2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)3.1第1課時(shí)鐵的單質(zhì)教案新人教版必修第一冊(cè)

PAGE10-鐵的單質(zhì)課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.了解鐵與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液的反應(yīng)。2．通過(guò)試驗(yàn)探究了解鐵與水蒸氣的反應(yīng)。1.改變觀念：知道鐵作為還原劑與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應(yīng)時(shí)，鐵與氧化性較弱的氧化劑反應(yīng)，鐵原子生成＋2價(jià)鐵的化合物；鐵與氧化性較強(qiáng)的氧化劑反應(yīng)時(shí)，鐵原子生成＋3價(jià)鐵的化合物。2．科學(xué)探究：通過(guò)對(duì)鐵與水蒸氣反應(yīng)試驗(yàn)原理的探究，分析可能的生成物。1．金屬的物理通性狀態(tài)顏色延展性導(dǎo)電、導(dǎo)熱性絕大多數(shù)為固態(tài)不透亮、有金屬光澤，大多是銀白色大多數(shù)較好良好金屬的物理性質(zhì)既有相像性又有差異性，如金屬的特別性有：(1)金、銅等少數(shù)金屬有特別顏色。(2)除汞外，常溫下金屬都是固體。(3)密度相差較大。其中常溫下密度最小的金屬是鋰(0.535g·cm－3)，常見(jiàn)金屬中密度最大的是鉑(21.45g·cm－3)。(4)硬度相差很大。金屬中硬度最大的是鉻(Cr)，鈉、鉀等金屬硬度較小。(5)熔、沸點(diǎn)相差也很大。鈉、鉀的熔點(diǎn)都低于水的沸點(diǎn)(100℃)，而鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3422℃。2．鐵的存在和冶煉(1)鐵的存在鐵在自然界中可以像隕鐵中的鐵那樣以單質(zhì)形態(tài)存在，但主要是以＋2價(jià)和＋3價(jià)化合物的形態(tài)存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量?jī)H次于氧、硅和鋁，居第四位。(2)鐵的冶煉我國(guó)目前發(fā)覺(jué)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍，這說(shuō)明春秋初年我國(guó)已駕馭了冶鐵技術(shù)。戰(zhàn)國(guó)中期以后，鐵制工具在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。工業(yè)煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來(lái)。工業(yè)煉鐵的反應(yīng)原理為3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。3．鐵的化學(xué)性質(zhì)(能寫(xiě)離子方程式的寫(xiě)離子方程式)eq\a\vs4\al()Fe與足量的Cl2、KMnO4(H＋)、硝酸溶液等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)，被氧化為＋3價(jià)；Fe與足量的S、I2、Cu2＋等弱氧化劑反應(yīng)時(shí)，被氧化為＋2價(jià)。4．鐵與水蒸氣反應(yīng)的試驗(yàn)探究(1)鐵與冷水或熱水不反應(yīng)，但在空氣中氧氣、二氧化碳、水蒸氣的作用下，易腐蝕。(2)鐵與水蒸氣反應(yīng)的試驗(yàn)探究方法方法一(試驗(yàn)改進(jìn))方法二試驗(yàn)裝置續(xù)表方法方法一(試驗(yàn)改進(jìn))方法二氣體檢驗(yàn)用小試管C收集一試管氣體，點(diǎn)燃，聽(tīng)到稍微的“噗”聲，證明生成了H2用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽(tīng)到爆鳴聲，證明生成了H2試驗(yàn)結(jié)論鐵在高溫條件下能與水蒸氣反應(yīng)，化學(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2方法一中，應(yīng)先點(diǎn)燃酒精燈產(chǎn)生大量水蒸氣后，再點(diǎn)燃酒精噴燈，以防止加熱的鐵粉與氧氣反應(yīng)。方法二中，濕棉花的作用是供應(yīng)水蒸氣。金屬鐵、鈉與非金屬反應(yīng)的比較與O2反應(yīng)與Cl2反應(yīng)與S反應(yīng)Na常溫下：4Na＋O2=2Na2O2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NaCl2Na＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S加熱時(shí)：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2Fe常溫下：Fe在潮濕的空氣中生銹，主要成分為Fe2O3·nH2O2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeSFe在純氧中點(diǎn)燃生成Fe3O4鐵與硫、氯氣反應(yīng)的產(chǎn)物中鐵的價(jià)態(tài)不相同，證明氯氣的氧化性強(qiáng)于硫。