新教材2021-2022學年人教版化學必修第一冊學案：3 1 第一課時　鐵的單質、氧化物及氫氧化物 Word版含答案

1、PAGE PAGE 10第一節(jié)eq blc|rc (avs4alco1(,)鐵及其化合物第一課時鐵的單質、氧化物及氫氧化物eq avs4al(素養(yǎng)發(fā)展目標)1結合真實情境或通過實驗探究，了解鐵及其氧化物、氫氧化物的主要性質及應用。2會設計簡單實驗制備氫氧化亞鐵，增強學生的科學探究與創(chuàng)新意識。eq avs4al(鐵的單質)我國目前發(fā)現(xiàn)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺出土的春秋初年秦國的銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國已掌握了冶鐵技術。戰(zhàn)國中期以后，鐵制工具在社會生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。問題探討1自然界里有游離態(tài)的鐵嗎？鐵元素在化合物中呈現(xiàn)的主要化合價有哪些？提示：有；主要存在于隕鐵中；鐵元素在化合物中的

2、主要價態(tài)為2、3價。2把鐵片投入CuSO4溶液中，寫出反應的離子方程式。提示：FeCu2=Fe2Cu。3鐵與水蒸氣能發(fā)生反應，日常生活中為什么可用鐵壺燒水？提示：鐵只能與水蒸氣在高溫下反應，而鐵與熱水不反應。1鐵的存在與冶煉(1)鐵元素在自然界中主要是以2價和3價化合物的形態(tài)存在于礦石中，游離態(tài)的單質鐵只存在于隕鐵中。鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第4位。(2)煉鐵高爐中的反應原理：Fe2O33COeq o(=,sup7(高溫),sdo5()2Fe3CO2。2鐵的物理性質物質狀態(tài)密度熔點沸點金屬共性特性銀白色，有金屬光澤固體7.86 g/cm31 535 2 750 導熱、導電、延展

3、性好能被磁體吸引3鐵的化學性質鐵與氧化性較弱的氧化劑(如鹽酸、硫酸銅等)反應，鐵原子失去2個電子生成2價鐵的化合物；而鐵與氧化性較強的氧化劑(如氯氣等)反應，鐵原子則失去3個電子生成3價鐵的化合物。(1)在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應化學性質化學方程式舉例Fe與非金屬單質反應Fe與非氧化性酸反應FeH2SO4=FeSO4H2eq x(置換反應)Fe與鹽溶液反應(2)鐵與水蒸氣的反應實驗裝置裝置1裝置2操作及現(xiàn)象用小試管收集一試管氣體，點燃，聽到輕微“噗”聲，產(chǎn)生淡藍色火焰，證明生成了H2用火柴點燃肥皂泡，聽到爆鳴聲，證明生成了H2實驗結論鐵能與水蒸氣反應，并有H2

4、生成，反應的化學方程式為3Fe4H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe3O44H2實驗說明濕棉花的作用是在受熱時提供反應所需的水蒸氣；加熱鐵粉酒精燈的火焰用防風罩套住，可以使加熱效果更好；肥皂液在該實驗中可以起到“收集”氫氣的作用名師點撥(1)Fe與冷水、熱水不反應，F(xiàn)e與H2O(g)高溫下反應的產(chǎn)物是Fe3O4，而不是Fe2O3。(2)鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。(3)鐵分別與氯氣和鹽酸反應所得產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)不同，F(xiàn)e與Cl2反應不論用量多少都生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應生成FeCl2。1下列說法正確的是()A我國在戰(zhàn)國

5、中期已開始使用鐵制品了B自然界中的鐵元素只存在于化合物中C鐵能與所有金屬的鹽溶液反應生成亞鐵鹽和金屬D高爐煉鐵是用還原劑將鐵從它的化合物中還原出來解析：選D我國目前發(fā)現(xiàn)最早的人工冶鐵制品是春秋初年秦國的銅柄鐵劍，A項錯誤；自然界中的隕鐵中的鐵以單質形態(tài)存在，B項錯誤；鐵只能將金屬活動性比它弱的金屬從其鹽溶液中置換出來，C項錯誤；高爐煉鐵是用CO等還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來，D項正確。2用如圖所示裝置進行Fe與水蒸氣反應的實驗，下列有關說法不正確的是()A裝置A的作用是為實驗提供持續(xù)不斷的水蒸氣B裝置B中反應的化學方程式是2Fe3H2O(g)eq o(=,sup7(高溫)Fe2O33H2C裝置

