2024-2025学年新教材高中化学第三章铁金属材料第一节铁及其化合物学案新人教版必修1

PAGE9-第一节铁及其化合物课程目标素养目标1.通过试验探究了解铁与水蒸气的反应。2．了解铁的氧化物、氢氧化物的制备、性质及应用。3．通过试验探究了解铁盐和亚铁盐的性质、应用及检验。1.改变观念：理解铁及其重要化合物的化学性质。2．科学探究：通过试验探究铁及其重要化合物的制备、性质及其转化，并得出科学的结论。3．证据推理：具有证据意识，能基于证据对铁的化合物的性质、物质组成、结构及其改变提出可能的假设，通过分析推理加以证明或证伪。授课提示：对应学生用书第49页一、铁单质1．铁元素在自然界中的存在形式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＋2价和＋3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．铁单质的物理性质纯铁是一种银白色金属，有肯定的延展性和导热性，能导电，其导电性不如铜和铝，熔、沸点较高，能被磁体吸引。3．铁单质的化学性质(1)与非金属的反应(2)与酸反应离子反应方程式如下：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(3)与水蒸气反应通常铁与冷水和热水均不反应，但铁可与水蒸气反应。方法方法一方法二试验装置气体用小试管收集一试管气体，点燃，听到稍微噗声，证明生成了H2用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2试验结论铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2(4)与盐溶液的反应古代湿法炼铜反应原理：Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4。4．铁的冶炼反应原理：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO，Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。二、铁的重要化合物1．铁的氧化物名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁铁的化合价＋2＋3＋2、＋3颜色黑色红棕色黑色溶解性不溶不溶不溶稳定性不稳定稳定稳定氧化物类别碱性氧化物碱性氧化物困难氧化物与盐酸反应的离子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O用途氧化铁：红色油漆、涂料、炼铁原料2.铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色白色红褐色溶解性不溶不溶稳定性在空气中易转化为Fe(OH)32Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O制备(离子方程式)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓转化化学方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3现象白色沉淀快速变成灰绿色，最终变成红褐色3.铁盐和亚铁盐(1)Fe3＋、Fe2＋的检验。(2)Fe2＋与Fe3＋的转化。①试验及现象溶液由棕黄色→浅绿色→溶液无明显改变→溶液变成红色。②反应原理(写出反应的离子方程式)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3。③结论Fe3＋eq\o(,\s\up7(铁等强还原剂),\s\do5(氯气等强氧化剂))Fe2＋(3)铁盐的净水作用。向混有少量泥沙的浑水加入少量Fe2(SO4)3(或明矾)，浑水会变澄清。[牛刀小试]1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)赤铁矿的主要成分与铁锈的主要成分相同。()(2)Fe3O4可由单质干脆化合而得到。()(3)Fe(OH)3、FeCl2不能通过化合反应得到。()(4)Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化实力最强的是Fe3＋。()(5)在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的铁粉。()(6)某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中肯定含有Fe2＋。()答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2．下列叙述正确的是()A．向某溶液中加入KSCN后无明显现象，证明溶液中不含有Fe3＋B．FeCl2无法干脆通过化合反应而得到C．向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋D．因为在金属活动性依次表中Cu排在Fe后面，故把铜粉加入FeCl3溶液中不发生反应答案：A授课提示：对应学生用书第50页要点一Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互转化——“铁三角”1．Fe→Fe2＋或Fe3＋(1)与弱氧化剂反应生成Fe2＋。与S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等弱氧化剂反应生成＋2价铁，如Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuFe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)与强氧化剂反应生成Fe3＋。与Cl2、HNO3等强氧化剂反应生成Fe3＋。2．Fe2＋→Fe或Fe3＋(1)与强氧化剂反应生成Fe3＋。与Cl2、HNO3等强氧化剂反应生成Fe3＋，如2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(2)与强还原剂反应生成Fe。与C、Zn、CO等强还原剂反应生成Fe，如Zn＋Fe2＋=Fe＋Zn2＋。3．Fe3＋→Fe或Fe2＋(1)与C、CO等强还原剂反应生成Fe，如3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))3CO2＋2Fe。(2)与Fe、Cu、I－等还原剂反应生成Fe2＋，如2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。[典例1](2024·汉中高一检测)已知有以下相互转化关系，试回答：(1)写出B的化学式：________，D的化学式：________。(2)写出由E转变成F的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出由A转变成B的离子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。(4)向G溶液加入A的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________。[解析]本题主要考查铁的单质及其化合物的性质。(1)B是铁与盐酸反应生成的氯化亚铁，E的化学式：FeCl2，D的化学式：KCl。