铁单质 教案 高中化学新人教版必修第一册（2022-2023学年）

1、3.1.1 铁单质一、教材内容分析本节课是高一化学必修一第三章铁 金属材料第一节铁及其化合物第一课时铁单质二、教学目标课程标准：1.了解铁与某些非金属单质、酸和盐溶液的反应。2通过实验探究了解铁与水蒸气的反应。 核心素养:1.变化观念：知道铁作为还原剂与某些非金属单质、酸和盐溶液反应时，铁与氧化性较弱的氧化剂反应，铁原子生成2价铁的化合物；铁与氧化性较强的氧化剂反应时，铁原子生成3价铁的化合物。2科学探究：通过对铁与水蒸气反应实验原理的探究，分析可能的生成物。三、学习者特征分析本节课是在已经学习了物质的量及其元素及其化合物钠氯相关内容之后。四、教学重点、难点金属铁、钠与非金属反应的比较五、教学

2、方法多媒体、小组汇报六、教学过程教学过程课前检查教师活动预习案抽测学生活动设计意图时间引言铁在自然界中可以单质存在,但主要以+2和+3价化合物的形态存在于矿石中,铁有哪些物理化学性质呢?激发学生兴趣3-5分授新与钠对比引出铁单质的学习，复习钠的化学性质思考探究对比15分授课多媒体课件知识点梳理重难点突破金属铁、钠与非金属反应的比较与O2反应与Cl2反应与S反应Na常温下：4NaO2=2Na2O2NaCl2eq o(=,sup7()2NaCl2NaSeq o(=,sup7()Na2S加热时：2NaO2eq o(=,sup7()Na2O2Fe常温下：Fe在潮湿的空气中生锈，主要成分为Fe2O3nH

3、2O2Fe3Cl2eq o(=,sup7()2FeCl3FeSeq o(=,sup7()FeSFe在纯氧中点燃生成Fe3O4铁与硫、氯气反应的产物中铁的价态不相同，证明氯气的氧化性强于硫。20分七、教学反思八、板书设计金属通性2、铁的存在和冶炼3、铁的化学性质(能写离子方程式的写离子方程式)【预习案】1.金属通性状态颜色延展性导电、导热性绝大多数为固态不透明、有金属光泽，大多是银白色大多数较好良好2.铁的存在和冶炼(1)铁的存在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 价和 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)铁的冶炼我国目前发现

4、最早的人工冶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冶铁技术。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。工业炼铁的反应原理为 3铁的化学性质(能写离子方程式的写离子方程式)4铁与水蒸气反应的实验探究(1)铁与冷水或热水不反应，但在空气中氧气、二氧化碳、水蒸气的作用下，易腐蚀。(2)铁与水蒸气反应的实验探究方法方法一(实验改进)方法二实验装置气体检验用小试管C收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了H2用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了 实验结论铁在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式

5、为 【情境导学】铁在自然界中可以单质存在,但主要以+2和+3价化合物的形态存在于矿石中,铁有哪些物理化学性质呢?【思考探究】 教材65页，思考与讨论【结论】 【体系构建】课堂小结铁eq blc(avs4alco1(与非金属反应blc(avs4alco1(与足量的Cl2等强氧化剂反应被氧化为3价,与足量的S、I2等弱氧化剂反应被氧化为2价),与非氧化性酸反应（如稀硫酸、盐酸）被氧化为2价,与盐溶液反应，如FeCu2=Fe2Cu,在高温下与水蒸气反应：3Fe4H2O（g）o(=,sup7(高温)Fe3O44H2)1在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是()AFeeq o(,sup7(Cl2),