6、C中加入的固體干燥劑可能是堿石灰D點燃裝置D處的氣體前必須檢驗氣體的純度解析：選B裝置A是將液態(tài)H2O轉化為氣態(tài)，與裝置B中的鐵粉在高溫下發(fā)生反應，A項正確；鐵粉與H2O(g)在高溫下發(fā)生反應，生成Fe3O4和H2，B項錯誤；因生成的H2中含有較多的水蒸氣，故需要用堿石灰等與H2不反應的干燥劑進行干燥，C項正確；不純的H2在點燃時可能會發(fā)生爆炸，故在點燃H2前必須檢驗其純度，D項正確。3現(xiàn)有下列物質：SCuCl2溶液稀H2SO4Cl2純氧氣高溫水蒸氣。上述物質與鐵反應時生成2價鐵化合物的是_(填序號，下同)；生成3價鐵的化合物的是_；生成既含2價又含3價鐵的化合物的是_。答案：eq avs4a

7、l(鐵的氧化物與鐵的氫氧化物)1鐵的氧化物化學式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價2價3價2價，3價穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定與H反應的離子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O特殊轉化FeO在空氣中受熱，迅速被氧化為Fe3O4：6FeOO2eq o(=,sup7()2Fe3O42.鐵的氫氧化物化學式Fe(OH)2Fe(OH)3色、態(tài)白色固體紅褐色固體與H反應的離子方程式Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受熱分解2

8、Fe(OH)3eq o(=,sup7()Fe2O33H2O制法可溶性亞鐵鹽與強堿溶液反應：Fe22OH=Fe(OH)2(離子方程式)可溶性鐵鹽與強堿溶液反應：Fe33OH=Fe(OH)3(離子方程式)二者的關系在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應的化學方程式為4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3名師點撥(1)Fe3O4不屬于堿性氧化物，F(xiàn)eO、Fe2O3屬于堿性氧化物。(2)Fe3O4的組成可用FeOFe2O3表示，但不表示Fe3O4是由FeO和Fe2O3組成的混合物，F(xiàn)e3O4有固定的組成，是一種純

9、凈物。1下列物質與描述的顏色不對應的是()AFeO黑色BFe2O3黑色CFe3O4黑色DNa2O2淡黃色解析：選BFe2O3為紅棕色粉末。2稀硫酸中加入適量鐵粉，反應完全后再加入適量的NaOH溶液，放置片刻，整個過程中觀察到的顏色變化是()A無色、灰綠色、紅褐色B無色、淺綠色、白色、灰綠色、紅褐色C灰綠色、紅褐色、藍色D灰綠色、白色、淺綠色、灰綠色、紅褐色解析：選BH2SO4、FeSO4、Fe(OH)2和Fe(OH)3依次為無色、淺綠色、白色和紅褐色。由Fe(OH)2Fe(OH)3的過程中會出現(xiàn)灰綠色。3下列有關鐵的化合物的說法不正確的是()AFe(OH)2不穩(wěn)定，具有較強的氧化性BFeO、F

10、e2O3均為堿性氧化物，均可與鹽酸反應CFe(OH)3可通過化合反應得到，F(xiàn)e(OH)2則不能DFe3O4為磁性氧化鐵，其中鐵的化合價為2價和3 價解析：選AFe(OH)2中的Fe2具有還原性，可被空氣中的O2氧化為Fe(OH)3，A項錯誤；FeO、Fe2O3均為堿性氧化物，故具有堿性氧化物的通性，都能與鹽酸反應，B項正確；Fe(OH)2只能通過復分解反應得到，F(xiàn)e(OH)3可由Fe(OH)2與O2、H2O發(fā)生化合反應得到，C項正確；Fe3O4俗稱磁性氧化鐵，其組成可表示為FeOFe2O3，鐵元素的化合價為2價、3價，D項正確。eq avs4al(氫氧化亞鐵制備裝置的改進)將NaOH溶液滴入F

11、eSO4溶液中會產(chǎn)生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe22OH=Fe(OH)2，但由于Fe(OH)2極易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧氣可把Fe(OH)2迅速氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，所以在制備Fe(OH)2的過程中一定要隔絕O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。實驗裝置問題探討1NaOH溶液為什么要事先煮沸后才能使用？提示：煮沸NaOH溶液的目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2將Fe(OH)2氧化。2FeSO4溶液若長期露置于空氣中，可能產(chǎn)生的雜質陽離子是什么？提示：Fe3；原因是FeSO4溶液中的Fe2被空氣中的O2氧化成Fe3。3改進裝置中加入少量

