驗原則進行操作，則兩者制得單質銅的量為()A一樣多 B多 C多 D無法判斷12、現有四種黑色粉末，分別為MnO2、CuO、炭粉、鐵粉，只需加入一種試劑并進行適當的操作就可以將它們區分開，這種試劑是()A氫氧化鈉溶液 B濃鹽酸 C稀硫酸 D稀鹽酸13、鐵粉可與高溫水蒸氣發生反應，若反應后得到的干燥固體質量比反應前鐵粉的質量增加了32 g，則參加反應的鐵粉的物質的量是 ()A0.5 mol B1 mol C1.5 mol D2 mol14、若0.1 mol某單質與足量的硫充分反應，生成物的質量比該單質的質量

12、增加了1.6 g，則組成這種單質的元素不可能是()AAg BFe CNa DK15、在濃度均為6 molL1的鹽酸和硫酸各100 mL溶液中，分別加入等質量的鐵粉，充分反應后生成氣體體積比為23，則加入鐵粉的質量是() A11.2 g B25.2 g C16.8 g D33.6 g16、用如圖所示裝置進行Fe與水蒸氣反應的實驗,下列有關說法不正確的是()A裝置A的作用是持續不斷地為實驗提供水蒸氣B裝置B中反應的化學方程式是2Fe3H2O(g)eq o(=,sup7(高溫) Fe2O33H2C裝置C中加入的固體干燥劑可能是堿石灰D點燃D處的氣體前必須檢驗氣體的純度17、A、B、C是中學化學中常見

13、的單質，A是金屬單質，B、C是氣體單質。甲、乙兩化合物在常溫下分別為黑色晶體和無色液體。這些化合物和單質之間的關系如圖所示。據此判斷：(1)若金屬元素A有可變化合價，則A的化學式為_，甲的化學式為_(2)寫出A乙甲C反應的化學方程式：_18、在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可經過此反應的逆反應生成顆粒很細的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應活性，在空氣中受撞擊受熱時會燃燒，所以俗稱“引火鐵”。請分別用下圖所示的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實驗中必須使用普通鐵粉和6 molL1鹽酸，其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網、加熱設備等在圖中

14、均已略去)。填寫下列空白：(1)實驗進行時，試管A中應加入的試劑是_；燒瓶B的作用是_；燒瓶C的作用是_；在試管D中收集到的是_(2)實驗時，U形管G中應加入的試劑是_；長頸漏斗H中應加入_(3)兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是_(填該儀器對應的字母)(4)試管E中發生反應的化學方程式是_。(5)為了安全，在E管中的反應發生前，在F出口處必須_；E管中的反應開始后，在F出口處應_19、如圖所示，在玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣。用試管收集產生的經干燥的氣體，并靠近火焰點燃。(1)所觀察到現象是_，有關反應的化學方程式是_(2)干燥管內可裝入的試劑是_，其作用是_。

15、干燥管還可用_(裝置)代替(3)玻璃管中石棉絨的作用是_。實驗開始時應先點燃_，實驗結束時，應先熄滅_20、某同學欲在實驗室中完成鐵與水蒸氣反應的實驗，裝置如圖甲、乙。 已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物，C中放的是干燥劑，E為酒精噴燈，G為帶有鐵絲網罩的酒精燈。對比兩裝置，回答下列問題：(1)如何檢查乙裝置的氣密性？_(2)乙裝置中濕沙子的作用是_(3)B處發生反應的化學方程式為_(4)該同學認為在乙裝置的導管口處點燃反應產生的氣體，裝置H必不可少，H的作用是_(5)對比甲、乙兩裝置的B和K，B的優點是_21、某化學興趣小組利用如圖裝置進行“鐵與水反應”的實驗，并檢驗產物的性質，請回答下列

16、問題：(1)A裝置的作用是_，燒瓶底部放碎瓷片的作用是_(2)裝置B中發生反應的化學方程式是_(3)D的作用是_(4)E中的實驗現象是_(5)A、B兩個裝置中應先點燃_處的酒精(噴)燈，點燃E處酒精燈之前應進行的操作是_22、鋼鐵工業對促進經濟和社會的發展具有重要的意義，現代煉鐵的主要方法是高爐煉鐵。其設備如圖所示：煉鐵的爐料(鐵礦石、焦炭、石灰石等)由高爐的頂部投入，原料在下降過程中與高爐氣氣流在爐身部分發生作用請回答下列問題：(1)焦炭在煉鐵的過程中所起的作用是_(2)采用爐料從上部加入，熱空氣從下部通入的工藝，其目的是_(3)寫出以赤鐵礦為原料的煉鐵高爐中發生的主要化學反應_(4)高爐氣