1．下列關(guān)于鐵與水反應(yīng)的描述不正確的是()A．紅熱的鐵能與水蒸氣反應(yīng)，用排水法收集產(chǎn)生的氣體并點(diǎn)燃，能聽(tīng)到稍微“噗”聲B．鐵與水蒸氣的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)C．常溫下，F(xiàn)e與H2O不反應(yīng)，但在空氣中O2、H2O的共同作用下能發(fā)生氧化反應(yīng)D．鐵與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物是黑色的FeO解析：選D。鐵與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物是黑色的Fe3O4。2．將11.5g鈉、9g鋁、28g鐵分別投入200mL1mol·L－1的鹽酸中，下列說(shuō)法正確的是()A．鈉與鹽酸反應(yīng)最猛烈，產(chǎn)生的氣體最多B．鋁與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體最多C．鐵與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體比鈉多D．反應(yīng)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的氣體一樣多解析：選A。經(jīng)計(jì)算知金屬相對(duì)于鹽酸都是過(guò)量的，所以Al、Fe剩余，而剩余的Na又能與水反應(yīng)，因而鈉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體最多。3．(2024·教材改編題)某化學(xué)愛(ài)好小組利用如圖裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的試驗(yàn)，并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)A裝置的作用是___________________________________________________，B裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________________。(2)D裝置的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)E裝置中的現(xiàn)象是________________________________________________________。(4)A、B兩個(gè)裝置中應(yīng)先點(diǎn)燃________處的酒精(噴)燈，點(diǎn)燃E處酒精燈之前應(yīng)進(jìn)行的操作是________________________________________________________________________________________________。解析：(1)B裝置中發(fā)生的反應(yīng)是3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2，故A裝置的作用是產(chǎn)生水蒸氣。(2)D裝置的作用是除去未反應(yīng)的水蒸氣，干燥H2。(3)E裝置中發(fā)生的反應(yīng)為H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，故E裝置中的現(xiàn)象為黑色固體變?yōu)榧t色，同時(shí)硬質(zhì)玻璃管右端管壁有水珠生成。(4)應(yīng)先點(diǎn)燃A處酒精燈，若先點(diǎn)燃B處酒精噴燈，B裝置中的Fe會(huì)與空氣中的O2反應(yīng)；點(diǎn)燃E處酒精燈之前要收集H2，并檢驗(yàn)其純度。答案：(1)產(chǎn)生水蒸氣3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2(2)除去未反應(yīng)的水蒸氣，干燥H2(3)黑色固體變?yōu)榧t色，硬質(zhì)玻璃管右端管壁有水珠生成(4)A收集H2，并檢驗(yàn)其純度課堂小結(jié)鐵eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與非金屬反應(yīng)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與足量的Cl2等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)被氧化為＋3價(jià),與足量的S、I2等弱氧化劑反應(yīng)被氧化為＋2價(jià))),與非氧化性酸反應(yīng)（如稀硫酸、鹽酸）被氧化為＋2價(jià),與鹽溶液反應(yīng)，如Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu,在高溫下與水蒸氣反應(yīng)：3Fe＋4H2O（g）\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2))合格考訓(xùn)練1．在給定條件下，下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是()A．