高中化学必修一 课时3.1 铁的单质20202021学年精品讲义

1、PAGE 铁的单质 【学习目标】1、了解铁在自然界中的存在形态及冶炼方法2、掌握铁的物理性质和化学性质【主干知识梳理】一、铁的物理性质及铁元素的存在1、铁的物理性质：铁是一种有金属光泽的银白色金属，有良好的导热性和延展性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。密度是7.68gcm3，熔点是1535，沸点是2750，粉末为黑色。铁属于重金属、黑色金属、常见金属。铁能被磁铁吸引2、铁元素在自然界的存在形态游离态和化合态均有(1)像陨铁中的铁那样以单质形态存在(2)以2价和3价化合物的形态存在，铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位二、铁的化学性质:铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成2、3两种

2、价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应铁与氧化性较弱的氧化剂(如：盐酸、硫酸铜溶液等)反应，铁原子失去2个电子生成2价铁的化合物铁与氧化性较强的氧化剂(如：氯气、硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成3价铁的化合物1、Fe与非金属反应(1)Fe与O2的反应：3Fe2O2eq o(=,sup7(点燃)Fe3O4 (火星四射、剧烈燃烧、放出大量的热、生成黑色的固体)(2)Fe在氯气中燃烧：2Fe3Cl2eq o(=,sup7(点燃)2FeCl3 (产生棕黄色的烟) (3)Fe与硫的反应：FeSFeS2、Fe与水蒸气的反应装置装置实验装置

3、操作及现象用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气实验结论红热的铁能与水蒸气反应，化学方程式：3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2【微点拨】铁与水蒸气的反应实验中，湿棉花的作用是加热时可产生水蒸气，与铁粉反应生成氢气铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀3、Fe与酸的反应(1)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Fe2HCl=FeCl2H2 Fe2H+=Fe2+H2(2

4、)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应【微点拨】常温下，铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫酸、浓硝酸将铁的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层莫阻止了酸与内层金属的进一步反应。但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应少量的铁与稀硝酸反应：Fe(少量)4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2 过量的铁与稀硝酸反应：3Fe(过量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O少量的铁与浓硝酸共热：Fe6HNO3(浓)Fe(NO3)33NO23H2O4、与盐溶液反应：(1)与硫酸铜溶液的反应：F

5、eCuSO4=FeSO4Cu FeCu2+=Fe2+Cu (2)与FeCl3溶液的反应：Fe2FeCl3=3FeCl2 Fe2Fe3+=3Fe2+【即学即练1】1、判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)自然界中不存在单质铁()(2)Fe与热水发生反应生成Fe2O3()(3)铁和稀硫酸反应：2Fe6H=2Fe33H2()(4)铁和氯气反应：FeCl2eq o(=,sup7(点燃)FeCl2()(5)地壳中含量最高的金属元素是铁()2、市售的食品包装中常带有一小包铁粉，并标有“吸氧剂”字样，这是利用了铁粉的()A氧化性 B还原性 C吸水性 D导电性3、铁在一定条件下分别与O2、水蒸气反应的相

6、同产物是()AFeO BFe2O3 CFe3O4 DFe(OH)34、等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是()A11 B34 C23 D435、把足量的铁粉投入到稀盐酸和氯化铜的混合溶液中，充分反应后，残余固体的质量与原来加入的铁粉质量相等，则原溶液中H和Cl的物质的量之比为()A14 B17 C18D256、下列有关金属及其化合物的说法正确的是()A钠在空气中燃烧生成白色固体Na2O2 B过量铁粉在氯气中燃烧，可以生成FeCl2C铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2 D铁在潮湿的空气中不发生任何反应7、某学习小组进行了下图所示

7、的实验，实验后组员之间的交流不合理的是()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丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应D丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色三、铁的冶炼：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1、设备：炼铁高炉2、原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等3、主要反应(1)还原剂的生成生成CO2：CO2eq o(=,sup7(高温)CO2生成CO：CO2Ceq o(=,sup7(高温)2CO(2)铁的生成：Fe2O33COeq o(=,sup7(高温)2Fe3CO2(3

8、)炉渣的形成CaCO3eq o(=,sup7(高温)CaOCO2CaOSiO2eq o(=,sup7(高温)CaSiO3【课后作业】1、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，铁自身也能产生磁场C铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳中的铁有游离态也有化合态D纯铁的抗腐蚀能力强，在干燥空气中不易被氧化2、下列关于铁与水蒸气反应的叙述不正确的是()A是氧化还原反应 B铁是还原剂 C需在高温条件下进行 D产物是氧化铁和氢气3、下列氯化物，不能用单质直接反应制得的是()ACuCl2 BFeCl2 CNaCl DHCl4、高炉炼铁的生产中，下列说

