第三章第一節

第一課時鐵的單質、鐵的氧化物與氫氧化物知識點一鐵的單質鐵的氧化物知識點二鐵的氫氧化物目錄索引

素養目標學習要點1.會從宏觀上依據物質類別和元素價態列舉含鐵元素的典型物質,并會用化學方程式和離子方程式正確表示這些物質的主要化學性質,培養宏觀辨識與微觀探析的學科素養。2.通過對鐵、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物化學性質的實驗探究,加深學生對反應規律的認識,提高學生完成實驗的能力,培養科學探究與創新意識的學科素養。三個反應:Fe與O2、Cl2、水蒸氣的反應三種氧化物:FeO、Fe2O3、Fe3O4的重要性質兩種氫氧化物:Fe(OH)2、Fe(OH)3一種物質的制備:Fe(OH)2的制備知識點一鐵的單質鐵的氧化物基礎落實?必備知識全過關1.鐵的存在與性質(1)鐵的存在與冶煉①鐵元素的存在②鐵的冶煉a.我國在春秋初年就掌握了冶鐵技術。戰國中期以后,鐵制工具在社會生產中發揮了巨大的作用。b.工業煉鐵的原理是用

的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。

隕鐵+2、+3氧、硅、鋁還原(2)鐵的性質①鐵的物理性質鐵有

性和

性。鐵能

,但該性質不如銅和鋁。鐵能被磁體吸引。

可用于鑒別或分離,如分離

鐵粉和銅粉②鐵的化學性質a.鐵與非金屬單質、酸、鹽溶液的反應延展導熱導電Fe2+Fe3+b.實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應

實驗裝置操作現象用燃著的火柴點燃肥皂液,聽到

聲

實驗結論

鐵不能與冷水和熱水反應

在高溫下,鐵能與水蒸氣反應生成

和

,化學方程式為

爆鳴

四氧化三鐵

氫氣3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22.鐵的氧化物(1)物理性質的比較化學式FeOFe2O3Fe3O4俗

稱-

顏色和狀態

色粉末

色粉末

色晶體

鐵的價態

價

價

+2價、+3價水溶性

(2)化學性質①穩定性:FeO不穩定,在空氣中受熱生成

。

②與酸反應:FeO、Fe2O3都屬于

,分別與強酸(如鹽酸)反應的離子方程式為

、

。

鐵紅磁性氧化鐵黑紅棕黑+2+3不溶不溶不溶Fe3O4堿性氧化物

FeO+2H+══Fe2++H2OFe2O3+6H+══2Fe3++3H2O名師點撥常見的鐵礦磁鐵礦(主要成分為Fe3O4),赤鐵礦(主要成分為Fe2O3),黃鐵礦(主要成分為FeS2)。教材拓展自然界中元素的含量名師點撥工業煉鐵的反應①C+O2(足量)CO2;②CO2+C2CO;③3CO+Fe2O32Fe+3CO2。特別提醒鐵與O2反應(1)常溫下:鐵在潮濕的空氣中被腐蝕生成鐵銹的主要成分為Fe2O3·xH2O。(2)點燃時:鐵在純氧中燃燒的產物是Fe3O4:3Fe+2O2Fe3O4。教材拓展金屬與水反應的規律1.K、Ca、Na與冷水劇烈反應,生成可溶性堿和H2。2.Mg和冷水緩慢反應,與沸水迅速反應;A1與冷水難反應,與沸水能反應,生成不溶性堿和H2。3.Zn、Fe、Sn、Pb與高溫水蒸氣反應,生成不溶性氧化物和H2。4.Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水反應。深度思考Fe3O4可以寫作FeO·Fe2O3,試寫出Fe3O4與鹽酸反應的離子方程式。提示

Fe3O4+8H+══Fe2++2Fe3++4H2O。

重難突破?能力素養全提升探究角度1鐵單質的性質例1(教材改編題)“嫦娥五號”帶回了月球樣品,主要為月壤,月壤顆粒中含有豐富的鐵元素。鐵在一定條件下與下列物質反應,產物中存在+3價鐵元素的是(

