铁单质 教案 高中化学新人教版必修第一册（2022-2023学年）

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：

I.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、教学方法

多媒体、小组汇报

六、教学过程

教学过程教师活动学生活动设计时间

课前检查预习案抽测意图

引言铁在自然界中可以单质存在，但主要以+2和+3激发学生3-5分

价化合物的形态存在于矿石中，铁有哪些物理兴趣

化学性质呢？

授新与钠对比引出铁单质的学习，复习钠的化学对比15分

性质思考探究

多媒体课件20分

授课知识点梳理

重难点突破

金属铁、钠与非金属反应的比较

与CL反与s反

与02反应

应应

常温下：

Na

4Na+O22Na+

2Na+

^=2Na?O

Cl2

加热时：△金

2Na+ONa2S

22NaCl

△

-------N@2。2

常温下：Fe

在潮湿的

空气中生

2Fe+

锈，主要成Fe+S

3C12

Fe分为△

△

FeoOsnHoOFeS

2FeCl

Fe在纯氧中3

点燃

生成Fe3O4

◎特别提醒铁与硫、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。

七、教学反思

八、板书设计

1、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）

Fe与。2反应「3Fe+2O2型=Fe3O4

［与非金属反应｝Fe与Ch反应》2Fe+3cl2^:2FeCh

Fe与S、k反应.Fe+SaFeS、

Fe+l2=Fe12

【与酸|反应）Fe与稀硫酸反应.Fe+2H+=F/*+H2t

【与盐’溶液反应）"与CuS。，溶液反应》Fe+G?+=Fe2++Cu

【预习案】

1.金属通性

状态颜色延展性导电、导热性

绝大多不透明、有金属光大多数

良好

数为固态泽，大多是银白色较好

2.铁的存在和冶炼

⑴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）

Fe与。2反应,

〔与非金属反应｝Fe与Ch反应，

Fe与S、:反应一

,■

【与酸反应)Fe与稀硫酸反应，

［与盐、液反应)Fe与CM溶液反应.

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

用小试管C收集一试管气

用火柴点燃肥皂泡，听到爆

气体检验体，点燃，听到轻微的“噗

鸣声，证明生成了______

声，证明生成了旦2

铁在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式为____________

实验结论

【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

r［与足量的CL等强氧化剂反应被氧化为+3价

与全属反应《

［与足量的s、L等弱氧化剂反应被氧化为+2价

铁，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，$DFe+Cu2+^=Fe2++Cu

<在高温下与水蒸气反应：3Fe+4H2O（g）.温Fe3C）4+4H2

窗课堂练c

1.在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是（）

A-C12、"一口―盐酸

A-Fe加募FeCbB-Fe常温）FeCb

c口H2。（g、）口cn口s「0

CFe高温*Fe3°4D-Fe加热,FeS

2.（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（）

A.Cu和FeSC>4（溶液）B.Na和FeSCU（溶液）

C.C和Fe2C>3（高温）D.Ag和FeSC）4（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（）

A.Fe----->FesO4B.Na---->Na2CO3

C.NazOz----->NaOHD.Na---->NazC）2

5.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；Co

（2）写出化学方程式：

①A在空气中燃烧_________________________________________________________

②C与水蒸气反应__________________________________________________________

③A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CL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3c+2Fe2C）3里遢3co2+4Fe；D项不发生反应。

4【解析】选B。A项反应为3Fe+4H20（g）里建Fe3O4+4H2；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2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2T；D项反应为2Na+Ch^=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比和一种黑色固体，故C是铁。

【答案】（l）NaMgFe

⑵①2Na+

②3Fe+4H2O（g）^^Fe3O4+4H2

③2Na+2H2O=2NaOH+H2

威素养提升

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FezCh

D.铁锈的主要成分是Fe3C>4

2.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：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2

B.铁与C11SO4溶液反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe3+

++

C.钠与盐酸反应：Na+2H=Na+H2

D.铁与稀硫酸反应：2Fe+6H+=2Fe3++3H2

3.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。2能直接化合生成Fe3（D4,推测Cu与。2可直接化合生成CU3O4

B.已知Na与H20反应生成NaOH和H2,推测Fe与H20反应生成Fe（OH）2和H2

C.已知Fe能与CUSO4溶液反应，推测Fe与AgNCh溶液也能反应

D.已知Na在常温下能与H?0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32g,

则参加反应的铁粉的物质的量是（）

A.0.5molB.1mol

C.1.5molD.2mol

5.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（）

A.Na与H2O反应：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2

B.Al与稀盐酸反应：2A1+6H+=2AF++3H2

C.Fe与稀盐酸反应：2Fe+6H+=2Fe3++3H2

D.Al与CuCb溶液反应：2A1+3CU2+=2AF++3CU

8.在标准状况下，将5.6g铁和4.6g钠分别与100mL1moLL-i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

(1)写出有关反应的化学方程式:

(2)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2moi的盐酸和硫酸各100mL,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2：3。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，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0

(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)o

(4)试管E中发生反应的化学方程式是o

(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________O

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Fe3CU，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，O?+氧化性较弱，只能把Fe氧化为Fe?+,正确的离子方程式应

为Fe+Cu2+=Fe2++CuoC中电荷不守恒。D中铁与稀硫酸反应生成Fe?+而不是Fe3+o

3【解析】选C。Fe与。2在点燃的条件下反应生成Fe3C)4,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HzO反应，但是Fe与水在常温下不反应，故D错误。

4【解析】选C。

3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H?Am(固体)

3mol64g

n(Fe)32g

解得n(Fe)=1.5mol»

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Fe+2H+=Fe2++H2。

_56g

8【解析】选B。n(HCl)=lmol-L-1x0.1L=0.1mol,n(Fe)=,-^,-1=0.1mol,Fe与盐酸反应的化学

5g6g-mol1

方程式为Fe+2HCl=FeCl2+H2T，反应中Fe过量，以HC1计算产生H2的物质的量为0.05mol；n(Na)=

”.i=Q2mol,Na与HC1反应的化学方程式为2Na+2HCl=2NaCl+H23反应中Na过量，过量

23g-mol11

的Na继续与水发生反应2Na+2H2O=2NaOH+H2f,Na无论是与HC1反应还是与H2O反应，都存在关

系：2Na〜4，生成H2的物质的量为0.1mol；所以标准状况下Na反应放出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】⑴3Fe+4H20(g)且通Fe3O4+4H2

(2)碱石灰(或无水CaCb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，再点燃酒精喷灯，防止Fe与02反应

10【答案】根据化学方程式Fe+2HCl=FeCL+H2T和Fe+H2so4=FeSCU+H2f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1：1；

-1

若铁都过量，则两酸都全部反应，根据题给数据，n(HCl)=n(H2SO4)=2mol-Lx0.1L=0.2mol,则盐酸

产生H?0.1mol,硫酸产生H2