課時(shí)20-鐵的單質(zhì)及其氧化物(精講)(人教2019必修第一冊(cè))

第三章鐵金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物課時(shí)20鐵的單質(zhì)及其氧化物【目標(biāo)導(dǎo)航】1．了解鐵在自然界中的存在形態(tài)及冶煉方法。2．掌握鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。3．掌握鐵的氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用。【知識(shí)導(dǎo)圖】一、鐵鐵元素的存在1．游離態(tài)：鐵在自然界中可以以單質(zhì)的形態(tài)存在于隕鐵中。2．化合態(tài)：鐵主要以化合物的形態(tài)存在，主要以+2價(jià)和+3價(jià)存在于礦石中，如黃鐵礦(主要成分是FeS2)、赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)等。。3．含量：鐵元素在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。二、鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性熔、沸點(diǎn)特性銀白色固體良好(導(dǎo)電性不如銅和鋁)高被磁鐵吸引三、鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1．與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：(1)與Cl2反應(yīng)：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2FeCl3。（2）與O2反應(yīng)：反應(yīng)條件燃燒加熱常溫、潮濕反應(yīng)產(chǎn)物Fe3O4FeOFe2O32．與酸反應(yīng)：如與稀硫酸和稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。3．與鹽反應(yīng)：如與FeCl3和CuCl2溶液反應(yīng)的離子方程式為：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，_Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu_。4．與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)物驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽到爆鳴聲，證明生成了H2；試管內(nèi)產(chǎn)物冷卻后為黑色晶體鐵不能與冷水、熱水反應(yīng)，但在高溫下能與水蒸氣反應(yīng)，其化學(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2_四、人體中的鐵元素1．成人體內(nèi)含鐵元素4～5g，是人體必需微量元素中含量最多的一種。2．人體內(nèi)的含鐵化合物可分為功能性鐵和儲(chǔ)存鐵兩類。3．為了減少缺鐵性貧血問題的發(fā)生，可在某些醬油中加入鐵強(qiáng)化劑。五、鐵的氧化物1．物理性質(zhì)化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗稱鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的價(jià)態(tài)+2價(jià)+3價(jià)+2價(jià)，+3價(jià)分類堿性氧化物堿性氧化物復(fù)雜氧化物2．化學(xué)性質(zhì)(1)與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為①FeO+2H+=Fe2++H2O；②Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；③Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O。(2)FeO的不穩(wěn)定性：6FeO+O22Fe3O4。3．用途三氧化二鐵常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料?！拘≡嚺５丁颗袛嗾`(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)地殼中含量最高的金屬元素是鐵()(2)鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在。()(3)Fe與熱水發(fā)生反應(yīng)生成Fe2O3()(4)鐵和稀硫酸反應(yīng)：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑()(5)過量的鐵和氯氣反應(yīng)：Fe＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))FeCl2()(6)鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應(yīng)均能得到Fe3O4。()(7)鐵在高溫下與水蒸氣的反應(yīng)是置換反應(yīng)。()(8)鐵與鹽酸或水蒸氣反應(yīng)，鐵都作還原劑。()(9)紅熱的鐵能與水蒸氣反應(yīng)，放出的氣體點(diǎn)燃時(shí)能發(fā)出爆鳴聲。()(10)赤鐵礦的主要成分是Fe3O4()(11)Fe2O3為堿性氧化物，可與水反應(yīng)生成Fe(OH)3()(12)鐵銹的主要成分是Fe2O3()(13)Fe3O4中鐵元素有＋2價(jià)和＋3價(jià)，F(xiàn)e3O4是混合物()(14)鐵與水蒸氣的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)()(15)鐵與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是黑色的Fe2O3()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√(9)√(10)×(11)×(12)√(13)×(14)√(15)×考點(diǎn)一鐵的單質(zhì)【例1】用如圖所示裝置進(jìn)行Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)說法不正確的是A．裝置A的作用是為實(shí)驗(yàn)提供持續(xù)不斷的水蒸氣B．裝置B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Fe+3H2OFe2O3+3H2↑C．裝置C中加入的固體干燥劑可能是堿石灰D．點(diǎn)燃D處的氣體前必須檢驗(yàn)氣體的純度【答案】B【解析】A項(xiàng)，裝置A是液態(tài)水在加熱的條件下加熱產(chǎn)生水蒸氣的裝置，作用是為實(shí)驗(yàn)提供持續(xù)不斷的水蒸氣，A正確；B項(xiàng)，F(xiàn)e與水蒸氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)物是Fe3O4和H2，B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H2O(g)