)A.氯氣 B.硫酸銅 C.稀硫酸 D.濃鹽酸A解析

鐵在氯氣中加熱生成氯化鐵:2Fe+3Cl22FeCl3,故A正確;鐵與硫酸銅溶液發生置換反應:Fe+CuSO4══FeSO4+Cu,故B錯誤;鐵與稀硫酸發生置換反應:Fe+H2SO4══FeSO4+H2↑,故C錯誤;濃鹽酸具有弱氧化性,能與Fe發生置換反應生成+2價鐵,故D錯誤。圖解要點

鐵與不同物質反應的價態變化

[對點訓練1](2024·浙江杭州高一檢測)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Na2O2B.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H2D.鐵在潮濕的空氣中不發生任何反應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,鐵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;鐵在潮濕的空氣中會生銹形成Fe2O3,故D錯誤。思維模型

從元素價態角度認識鐵的化學性質

探究角度2鐵的氧化物例2(2024·山東濟南高一檢測)下列關于鐵的氧化物說法錯誤的是(

)A.鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體B.四氧化三鐵是一種復雜的鐵的氧化物,它與鹽酸反應后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+C.FeO在空氣中加熱生成Fe2O3D.工業上常使用鐵的氧化物作為原料冶煉鐵C解析

鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體,如氧化鐵是紅棕色固體,氧化亞鐵和四氧化三鐵都是黑色固體,故A正確;四氧化三鐵是一種復雜的鐵的氧化物,可看作是由FeO、Fe2O3組成的化合物,它與鹽酸反應后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+,B正確;FeO在空氣中加熱生成Fe3O4,故C錯誤;工業上常使用鐵的氧化物作為原料,用一氧化碳冶煉鐵,故D正確。【變式設問】(1)區分氧化亞鐵、四氧化三鐵的最簡單方法是什么?(2)鐵元素的三種氧化物都能與酸反應生成鹽和水,它們都是堿性氧化物嗎?若不是,請說明理由。提示

利用磁鐵吸引,能被吸引的為四氧化三鐵。

提示

氧化鐵、氧化亞鐵屬于堿性氧化物,四氧化三鐵不是堿性氧化物,因為四氧化三鐵與酸反應生成兩種鹽——鐵鹽和亞鐵鹽。[對點訓練2]關于氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵三種氧化物的下列說法不正確的是(

)A.鐵元素化合價不完全相同B.氧元素的化合價完全相同C.氧化亞鐵俗稱鐵紅,為紅棕色固體D.鐵在氧氣中燃燒的產物為黑色固體C解析

鐵的三種氧化物中氧元素的化合價完全相同,都為-2價;鐵元素的化合價不完全相同,氧化鐵中鐵為+3價,氧化亞鐵中鐵為+2價,四氧化三鐵中鐵為+2價和+3價。氧化鐵俗稱鐵紅,是一種紅棕色的固體;鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵,是一種黑色固體。思維模型

從物質中鐵元素的價態認識鐵的氧化物

知識點二鐵的氫氧化物基礎落實?必備知識全過關1.鐵的氫氧化物的生成與轉化——實驗3-1在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液,然后各滴入一定量的NaOH溶液。(1)FeCl3溶液和NaOH溶液混合

用于Fe3+的檢驗現象:

;

化學方程式:

;

離子方程式:

。

產生紅褐色沉淀

FeCl3+3NaOH══Fe(OH)3↓+3NaClFe3++3OH-══Fe(OH)3↓

(2)FeSO4溶液和NaOH溶液混合

用于Fe2+的檢驗現象:

。

化學方程式:

;

。

生成白色絮狀沉淀,迅速變成灰綠色,一段時間后變成紅褐色

FeSO4+2NaOH══Fe(OH)2↓+Na2SO4

4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)32.Fe(OH)2與Fe(OH)3的性質

類別Fe(OH)2Fe(OH)3顏色

紅褐色

推斷題中的常見信息溶解性

化學性質還原性

—不穩定性隔絕空氣加熱:Fe(OH)2FeO+H2O2Fe(OH)3

與鹽酸或稀硫酸反應(離子方程式)

白色

難溶于水難溶于水在空氣中迅速被O2氧化

Fe2O3+3H2OFe(OH)2+2H+══Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+══Fe3++3H2O深度思考教材中描述“鐵有兩種氫氧化物,它們可以分別由相對應的可溶性鹽與堿溶液反應而制得”。能否利用上面實驗方法在空氣中制備氫氧化亞鐵?提示