17、中含有的主要氣態污染物是_，若直接排放將污染空氣，因此應回收利用，請寫出該污染物的一種用途_【鐵的單質】答案 【即學即練1】1、(1)(2)(3)(4)(5)2、B3、C。解析：鐵在氧氣中點燃生成Fe3O4，反應的化學方程式為：3Fe2O2eq o(=,sup7(點燃)Fe3O4；鐵與水反應：3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2，所以相同的產物是Fe3O4，故C正確。4、B。解析：設Fe的物質的量為1 mol，則Fe2HCl=FeCl2H21 mol1 mol3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2 1 mol eq f(4,3) mol

18、相同條件下體積之比等于物質的量之比，則兩反應中生成H2體積之比為：1eq f(4,3)34，故選B。5、C。解析：在鹽酸和氯化銅的混合溶液中加入足量的鐵粉，分別生成：2HFe=Fe2H2，FeCu2=Fe2Cu，其充分反應，所得濾渣的質量與原鐵粉的質量恰好相等，則消耗的鐵的質量應等于生成的銅的質量，令Cu的質量為64 g，其物質的量為1 mol，則Fe Cu2 = Fe2Cu56 g 1mol64 g故溶液中n(Cu2)1 mol所以與酸反應的Fe的質量為64 g56 g8 g，其物質的量為8 g56 g/mol1/7 mol，由2 HFe=Fe2H2，可知n(H)2/7 mol，根據電荷守恒

19、得n(Cl)n(H)2n(Cu2)2/7 mol2 mol16/7 mol，故原混合溶液中c(H)c(Cl)2/7 mol16/7 mol18，故C項正確。6、C。解析：鈉在空氣中燃燒的產物是過氧化鈉，過氧化鈉是淡黃色固體，故A錯誤；氯氣的氧化性較強，無論鐵粉是否過量，在氯氣中燃燒均生成FeCl3，故B錯誤；鐵在高溫下與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2，故C正確；鐵在潮濕空氣中會生銹形成Fe2O3，故D錯誤。7、C。解析：鐵與H2O(g)在高溫條件下反應生成Fe3O4和H2；Fe3O4與HCl反應生成FeCl3(棕黃色)和FeCl2(淺綠色)。【課后作業】1、C。解析：地殼中含量最多的金屬元素是

20、Al，地殼中的鐵為化合態，C項錯誤。2、D。解析：據3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2可知反應產物為Fe3O4而非氧化鐵，D項錯誤。3、B。解析：本題考查氯氣的化學性質，氯氣具有強氧化性，和鐵化合生成物是氯化鐵，B不正確，其余都是可以用單質直接反應制得的，答案為B。4、A。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。5、C。解析：據

21、2Na2H2O=2NaOHH2、3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2可知，兩反應條件不同，難易程度不同，產物不完全相同，均為置換反應，所以C項錯誤。6、A。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。7、C。解析：Cl2是一種活潑的非金屬單質，能跟金屬和非金屬反應。A項，H2在Cl2中安靜地燃燒，產生蒼白色火焰，并有白霧生成；B項，Fe在Cl2中燃燒，

22、產生棕褐色的煙；C項，鈉在Cl2中燃燒，產生白煙，故C項錯誤；D項，銅絲在Cl2中燃燒，產生棕黃色的煙。8、C。解析：鐵能在純氧氣中燃燒，也能在高溫下與水蒸氣反應，二者共同產物為四氧化三鐵；鐵與鹽酸和水蒸氣發生的反應都是置換反應，在反應中鐵的化合價升高，鐵作還原劑；鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵，而不是氯化鐵。9、D。解析：在金屬活動性順序表中，汞和銀都排在銅之后，兩種金屬都不能將金屬銅從溶液中置換出來，故A、B錯；金屬鈉與銅的鹽溶液反應時，先是和水反應置換出氫氣，然后是氫氧化鈉和銅鹽之間的反應，不會置換出金屬銅，故C錯；金屬鐵的活潑性比銅強，可以將金屬銅從溶液中置換出來。10、C。解析：中鈉先與水