(2)E是氢氧化亚铁，F是氢氧化铁，由E转变成F的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。(3)由A转变成B即铁转变成氯化亚铁的离子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(4)向G溶液加入A即向氯化铁溶液加入铁发生反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。[答案](1)FeCl2KCl(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(3)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(4)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋[题组训练]1．按下图要求写出下列三个反应的化学方程式，属于离子反应的只写出离子方程式。(1)B→C＋D：__________________________________________________________；(2)E→F：______________________________________________________________；(3)F→D：______________________________________________________________。答案：(1)Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(3)Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O2．在FeCl3和CuCl2混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是()A．Fe2＋ B．Fe3＋和Fe2＋C．Cu2＋和Fe2＋ D．Cu2＋解析：在混合液中发生如下反应：①2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋②Cu2＋＋Fe=Cu＋Fe2＋当铁过量时，Fe3＋和Cu2＋均完全反应，再由上述方程式可知，充分反应后溶液中只含Fe2＋一种金属离子。答案：A要点二Fe2＋、Fe3＋的检验1．干脆视察颜色2．利用氢氧化物沉淀的颜色3．利用显色反应4．利用Fe2＋的还原性5．利用Fe3＋的氧化性特殊提示：1．Fe3＋与SCN－作用时，生成红色溶液，而不是红色沉淀。2．当Fe2＋和Fe3＋共存时，检验Fe2＋时必需用酸性KMnO4溶液。[典例2]某固体样品，检验含有Fe2O3的操作是_______________________________。[答案]取少量固体样品于试管中加HCl溶解，再滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，说明样品中含Fe2O3。特殊提示：固体样品检验离子时肯定先加水或酸溶解。[题组训练]3．检验试验室配制的FeCl2溶液是否氧化变质，应选用的最相宜的试剂是()A．稀HNO3 B．溴水C．KSCN溶液 D．酸性KMnO4溶液解析：FeCl2溶液氧化变质时，Fe2＋被氧化成Fe3＋，要检验FeCl2溶液中是否含有Fe3＋，可向其中加入少量KSCN溶液，若变红色则FeCl2已变质。答案：C4．下列离子的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又视察到颜色渐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋解析：A项说明含Fe3＋，但不能说明是否含Fe2＋；B项说明通入Cl2后溶液中含有Fe3＋，不能说明原溶液中是否含有Fe2＋；D项，因为Mg(OH)2为白色沉淀，Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色改变会掩盖其他白色沉淀的现象，所以当溶液中含有Mg2＋时，会出现同样的题述现象，故D项不能说明溶液中是否含Mg2＋。答案：C授课提示：对应学生用书第52页1．下列有关铁与水反应的说法正确的是()A．在任何条件下，铁与水均能发生反应B．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气解析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。答案：D2．(2024·合肥高一检测)下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色依次排列的是()①金属钠在纯氧中燃烧②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中A．②③①④ B．③②①④C．③①②④ D．①②③④解析：①中生成的Na2O2的颜色为淡黄色；②中现象为白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀，最终为Fe(OH)3的颜色；③为检验Fe3＋的常用方法，溶液变为红色；④医用酒精中含有水，无水硫酸铜放入后，溶液显蓝色。答案：B3．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下试验操作时，最佳方案是()①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①② B．③①C．③② D．①②③解析：先向溶液中加入少量KSCN溶液，若溶液中不含Fe3＋，则无红色出现，然后再加入足量氯水，Cl2将Fe2＋氧化生成Fe3＋，Fe3＋与SCN－结合生成红色物质。答案：B4．(2024·南京高一检测)已知下述三个试验均能发生化学反应，下列推断正确的是()①将铁钉放入硫酸铜溶液中②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水③将铜丝放入氯化铁溶液中A．试验①中铁是氧化剂B．试验②中Fe2＋具有还原性C．试验③中发生的是置换反应D．上述试验证明氧化性Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋解析：试验①中铁是还原剂，A项错误；试验②中Fe2＋体现还原性，B项正确；试验③中发生的反应不是置换反应，C项错误；依据试验③可知氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，依据试验①可知氧化性Cu2＋＞Fe2＋，D项错误。答案：B5．已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试依据图中转化关系，回答下列问题。(1)写出A、C、F、G的化学式：A________，C________，F________，G________。(2)检验D中阳离子的方法为________________________________________________________________________________________________________________________。(3)保存C溶液时要加固体A的缘由______________________________________________