9、法正确的是()A焦炭和一氧化碳都是还原剂 B采用富氧空气可以得到纯铁C加石灰石的目的主要是为了得到CO2 D用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿5、已知钠、铁都能与水反应，下列叙述不正确的是()A它们反应的难易程度不同 B它们反应的产物不完全相同C都需在高温条件下进行 D反应类型都是置换反应6、铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有关说法正确的是()A三种非金属单质中，S的氧化性最弱 B等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数相等C反应生成的三种产物都只具有氧化性 D反应生成的三种产物都是易溶于水的固体7、下列有关实验现象的叙述

10、中，不正确的是()A氢气在Cl2中燃烧，发出苍白色火焰 B铁丝在Cl2中燃烧，产生棕褐色的烟C钠在Cl2中燃烧，产生棕黄色的烟 D铜丝在Cl2中燃烧，产生棕黄色的烟8、下列说法不正确的是()A铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁 B铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应C铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 D铁与盐酸或水蒸气反应，都作还原剂9、下列金属单质中，能从CuSO4溶液中置换出铜的是()A汞 B银 C钠 D铁10、下列反应能通过置换反应生成铁的是()ZnFeCl2(溶液) NaFeSO4(溶液) Fe2O3CO(高温) Fe3O4H2(高温)A B C D11、用一定量的铁与足量的稀硫酸及足

11、量的CuO反应制取单质铜，有人设计了以下两种方案：FeH2Cu， CuOCuSO4Cu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为()A一样多 B多 C多 D无法判断12、现有四种黑色粉末，分别为MnO2、CuO、炭粉、铁粉，只需加入一种试剂并进行适当的操作就可以将它们区分开，这种试剂是()A氢氧化钠溶液 B浓盐酸 C稀硫酸 D稀盐酸13、铁粉可与高温水蒸气发生反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是 ()A0.5 mol B1 mol C1.5 mol D2 mol14、若0.1 mol某单质与足量的硫充分反应，生成物的质量比该单质的质量

12、增加了1.6 g，则组成这种单质的元素不可能是()AAg BFe CNa DK15、在浓度均为6 molL1的盐酸和硫酸各100 mL溶液中，分别加入等质量的铁粉，充分反应后生成气体体积比为23，则加入铁粉的质量是() A11.2 g B25.2 g C16.8 g D33.6 g16、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装置A的作用是持续不断地为实验提供水蒸气B装置B中反应的化学方程式是2Fe3H2O(g)eq o(=,sup7(高温) Fe2O33H2C装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D点燃D处的气体前必须检验气体的纯度17、A、B、C是中学化学中常见

13、的单质，A是金属单质，B、C是气体单质。甲、乙两化合物在常温下分别为黑色晶体和无色液体。这些化合物和单质之间的关系如图所示。据此判断：(1)若金属元素A有可变化合价，则A的化学式为_，甲的化学式为_(2)写出A乙甲C反应的化学方程式：_18、在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应可以得到铁的氧化物。该氧化物又可经过此反应的逆反应生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用下图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 molL1盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中

14、均已略去)。填写下列空白：(1)实验进行时，试管A中应加入的试剂是_；烧瓶B的作用是_；烧瓶C的作用是_；在试管D中收集到的是_(2)实验时，U形管G中应加入的试剂是_；长颈漏斗H中应加入_(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是_(填该仪器对应的字母)(4)试管E中发生反应的化学方程式是_。(5)为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须_；E管中的反应开始后，在F出口处应_19、如图所示，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点燃。(1)所观察到现象是_，有关反应的化学方程式是_(2)干燥管内可装入的试剂是_，其作用是_。

15、干燥管还可用_(装置)代替(3)玻璃管中石棉绒的作用是_。实验开始时应先点燃_，实验结束时，应先熄灭_20、某同学欲在实验室中完成铁与水蒸气反应的实验，装置如图甲、乙。 已知B中放入的是铁粉与石棉绒的混合物，C中放的是干燥剂，E为酒精喷灯，G为带有铁丝网罩的酒精灯。对比两装置，回答下列问题：(1)如何检查乙装置的气密性？_(2)乙装置中湿沙子的作用是_(3)B处发生反应的化学方程式为_(4)该同学认为在乙装置的导管口处点燃反应产生的气体，装置H必不可少，H的作用是_(5)对比甲、乙两装置的B和K，B的优点是_21、某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列