23、反應生成NaOH，再與FeSO4發生復分解反應，并不能置換出鐵；該反應雖然生成鐵，但不是置換反應，其余皆符合題意。11、C。解析：氣體還原金屬氧化物時，需先排凈空氣，且還原得到的金屬單質需在還原氣氛中冷卻。鐵的量一定，轉移的電子數一定。由于H2還原CuO的實驗中開始需消耗H2排凈裝置中的空氣，實驗結束后，銅需在H2氛圍中冷卻，所以能夠用于還原CuO的H2量減少，根據電子守恒原理可知，制得銅較少。對于方案來說，鐵完全用于置換銅，所以多。12、B。解析：A項，四種物質均不與氫氧化鈉溶液反應，不能區分開，A項錯誤；B項，MnO2與濃鹽酸在加熱條件下生成黃綠色氣體，CuO與濃鹽酸反應得到藍色溶液，鐵粉

24、與濃鹽酸反應得到綠色溶液和無色氣體，炭粉與濃鹽酸不反應，故用濃鹽酸可以區分四種物質，B項正確；C項，MnO2、炭粉均不與稀硫酸反應，不能區分，C項錯誤；D項，MnO2、炭粉均不與稀鹽酸反應，不能區分，D項錯誤。13、C。解析：3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2m(固體質量增加)3 164x mol 32 gx1.5 mol14、B。解析：質量增加了1.6 g，則增加的質量是S的質量，故S的物質的量為eq f(1.6 g,32 gmol1)0.05 mol,0.1 mol某單質與0.05 mol的S反應，該單質與S的物質的量之比是21，所以該單質與硫充分反應后，組

25、成該單質的元素在生成物中的化合價為1，只有Fe沒有1價。15、B。解析：若鐵粉過量，則生成氣體的體積比之為12，充分反應后生成氣體體積比為23，可知鐵粉對鹽酸過量，對硫酸不足，鐵與鹽酸反應生成氫氣為0.3 mol，則與硫酸反應生成氫氣0.45 mol，參加反應的鐵的物質的量為0.45 mol，質量為0.45 mol56 g/mol25.2 g，答案選B。16、C。解析：鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,A錯;濕棉花的作用是提供水蒸氣,B錯;使用肥皂液的作用是檢驗反應中生成的H2,反應一段時間后,有肥皂泡吹起時,用點燃的火柴靠近肥皂泡,當聽到爆鳴聲時,說明鐵與水蒸氣反應生成了H2,C對;鐵粉與

26、水蒸氣反應生成的四氧化三鐵也可以被磁鐵吸引,不能分離出鐵,D錯。17、(1)FeFe3O4(2)3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2解析：金屬元素A有可變化合價，一般為鐵，有2價和3價，可以作為本題的突破口。金屬A與氣體單質B點燃可化合生成甲，可推知B為氧氣。從而推出甲是Fe3O4，氣體單質C將單質A還原出來，且乙為無色液體，可推知C為具有還原性的氫氣，甲與C發生的反應為Fe3O44H2eq o(=,sup7(高溫)3Fe4H2O。A與乙發生的反應為3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2。18、(1)普通鐵粉(或鐵粉)作為水蒸氣發生器防

27、止倒吸(或用作安全瓶)氫氣(2)堿石灰(或固體NaOH、無水CaCl2等)6 molL1鹽酸(3)ABE(4)Fe3O44H2eq o(=,sup7(高溫)3Fe4H2O(5)檢驗氫氣的純度點燃氫氣解析(1)根據題干可推斷出試管A應是鐵和水蒸氣反應的裝置，在A中裝的應是普通鐵粉，反應過程中要生成氫氣，所以D是用來收集氫氣的，在燒瓶B中產生水蒸氣，為了防止向試管中通入水蒸氣使試管驟冷引起水的倒流，在反應裝置和收集裝置中間加上廣口瓶以保證實驗安全。(2)裝置用來制取氫氣，故H用于添加鹽酸，在產生氫氣的同時可能會帶出部分水蒸氣和氯化氫氣體，故應在U形管中加入固體干燥劑吸收氯化氫和水蒸氣。(3)反應是

28、在高溫條件下，所以A和E裝置需要加熱，反應需要水蒸氣，故B也需要加熱。(4)依據裝置和實驗目的分析，試管E中發生反應是氫氣還原四氧化三鐵的反應，反應方程式是：Fe3O44H2eq o(=,sup7(高溫)3Fe4H2O。(5)氫氣是可燃性氣體，做氫氣的性質實驗時必須保證氫氣是純凈的，為了安全，在E管中的反應發生前，在F出口處必須進行氣體驗純；E管中的反應開始后，在F出口處應點燃H2，避免排放到空氣中遇火爆炸。19、(1)紅熱的鐵與水蒸氣反應，放出氣體，這種氣體點燃時，能燃燒且發出爆鳴聲3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2(2)堿石灰(或無水CaCl2、硅膠等)吸收水蒸氣，使收集的氫氣易點燃U形管(3)鐵