不能。因為生成的氫氧化亞鐵會迅速被氧化。

教材拓展成功制取氫氧化亞鐵的四個關鍵(1)Fe2+極易被空氣中的氧氣氧化,所以FeSO4溶液要現用現配。(2)為了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要盡可能除去O2。(3)為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣,可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再擠出NaOH溶液。(4)為防止Fe2+被氧化,還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有機物(如苯),以隔絕空氣。重難突破?能力素養全提升探究角度1鐵的氫氧化物的性質例1向含有1molFeSO4的溶液中投入一小塊金屬鈉,反應完全后,濾出沉淀并洗滌,然后在空氣中灼燒沉淀得到的固體物質是(

)A.FeO B.Fe C.Fe(OH)3 D.Fe2O3D解析

金屬鈉投入溶液中生成氫氧化鈉和氫氣,氫氧化鈉與FeSO4溶液反應生成Fe(OH)2,在空氣中灼燒Fe(OH)2沉淀時,Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3,Fe(OH)3再分解生成Fe2O3和H2O。【變式設問】(1)上述溶液中投入金屬鈉反應可觀察到的現象是什么?(2)寫出在空氣中灼燒沉淀的化學方程式。

提示

鈉浮在水面上四處游動,熔化成銀白色的小球,發出“嘶嘶”的響聲,在溶液中產生白色沉淀,迅速變為灰綠色,最終變為紅褐色。提示

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。

[對點訓練1](2024·北京海淀區高一檢測)在空氣中氫氧化亞鐵白色沉淀可轉化為紅褐色沉淀。下列關于該反應的敘述不正確的是(

)A.生成物為氫氧化鐵 B.該反應是化合反應C.該反應是氧化還原反應 D.氫氧化亞鐵做氧化劑D解析

由題意可知,氫氧化亞鐵白色沉淀轉化為紅褐色沉淀,生成物是氫氧化鐵,故A正確;題中轉化符合化合反應的特征,該轉化涉及的反應是化合反應,故B正確;該反應中有元素化合價變化,是氧化還原反應,故C正確;在4Fe(OH)2+2H2O+O2══4Fe(OH)3中,氫氧化亞鐵做還原劑,O2做氧化劑,故D錯誤。探究角度2Fe(OH)2的制備例2(2024·河南鄭州高一檢測)化學小組設計如圖所示的裝置用來制取Fe(OH)2并觀察其在空氣中被氧化時的顏色變化。實驗時必須使用鐵屑和6mol·L-1的硫酸,其他試劑任選。填寫下列空白:(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中應預先加入的試劑是

,A中反應的離子方程式是

。

鐵屑

Fe+2H+══Fe2++H2↑(2)實驗開始時先將止水夾E

(填“打開”或“關閉”),C中收集到的氣體的主要成分是

。

(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程:

。(4)拔去B裝置中的橡皮塞,使空氣進入,寫出有關反應的化學方程式:

。

打開

H2關閉止水夾E,隨著反應的進行,A中壓強增大,把FeSO4溶液壓入B瓶中進行反應4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3解析

實驗開始時先打開止水夾E,讓生成的H2把A、B裝置中的空氣排出,讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成,以便較長時間觀察到Fe(OH)2的顏色。H2充滿B裝置后關閉止水夾E,A中的FeSO4溶液沿豎直長導管進入B裝置中與NaOH反應。圖解要點

解答還原性氣體(H2)保護法制備Fe(OH)2的思維流程

第一步:打開止水夾E,打開分液漏斗的活塞,滴入稀硫酸,利用生成的氫氣排盡裝置A、B中的空氣第二步:關閉止水夾E,裝置A中氣壓增大,將A中液體(硫酸亞鐵溶液)壓入B中與NaOH溶液反應生成Fe(OH)2沉淀【變式設問】(1)如果去除C裝置,B中的氫氧化亞鐵沉淀能否長時間存在?(2)該題第(3)小題操作后為什么燒瓶A中的溶液能夠進入裝置B?提示

不能。空氣中的氧氣會從導氣管進入裝置B,從而使其中的氫氧化亞鐵被氧化。提示

關閉止水夾E,產生的氫氣使燒瓶A內壓強增大,在氣壓作用下FeSO4溶液被壓入B中進行反應。[對點訓練2]實驗室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2,為了使生成的產物不容易被氧化,下列做法不正確的是(