Feeq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5(加熱))FeCl3 B．Feeq\o(→,\s\up7(鹽酸),\s\do5(常溫))FeCl3C．Feeq\o(→,\s\up7(H2O（g）),\s\do5(高溫))Fe3O4 D．Feeq\o(→,\s\up7(S),\s\do5(加熱))FeS解析：選B。Fe與非氧化性酸反應(yīng)被氧化為＋2價(jià)，B錯(cuò)。2．(2024·教材改編題)下列物質(zhì)中，在肯定條件下與鐵反應(yīng)，且鐵元素的化合價(jià)能變?yōu)椋?價(jià)的是()A．稀硫酸 B．氯氣C．硫酸銅溶液 D．稀鹽酸解析：選B。Fe與強(qiáng)氧化劑Cl2反應(yīng)被氧化為＋3價(jià)。3．下列反應(yīng)中，能置換出鐵的是()A．Cu和FeSO4(溶液) B．Na和FeSO4(溶液)C．C和Fe2O3(高溫) D．Ag和FeSO4(溶液)解析：選C。A項(xiàng)不發(fā)生反應(yīng)；B項(xiàng)鈉先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉再與硫酸亞鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化亞鐵沉淀；C項(xiàng)反應(yīng)為3C＋2Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))3CO2＋4Fe；D項(xiàng)不發(fā)生反應(yīng)。4．(2024·教材改編題)下列改變通過(guò)一步反應(yīng)不能干脆完成的是()A．Fe→Fe3O4 B．Na→Na2CO3C．Na2O2→NaOH D．Na→Na2O2解析：選B。A項(xiàng)反應(yīng)為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2；B項(xiàng)Na性質(zhì)活潑，但不能通過(guò)一步反應(yīng)干脆轉(zhuǎn)化為Na2CO3；C項(xiàng)反應(yīng)為2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑；D項(xiàng)反應(yīng)為2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2。5．有A、B、C三種常見(jiàn)的金屬單質(zhì)，A在空氣中燃燒生成淡黃色固體；B也能在空氣中猛烈燃燒，發(fā)出刺眼的白光；C在肯定條件下與水蒸氣反應(yīng)生成H2和一種黑色固體。依據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出化學(xué)式：A________；B________；C________。(2)寫(xiě)出化學(xué)方程式：①A在空氣中燃燒_______________________________________________________；②C與水蒸氣反應(yīng)________________________________________________________；③A與水反應(yīng)___________________________________________________________。解析：淡黃色固體是過(guò)氧化鈉，故A是鈉；B能在空氣中猛烈燃燒，發(fā)出刺眼的白光，故B是鎂；C在肯定條件下與水蒸氣反應(yīng)生成H2和一種黑色固體，故C是鐵。答案：(1)NaMgFe(2)①2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2②3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2③2Na＋2H2O=2NaOH＋H2等級(jí)性測(cè)試1．關(guān)于鐵絲在氧氣中燃燒、鐵絲生銹的說(shuō)法正確的是()A．鐵絲燃燒產(chǎn)生白煙B．鐵絲生銹是緩慢氧化C．鐵絲燃燒的產(chǎn)物是Fe2O3D．鐵銹的主要成分是Fe3O4解析：選B。鐵絲燃燒看不到白煙，會(huì)看到火星四射，A錯(cuò)誤；鐵絲生銹是緩慢氧化，是鐵和空氣中的氧氣緩慢的發(fā)生反應(yīng)，B正確；鐵絲燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4，C錯(cuò)誤；鐵銹的主要成分是Fe2O3，D錯(cuò)誤。2．能正確表示下列反應(yīng)的離子方程式的是()A．鈉與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2B．鐵與CuSO4溶液反應(yīng)：Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe3＋C．鈉與鹽酸反應(yīng)：Na＋2H＋=Na＋＋H2D．鐵與稀硫酸反應(yīng)：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2解析：選A。B中Fe與Cu2＋反應(yīng)時(shí)，Cu2＋氧化性較弱，只能把Fe氧化為Fe2＋，正確的離子方程式應(yīng)為Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。C中電荷不守恒。D中鐵與稀硫酸反應(yīng)生成Fe2＋而不是Fe3＋。