Fe3O4+4H2，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氫氣屬于中性氣體，可以用堿石灰做干燥劑，C正確；D項(xiàng)，氫氣在點(diǎn)燃之前應(yīng)該先檢驗(yàn)氣體的純度，防止發(fā)生爆炸，D正確；故選B?！窘忸}技法】1．誤認(rèn)為足量的Fe與氯氣反應(yīng)會(huì)生成FeCl2，其實(shí)該反應(yīng)只能生成FeCl3。2．誤認(rèn)為Fe3O4是FeO與Fe2O3組成的混合物，其實(shí)Fe3O4是一種特殊的氧化物，是純凈物。3．誤認(rèn)為Fe與O2反應(yīng)就一定生成Fe3O4，其實(shí)只有在純氧中燃燒才會(huì)生成Fe3O4。4．誤認(rèn)為鐵很容易生銹而被腐蝕，其實(shí)純鐵抗腐蝕能力很強(qiáng)，易生銹的都是鐵的合金。5．誤認(rèn)為只有Fe才能被磁鐵吸引，其實(shí)Fe3O4也可以吸引磁鐵?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】在人類文明中，金屬鐵的重要性獨(dú)一無二：人類用鐵的歷史至少已有3000年，現(xiàn)在每年生產(chǎn)和使用的鐵超過10億噸。鐵元素具有多種可變價(jià)態(tài)，有0、+2、+3、+6等，不同價(jià)態(tài)的鐵在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如2FeCl3+Fe=3FeCl2，2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，F(xiàn)e+CuCl2=FeCl2+Cu。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有FeCl3、CuCl2、BaCl2三種物質(zhì)，現(xiàn)設(shè)計(jì)下列方案對(duì)廢液進(jìn)行處理，以回收金屬并制備氯化鋇、氯化鐵晶體。下列說法不正確的是()A．沉淀1中的單質(zhì)為鐵和銅B．試劑X應(yīng)為NaOHC．“過濾3”到“氧化”是為了充分回收鐵元素D．氧化方程式為：2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O【答案】B【解析】加入鐵與CuCl2反應(yīng)生成Cu和氯化亞鐵，F(xiàn)e與FeCl3反應(yīng)生成FeCl2，沉淀1為Fe、Cu，加入鹽酸與Fe反應(yīng)生成FeCl2，過濾金屬得Cu，濾液為FeCl2、BaCl2，加入H2O2發(fā)生氧化反應(yīng)，將FeCl2氧化為FeCl3，為了不引入其他雜質(zhì)離子，試劑X為Ba(OH)2，得到濾液2是BaCl2和沉淀2是Fe(OH)3，加入稀鹽酸得到FeCl3，經(jīng)系列操作得到FeCl3?6H2O。A項(xiàng)，加入鐵與CuCl2反應(yīng)生成Cu和氯化亞鐵，由于加入過量鐵，則沉淀1中的單質(zhì)為鐵和銅，A正確；B項(xiàng)，加入試劑X目的是調(diào)節(jié)溶液的pH以沉淀Fe3+，為了不引入其他雜質(zhì)離子，試劑X為Ba(OH)2，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，沉淀1為Fe、Cu，加入鹽酸與Fe反應(yīng)生成FeCl2，“過濾3”到“氧化”是為了充分回收鐵元素，C正確；D項(xiàng)，加入H2O2發(fā)生氧化反應(yīng)，將FeCl2氧化為FeCl3，氧化發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式為：2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O，D正確；故選B?？键c(diǎn)二鐵的氧化物【例2】某鐵的氧化物(FexOy)1.52g溶于足量鹽酸，向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2，恰好將Fe2+完全氧化。該鐵的氧化物的化學(xué)式為()A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe4O5【答案】D【解析】鐵的氧化物(FexOy)1.52g溶于足量鹽酸，向所得溶液含氯化亞鐵和氯化鐵，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2，發(fā)生2Fe2++Cl2=2Fe2++2Cl-，恰好將Fe2+完全氧化，則Cl2的物質(zhì)的量為，F(xiàn)e2+的物質(zhì)的量為0.01mol，則原氧化物中”FeO”為，原氧化物中”Fe2O3”為1.52g-0.72g=0.80g、，”FeO”與”Fe2O3”物質(zhì)的量之比為2:1，該鐵的氧化物的化學(xué)式為2FeO·Fe2O3，D滿足；故選D?！窘忸}技法】確定鐵的氧化物組成的基本方法1．?dāng)?shù)據(jù)處理。設(shè)鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為m∶n，則氧化物中n(Fe)∶n(O)=m56∶n16=a∶2．對(duì)上式結(jié)果a∶b進(jìn)行討論：(1)若a∶b=1∶1，則鐵的氧化物為FeO；(2)若a∶b=2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；(3)若a∶b=3∶4，①鐵的氧化物是Fe3O4；②FeO與Fe2O3按物質(zhì)的量之比1∶1的混合物；③FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物質(zhì)的量之比為1∶1，F(xiàn)e3O4為任意值)?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】14．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140mL5.0mol·L-1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2+全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+，則該樣品可能的化學(xué)式為()A．Fe2O3 B．Fe3O4C．Fe4O5 D．Fe5O7【答案】D【解析】n(HCl)=0.14L×5.0mol/L=0.7mol，由氧化物和鹽酸反應(yīng)生成水可知，