16、问题：(1)A装置的作用是_，烧瓶底部放碎瓷片的作用是_(2)装置B中发生反应的化学方程式是_(3)D的作用是_(4)E中的实验现象是_(5)A、B两个装置中应先点燃_处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是_22、钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示：炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用请回答下列问题：(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是_(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是_(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应_(4)高炉气

17、中含有的主要气态污染物是_，若直接排放将污染空气，因此应回收利用，请写出该污染物的一种用途_【铁的单质】答案 【即学即练1】1、(1)(2)(3)(4)(5)2、B3、C。解析：铁在氧气中点燃生成Fe3O4，反应的化学方程式为：3Fe2O2eq o(=,sup7(点燃)Fe3O4；铁与水反应：3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2，所以相同的产物是Fe3O4，故C正确。4、B。解析：设Fe的物质的量为1 mol，则Fe2HCl=FeCl2H21 mol1 mol3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2 1 mol eq f(4,3) mol

18、相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成H2体积之比为：1eq f(4,3)34，故选B。5、C。解析：在盐酸和氯化铜的混合溶液中加入足量的铁粉，分别生成：2HFe=Fe2H2，FeCu2=Fe2Cu，其充分反应，所得滤渣的质量与原铁粉的质量恰好相等，则消耗的铁的质量应等于生成的铜的质量，令Cu的质量为64 g，其物质的量为1 mol，则Fe Cu2 = Fe2Cu56 g 1mol64 g故溶液中n(Cu2)1 mol所以与酸反应的Fe的质量为64 g56 g8 g，其物质的量为8 g56 g/mol1/7 mol，由2 HFe=Fe2H2，可知n(H)2/7 mol，根据电荷守恒

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项正确。6、C。解析：钠在空气中燃烧的产物是过氧化钠，过氧化钠是淡黄色固体，故A错误；氯气的氧化性较强，无论铁粉是否过量，在氯气中燃烧均生成FeCl3，故B错误；铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故C正确；铁在潮湿空气中会生锈形成Fe2O3，故D错误。7、C。解析：铁与H2O(g)在高温条件下反应生成Fe3O4和H2；Fe3O4与HCl反应生成FeCl3(棕黄色)和FeCl2(浅绿色)。【课后作业】1、C。解析：地壳中含量最多的金属元素是

20、Al，地壳中的铁为化合态，C项错误。2、D。解析：据3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2可知反应产物为Fe3O4而非氧化铁，D项错误。3、B。解析：本题考查氯气的化学性质，氯气具有强氧化性，和铁化合生成物是氯化铁，B不正确，其余都是可以用单质直接反应制得的，答案为B。4、A。解析：高炉炼铁的生产中，焦炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳，一氧化碳还原铁的氧化物，在反应中焦炭和一氧化碳是还原剂，A正确；采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧，B不正确；加石灰石的目的主要是为了造渣，C不正确；黄铁矿中铁的含量低，一般不用于冶炼生铁，D不正确。5、C。解析：据

21、2Na2H2O=2NaOHH2、3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2可知，两反应条件不同，难易程度不同，产物不完全相同，均为置换反应，所以C项错误。6、A。解析：根据反应后铁元素的价态，可知S的氧化性最弱，A项正确；反应产物中铁元素的价态不同，等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数不相等，B项错误；Fe3O4和FeS中含有2价的铁元素，也具有一定的还原性，C项错误；Fe3O4和FeS难溶于水，D项错误。7、C。解析：Cl2是一种活泼的非金属单质，能跟金属和非金属反应。A项，H2在Cl2中安静地燃烧，产生苍白色火焰，并有白雾生成；B项，Fe在Cl2中燃烧，

22、产生棕褐色的烟；C项，钠在Cl2中燃烧，产生白烟，故C项错误；D项，铜丝在Cl2中燃烧，产生棕黄色的烟。8、C。解析：铁能在纯氧气中燃烧，也能在高温下与水蒸气反应，二者共同产物为四氧化三铁；铁与盐酸和水蒸气发生的反应都是置换反应，在反应中铁的化合价升高，铁作还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。9、D。解析：在金属活动性顺序表中，汞和银都排在铜之后，两种金属都不能将金属铜从溶液中置换出来，故A、B错；金属钠与铜的盐溶液反应时，先是和水反应置换出氢气，然后是氢氧化钠和铜盐之间的反应，不会置换出金属铜，故C错；金属铁的活泼性比铜强，可以将金属铜从溶液中置换出来。10、C。解析：中钠先与水