3．類(lèi)比是探討物質(zhì)性質(zhì)的常用方法之一，可預(yù)料很多物質(zhì)的性質(zhì)。下列類(lèi)比推想的說(shuō)法中正確的是()A．已知Fe與O2能干脆化合生成Fe3O4，推想Cu與O2可干脆化合生成Cu3O4B．已知Na與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2，推想Fe與H2O反應(yīng)生成Fe(OH)2和H2C．已知Fe能與CuSO4溶液反應(yīng)，推想Fe與AgNO3溶液也能反應(yīng)D．已知Na在常溫下能與H2O反應(yīng)，推想Fe在常溫下也能與H2O反應(yīng)解析：選C。Fe與O2在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成Fe3O4，Cu與O2反應(yīng)生成CuO，故A錯(cuò)誤；Fe與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，故B錯(cuò)誤；Fe是活潑金屬，能把金屬活動(dòng)性依次中位于其后的金屬離子從其鹽溶液中置換出來(lái)，故C正確；Na在常溫下能與H2O反應(yīng)，但是Fe與水在常溫下不反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。4．鐵粉在高溫條件下可與水蒸氣反應(yīng)，若反應(yīng)后得到的干燥固體質(zhì)量比反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量增加了32g，則參與反應(yīng)的鐵粉的物質(zhì)的量是()A．0.5mol B．1molC．1.5mol D．2mol解析：選C。3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2Δm(固體)3mol64gn(Fe)32g解得n(Fe)＝1.5mol。5．下列說(shuō)法不正確的是()A．鐵與純氧氣和水蒸氣反應(yīng)都能生成四氧化三鐵B．鐵在高溫下與水蒸氣的反應(yīng)是置換反應(yīng)C．鐵在鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氫氣D．鐵與鹽酸或水蒸氣反應(yīng)，都做還原劑解析：選C。鐵能在純氧氣中燃燒，也能在高溫下與水蒸氣反應(yīng)，二者共同產(chǎn)物為四氧化三鐵；鐵與鹽酸和水蒸氣發(fā)生的反應(yīng)都是置換反應(yīng)，在反應(yīng)中鐵的化合價(jià)上升，鐵做還原劑；鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，而不是氯化鐵。6．已知鈉、鐵都能與水反應(yīng)，下列敘述不正確的是()A．它們反應(yīng)的難易程度不同B．它們反應(yīng)的產(chǎn)物不完全相同C．都需在高溫條件下進(jìn)行D．反應(yīng)類(lèi)型都是置換反應(yīng)解析：選C。鈉、鐵都能與水發(fā)生置換反應(yīng)，但二者反應(yīng)難易程度不同，其產(chǎn)物不完全相同。鈉在常溫下與冷水猛烈反應(yīng)，生成氫氧化鈉和氫氣；鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣。7．下列離子方程式不正確的是()A．Na與H2O反應(yīng)：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2B．Al與稀鹽酸反應(yīng)：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2C．Fe與稀鹽酸反應(yīng)：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2D．Al與CuCl2溶液反應(yīng)：2Al＋3Cu2＋=2Al3＋＋3Cu解析：選C。Fe與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2。8．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將5.6g鐵和4.6g鈉分別與100mL1mol·L－1的鹽酸反應(yīng)，則放出H2的體積()A．鐵的大 B．鈉的大C．鐵和鈉放出的一樣大 D．無(wú)法比較解析：選B。n(HCl)＝1mol·L－1×0.1L＝0.1mol，n(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，反應(yīng)中Fe過(guò)量，以HCl計(jì)算產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為0.05mol；n(Na)＝eq\f(4.6g,23g·mol－1)＝0.2mol，Na與HCl反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，反應(yīng)中Na過(guò)量，過(guò)量的Na接著與水發(fā)生反應(yīng)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Na無(wú)論是與HCl反應(yīng)還是與H2O反應(yīng)，都存在關(guān)系：2Na～H2，生成H2的物質(zhì)的量為0.1mol；所以標(biāo)準(zhǔn)狀況下Na反應(yīng)放出H2的體積大。