)A.配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一層植物油,以隔絕空氣C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時,膠頭滴管尖嘴不能伸入溶液內D.產生Fe(OH)2沉淀后,不能振蕩試管C解析

FeCl2溶液和燒堿溶液要現用現配,且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣,確保Fe(OH)2在無氧環境中生成,A正確;在FeCl2溶液的上面加一層植物油,可以隔絕空氣,B正確;向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時,要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氫氧化鈉溶液在滴入時接觸空氣而溶有氧氣,C錯誤;產生Fe(OH)2沉淀后,若振蕩試管,會增大沉淀與空氣接觸的機會,使沉淀更易被氧化,D正確。歸納總結

制備Fe(OH)2的兩種方法

學以致用?隨堂檢測全達標題組1鐵的存在與鐵單質的性質1.(2024·山東威海高一檢測)中國早在春秋時期已掌握冶鐵技術。下列關于鐵的敘述正確的是(

)A.純鐵為灰黑色B.鐵銹的主要成分為Fe3O4,不能保護內層金屬C.鐵在干燥的空氣里不易被氧化D.在加熱條件下鐵與氯氣反應生成FeCl2和FeCl3C解析

純鐵為銀白色,鐵粉為黑色,A錯誤;鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O,不是Fe3O4,B錯誤;鐵在干燥的空氣里不易被氧化,在潮濕的空氣中易被氧化而腐蝕,C正確;氯氣具有強氧化性,能把變價金屬氧化到最高價,鐵與氯氣反應只能生成FeCl3,D錯誤。2.鐵在一定條件下的反應如圖所示。請填寫下列空白:(1)晉代的《抱樸子》中有記載“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”,這已成為現代濕法冶金的先驅。曾青就是膽礬,即五水硫酸銅。將鐵放在膽礬溶液(古人稱為膽水)中,可以得到金屬銅,請寫出該反應的化學方程式:

。

(2)工業上,向500~600℃的鐵屑中通入Cl2生產FeCl3,每生產1kgFeCl3,消耗Cl2的物質的量為

(計算結果保留2位小數)。

(3)實現Fe轉化為Fe2+,可選用___________________________________________

(填化學式)溶液。

(4)高溫下,Fe粉與水蒸氣反應的化學方程式為

。Fe+CuSO4══FeSO4+Cu

9.23mol

HCl(或H2SO4、FeCl3、CuSO4等)(合理即可)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2解析

(1)將鐵放在膽礬溶液(古人稱為膽水)即硫酸銅溶液中,可以得到金屬銅,化學方程式為Fe+CuSO4══FeSO4+Cu。(3)Fe→Fe2+說明Fe被氧化,可選用鹽酸、稀硫酸、FeCl3溶液、CuSO4溶液等氧化劑。(4)鐵粉在高溫條件下與水蒸氣反應生成H2和Fe3O4,故反應的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。題組2鐵的氧化物3.(2024·云南昆明高一檢測)中國科學院地質與地球物理研究所的科學家宣布,“祝融號”火星車探地雷達探測數據顯示在其所在的烏托邦平原地表下方大約35米處,存在著大量神秘的多邊形楔形物。火星外表是紅色的,這是因為火星表面含有大量的(

)A.氧化銅 B.氧化鐵 C.碳酸鈣 D.四氧化三鐵B解析

氧化銅是黑色的,A不符合題意;氧化鐵是紅棕色的,B符合題意;碳酸鈣是白色的,C不符合題意;四氧化三鐵是黑色的,D不符合題意。4.鐵的氧化物在自然界中有著廣泛的應用。有關鐵的氧化物的說法不正確的是(

)A.赤鐵礦的主要成分是Fe2O3,Fe2O3是紅棕色的,常用作紅色油漆和涂料C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水,但都能與鹽酸反應生成相應的鹽D.FeO不溶于水,不屬于堿性氧化物D解析

FeO不溶于水,但能與酸反應生成鹽和水,屬于堿性氧化物。

題組3鐵的氫氧化物的性質及制備5.有關鐵及其化合物的說法錯誤的是(

)A.鐵的化學性質比較活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態存在B.由圖示操作可制取Fe(OH)2C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反應制得D.Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明,能發生丁達爾效應A解析

隕鐵中