6、sdo5(加热)FeCl3BFeeq o(,sup7(盐酸),sdo5(常温)FeCl3CFeeq o(,sup7(H2O（g）),sdo5(高温)Fe3O4DFeeq o(,sup7(S),sdo5(加热)FeS2(2019教材改编题)下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为3价的是()A稀硫酸B氯气C硫酸铜溶液D稀盐酸3下列反应中，能置换出铁的是()ACu和FeSO4(溶液)BNa和FeSO4(溶液)CC和Fe2O3(高温)DAg和FeSO4(溶液)4(2019教材改编题)下列变化通过一步反应不能直接完成的是()AFeFe3O4BNaNa2CO3CNa2O2NaOHDNaN

7、a2O25有A、B、C三种常见的金属单质，A在空气中燃烧生成淡黄色固体；B也能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。根据以上信息回答下列问题：(1)写出化学式：A_；B_；C_。(2)写出化学方程式：A在空气中燃烧_；C与水蒸气反应_；A与水反应_。参考答案1【解析】选B。Fe与非氧化性酸反应被氧化为2价，B错。2【解析】选B。Fe与强氧化剂Cl2反应被氧化为3价。3【解析】选C。A项不发生反应；B项钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸亚铁反应产生氢氧化亚铁沉淀；C项反应为3C2Fe2O3eq o(=,sup7(高温)3CO24Fe；D

8、项不发生反应。4【解析】选B。A项反应为3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2；B项Na性质活泼，但不能通过一步反应直接转化为Na2CO3；C项反应为2Na2O22H2O=4NaOHO2；D项反应为2NaO2eq o(=,sup7()Na2O2。5【解析】淡黄色固体是过氧化钠，故A是钠；B能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，故B是镁；C在一定条件下与水蒸气反应生成 H2和一种黑色固体，故C是铁。【答案】(1)NaMgFe(2)2NaO2eq o(=,sup7()Na2O23Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H22Na2H2O=2NaOHH2

9、1关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是()A铁丝燃烧产生白烟B铁丝生锈是缓慢氧化C铁丝燃烧的产物是Fe2O3D铁锈的主要成分是Fe3O42能正确表示下列反应的离子方程式的是()A钠与氢氧化钠溶液反应：2Na2H2O=2Na2OHH2B铁与CuSO4溶液反应：FeCu2=CuFe3C钠与盐酸反应：Na2H=NaH2D铁与稀硫酸反应：2Fe6H=2Fe33H23类比是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测的说法中正确的是()A已知Fe与O2能直接化合生成Fe3O4，推测Cu与O2可直接化合生成Cu3O4B已知Na与H2O反应生成 NaOH和H2，推测Fe与H2O反应

10、生成Fe(OH)2和H2C已知Fe能与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应D已知Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应4铁粉在高温条件下可与水蒸气反应，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 molB1 molC1.5 molD2 mol5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铁在盐酸反应生成氯化铁和氢气D铁与盐酸或水蒸气反应，都做还原剂6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

11、同C都需在高温条件下进行D反应类型都是置换反应7下列离子方程式不正确的是()ANa与H2O反应：2Na2H2O=2Na2OHH2BAl与稀盐酸反应：2Al6H=2Al33H2CFe与稀盐酸反应：2Fe6H=2Fe33H2DAl与CuCl2溶液反应：2Al3Cu2=2Al33Cu8在标准状况下，将5.6 g铁和4.6 g钠分别与100 mL 1 molL1的盐酸反应，则放出H2的体积()A铁的大B钠的大C铁和钠放出的一样大D无法比较9如下图所示，在硬质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，可完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。回答下列问题：(1)写出有关反应的化学方程式：_。(2

12、)干燥管C中盛放的药品是_，作用是_。(3)在D处画出用简单方法(用试管)收集氢气的装置图(所需其他仪器自选)。(4)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置的主要作用是_；圆底烧瓶底部放入几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_。(5)实验开始时应先点燃_，理由是_。10现有2 molL1的盐酸和硫酸各100 mL，分别加入等质量的铁粉，反应完全后，所产生的气体质量之比为23。试求加入的铁粉的质量。11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。该氧化物又可以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，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套装置，