9．如下圖所示，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱并通入水蒸氣，可完成高溫下Fe與水蒸氣反應(yīng)的試驗(yàn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________。(2)干燥管C中盛放的藥品是________，作用是___________________________________。(3)在D處畫(huà)出用簡(jiǎn)潔方法(用試管)收集氫氣的裝置圖(所需其他儀器自選)。(4)圓底燒瓶中盛裝的是水，該裝置的主要作用是________________；圓底燒瓶底部放入幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是_____________________________________________________。(5)試驗(yàn)起先時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃________，理由是_____________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)留意H2O的狀態(tài)與產(chǎn)物的成分。(2)應(yīng)選固體干燥劑。(3)應(yīng)采納向下排空氣法收集，留意導(dǎo)管伸入的位置。(4)通過(guò)加熱圓底燒瓶中的水獲得水蒸氣。(5)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先加熱圓底燒瓶，產(chǎn)生的水蒸氣排凈裝置中的空氣后，再加熱硬質(zhì)玻璃管，防止鐵粉被空氣中的氧氣氧化。答案：(1)3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2(2)堿石灰(或無(wú)水CaCl2等)除去H2中的水蒸氣(3)如圖所示(留意用向下排空氣法，導(dǎo)管伸入試管底部)(4)為反應(yīng)供應(yīng)持續(xù)不斷的水蒸氣防止液體暴沸(5)酒精燈先點(diǎn)燃酒精燈，產(chǎn)生的水蒸氣排凈裝置中的空氣后，再點(diǎn)燃酒精噴燈，防止Fe與O2反應(yīng)10．現(xiàn)有2mol·L－1的鹽酸和硫酸各100mL，分別加入等質(zhì)量的鐵粉，反應(yīng)完全后，所產(chǎn)生的氣體質(zhì)量之比為2∶3。試求加入的鐵粉的質(zhì)量。答案：依據(jù)化學(xué)方程式Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑和Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑可知，若鹽酸、硫酸過(guò)量，等量的鐵全部反應(yīng)，則產(chǎn)生H2的質(zhì)量比應(yīng)為1∶1；若鐵都過(guò)量，則兩酸都全部反應(yīng)，依據(jù)題給數(shù)據(jù)，n(HCl)＝n(H2SO4)＝2mol·L－1×0.1L＝0.2mol，則鹽酸產(chǎn)生H20.1mol，硫酸產(chǎn)生H20.2mol，二者的質(zhì)量比為1∶2。這兩種狀況不符合題意，則只能是鹽酸中鐵過(guò)量(鹽酸耗鐵少)，硫酸中鐵不足(硫酸耗鐵多)，這種狀況下，才可能使產(chǎn)生的H2的質(zhì)量比為2∶3。當(dāng)鐵與鹽酸反應(yīng)，鹽酸全部反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的H2為0.1mol，依據(jù)產(chǎn)生H2的質(zhì)量比為2∶3可知，硫酸產(chǎn)生H20.15mol。設(shè)硫酸中參與反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為x，則Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑56g1molx0.15molx＝8.4g答：加入的鐵粉的質(zhì)量為8.4g。11．在肯定條件下用一般鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可以經(jīng)過(guò)此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細(xì)的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性，在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒，所以俗稱(chēng)“引火鐵”。請(qǐng)分別用如圖所示的兩套裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。試驗(yàn)中必需運(yùn)用一般鐵粉和稀鹽酸，其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑是________，燒瓶B的作用是__________，燒瓶C的作用是________，在試管D中收集得到的是________。(2)試驗(yàn)時(shí)，U形管中應(yīng)加入的試劑是________，長(zhǎng)頸漏斗H中應(yīng)加入________。(3)兩套