23、反应生成NaOH，再与FeSO4发生复分解反应，并不能置换出铁；该反应虽然生成铁，但不是置换反应，其余皆符合题意。11、C。解析：气体还原金属氧化物时，需先排净空气，且还原得到的金属单质需在还原气氛中冷却。铁的量一定，转移的电子数一定。由于H2还原CuO的实验中开始需消耗H2排净装置中的空气，实验结束后，铜需在H2氛围中冷却，所以能够用于还原CuO的H2量减少，根据电子守恒原理可知，制得铜较少。对于方案来说，铁完全用于置换铜，所以多。12、B。解析：A项，四种物质均不与氢氧化钠溶液反应，不能区分开，A项错误；B项，MnO2与浓盐酸在加热条件下生成黄绿色气体，CuO与浓盐酸反应得到蓝色溶液，铁粉

24、与浓盐酸反应得到绿色溶液和无色气体，炭粉与浓盐酸不反应，故用浓盐酸可以区分四种物质，B项正确；C项，MnO2、炭粉均不与稀硫酸反应，不能区分，C项错误；D项，MnO2、炭粉均不与稀盐酸反应，不能区分，D项错误。13、C。解析：3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2m(固体质量增加)3 164x mol 32 gx1.5 mol14、B。解析：质量增加了1.6 g，则增加的质量是S的质量，故S的物质的量为eq f(1.6 g,32 gmol1)0.05 mol,0.1 mol某单质与0.05 mol的S反应，该单质与S的物质的量之比是21，所以该单质与硫充分反应后，组

25、成该单质的元素在生成物中的化合价为1，只有Fe没有1价。15、B。解析：若铁粉过量，则生成气体的体积比之为12，充分反应后生成气体体积比为23，可知铁粉对盐酸过量，对硫酸不足，铁与盐酸反应生成氢气为0.3 mol，则与硫酸反应生成氢气0.45 mol，参加反应的铁的物质的量为0.45 mol，质量为0.45 mol56 g/mol25.2 g，答案选B。16、C。解析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,A错;湿棉花的作用是提供水蒸气,B错;使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2,反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明铁与水蒸气反应生成了H2,C对;铁粉与

26、水蒸气反应生成的四氧化三铁也可以被磁铁吸引,不能分离出铁,D错。17、(1)FeFe3O4(2)3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2解析：金属元素A有可变化合价，一般为铁，有2价和3价，可以作为本题的突破口。金属A与气体单质B点燃可化合生成甲，可推知B为氧气。从而推出甲是Fe3O4，气体单质C将单质A还原出来，且乙为无色液体，可推知C为具有还原性的氢气，甲与C发生的反应为Fe3O44H2eq o(=,sup7(高温)3Fe4H2O。A与乙发生的反应为3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2。18、(1)普通铁粉(或铁粉)作为水蒸气发生器防

27、止倒吸(或用作安全瓶)氢气(2)碱石灰(或固体NaOH、无水CaCl2等)6 molL1盐酸(3)ABE(4)Fe3O44H2eq o(=,sup7(高温)3Fe4H2O(5)检验氢气的纯度点燃氢气解析(1)根据题干可推断出试管A应是铁和水蒸气反应的装置，在A中装的应是普通铁粉，反应过程中要生成氢气，所以D是用来收集氢气的，在烧瓶B中产生水蒸气，为了防止向试管中通入水蒸气使试管骤冷引起水的倒流，在反应装置和收集装置中间加上广口瓶以保证实验安全。(2)装置用来制取氢气，故H用于添加盐酸，在产生氢气的同时可能会带出部分水蒸气和氯化氢气体，故应在U形管中加入固体干燥剂吸收氯化氢和水蒸气。(3)反应是

28、在高温条件下，所以A和E装置需要加热，反应需要水蒸气，故B也需要加热。(4)依据装置和实验目的分析，试管E中发生反应是氢气还原四氧化三铁的反应，反应方程式是：Fe3O44H2eq o(=,sup7(高温)3Fe4H2O。(5)氢气是可燃性气体，做氢气的性质实验时必须保证氢气是纯净的，为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须进行气体验纯；E管中的反应开始后，在F出口处应点燃H2，避免排放到空气中遇火爆炸。19、(1)红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体点燃时，能燃烧且发出爆鸣声3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2(2)碱石灰(或无水CaCl2、硅胶等)吸收水蒸气，使收集的氢气易点燃U形管(3)铁