13、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稀盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。回答下列问题：(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中收集得到的是_。(2)实验时，U形管中应加入的试剂是_，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管中反应发生前，在F出口处必须_；E管中反应开始后，在F出口处应_。参考答案1【解析】选B。铁丝燃烧看不到白烟，会看到火星四射，A错误；铁丝生锈是

14、缓慢氧化，是铁和空气中的氧气缓慢的发生反应，B正确；铁丝燃烧的产物是Fe3O4，C错误；铁锈的主要成分是Fe2O3，D错误。2【解析】选A。B中Fe与Cu2反应时，Cu2氧化性较弱，只能把Fe氧化为Fe2，正确的离子方程式应为FeCu2=Fe2Cu。C中电荷不守恒。D中铁与稀硫酸反应生成Fe2而不是Fe3。3【解析】选C。Fe与O2在点燃的条件下反应生成Fe3O4，Cu与O2反应生成CuO，故A错误；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；Fe是活泼金属，能把金属活动性顺序中位于其后的金属离子从其盐溶液中置换出来，故C正确；Na在常温下能与H2O反应，但是Fe与水在常温下不反应，故D错

15、误。4【解析】选C。3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2m(固体)3 mol 64 gn(Fe) 32 g解得n(Fe)1.5 mol。5【解析】选C。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，铁做还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。6【解析】选C。钠、铁都能与水发生置换反应，但二者反应难易程度不同，其产物不完全相同。钠在常温下与冷水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气；铁在高温下与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。7【解析】选C。Fe与稀盐酸反应的离子方程式为Fe2

16、H=Fe2H2。8【解析】选B。n(HCl)1 molL10.1 L0.1 mol，n(Fe)eq f(5.6 g,56 gmol1)0.1 mol，Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe2HCl=FeCl2H2，反应中Fe过量，以HCl计算产生H2的物质的量为0.05 mol；n(Na)eq f(4.6 g,23 gmol1)0.2 mol，Na与HCl反应的化学方程式为2Na2HCl=2NaClH2，反应中Na过量，过量的Na继续与水发生反应2Na2H2O=2NaOHH2，Na无论是与HCl反应还是与H2O反应，都存在关系：2NaH2，生成H2的物质的量为0.1 mol；所以标准状况下Na反应放

17、出H2的体积大。9【解析】(1)书写化学方程式时，应注意H2O的状态与产物的成分。(2)应选固体干燥剂。(3)应采用向下排空气法收集，注意导管伸入的位置。(4)通过加热圆底烧瓶中的水获得水蒸气。(5)实验时，应先加热圆底烧瓶，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再加热硬质玻璃管，防止铁粉被空气中的氧气氧化。【答案】(1)3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高温)Fe3O44H2(2)碱石灰(或无水CaCl2等)除去H2中的水蒸气(3)如图所示(注意用向下排空气法，导管伸入试管底部)(4)为反应提供持续不断的水蒸气防止液体暴沸(5)酒精灯先点燃酒精灯，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再点燃酒

18、精喷灯，防止Fe与O2反应10【答案】根据化学方程式Fe2HCl=FeCl2H2和FeH2SO4=FeSO4H2可知，若盐酸、硫酸过量，等量的铁全部反应，则产生H2的质量比应为11；若铁都过量，则两酸都全部反应，根据题给数据，n(HCl)n(H2SO4)2 molL10.1 L0.2 mol，则盐酸产生H2 0.1 mol，硫酸产生H2 0.2 mol，二者的质量比为12。这两种情况不符合题意，则只能是盐酸中铁过量(盐酸耗铁少)，硫酸中铁不足(硫酸耗铁多)，这种情况下，才可能使产生的H2的质量比为23。当铁与盐酸反应，盐酸全部反应时，产生的H2为0.1 mol，根据产生H2的质量比为23可知，硫酸产生H2 0.15 mol。设硫酸中参加反应的铁的质量为x，则FeH2SO4=FeSO4H256 g 1 molx 0.15 molx8.4 g答：加入的铁粉的质量为8.4 g。11【解析】根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：3Fe4H2O(g)eq