12、苯的目的是什么？提示：苯的密度比水小，且難溶于水，加入少量苯覆蓋在FeSO4溶液的上層用于隔絕下層液體與空氣接觸，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化。4改進裝置中，如何操作就能長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀？提示：先打開止水夾a，利用Fe與稀H2SO4反應產(chǎn)生的H2將裝置內(nèi)的空氣排出，待導管b排出的氣體驗純后，再關閉止水夾a，產(chǎn)生的H2使試管A中氣壓大于外界氣壓，把試管A中的液體(FeSO4溶液)壓入試管B中，反應得到Fe(OH)2白色沉淀。即操作方法為先打開止水夾a，待導管b排出的氣體驗純后，再關閉止水夾a。5改進裝置能較長時間觀察到白色沉淀的原因是什么？提示：鐵粉與稀硫酸反應生成的H2

13、排除了裝置內(nèi)的空氣，同時試管內(nèi)剩余的H2起到保護氣的作用，防止Fe(OH)2與O2接觸被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。氫氧化亞鐵制取實驗的四個關鍵點(1)Fe2極易被空氣中氧氣氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)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溶液都要煮沸，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。1某同學設計

14、如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。請回答：(1)儀器1的名稱：_。裝置5的作用：_。(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發(fā)現(xiàn)3中溶液不能進入4中。請為裝置做一處改進，使溶液能進入4中：_。(3)裝置改進后，將3中反應后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產(chǎn)生白色沉淀的原因：_。解析：(1)儀器1的名稱為分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧氣氧化，裝置5的作用是通過液封，防止空氣進入裝置4。(2)3中溶液不能進入4的原因是生成的氫氣沿著導管通過2逸出，三頸燒瓶中無法形成高壓，故需在2、3之間加一個控制開關。(3)生成

15、灰綠色沉淀說明氫氧化亞鐵被氧氣氧化，分析原因應該是裝置4中的空氣未排盡。答案：(1)分液漏斗液封，防止空氣進入裝置4(2)在裝置2、3之間添加控制開關(3)裝置4內(nèi)的空氣沒有排盡2醋酸亞鉻(CH3COO)2Cr2H2O為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是_。儀器a的名稱是_。(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。c中溶

16、液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色，該反應的離子方程式為_。同時c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是_。(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是_；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是_、_、洗滌、干燥。(4)指出裝置d可能存在的缺點：_。解析：(1)由題給信息，(CH3COO)2Cr2H2O在氣體分析中用作O2吸收劑，說明Cr2具有強還原性，易被O2氧化，故所用蒸餾水需經(jīng)煮沸去除其中的O2，以免影響(CH3COO)2Cr2H2O的制備。由儀器的結構特點可知，a為分液漏斗。(2)Zn將Cr3還原為Cr2，離子方程式為Zn2Cr3=Zn22Cr2。Zn2H=Zn2H2，

17、H2起到排除c中空氣的作用，以防Cr2被氧化。(3)過量的Zn與鹽酸反應放出大量的H2，使裝置c中壓強增大，關閉K1和K2，打開K3時，溶液被壓入裝置d中。由題給信息知，(CH3COO)2Cr2H2O難溶于冷水，因此應用冰浴冷卻，以便于(CH3COO)2Cr2H2O析出，再將沉淀過濾、洗滌、干燥即可。(4)裝置d的缺點是該裝置與大氣直接相通，空氣中的O2易將(CH3COO)2Cr2H2O氧化。答案：(1)去除水中溶解的氧分液漏斗(2)Zn2Cr3=Zn22Cr2排除c中空氣(3)c中產(chǎn)生H2使壓強大于大氣壓(冰浴)冷卻過濾(4)敞開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸分級訓練課課過關1為了防止食品變

18、質，常在食品袋中放入小袋的鐵粉，這是利用鐵的()A還原性B氧化性C酸性D堿性解析：選A鐵能和水、氧氣反應生成鐵銹，防止食品被氧化和吸收水分，鐵元素的化合價升高，體現(xiàn)還原性，故A正確；鐵是金屬，化合價只能升高，無氧化性，B錯誤；鐵屬于金屬單質，沒有酸性、堿性，故C、D錯誤。2下列物質中鐵元素的化合價為2價的是()AFeBFeOCFeCl3DFe3O4解析：選BA為單質，鐵元素化合價為0價；C項FeCl3中鐵元素化合價為3價；D項可看作FeOFe2O3；只有B項中，氧為2價，鐵元素為2價。3在含有1 mol FeSO4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()AFeOBFeCFe(OH)3DFe2O3解析：選D金屬鈉投入溶液生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉與FeSO4溶液反應生成Fe(OH)2，在空氣中灼燒沉淀時，F(xiàn)e(OH)2被氧化為Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3再分解生成Fe2O3和H2O。4如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必須使用鐵屑和6 molL1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_