第三章第1節(jié)　第1課時　鐵的單質　鐵的氧化物

第一節(jié)鐵及其化合物學習目標素養(yǎng)目標

1.了解鐵元素在自然界中的存在形態(tài)、與人體健康的關系,體會化學對人類生活的重要意義;從我國古代應用鐵的化學史感受中華民族在科技發(fā)展進程中的貢獻,增強文化自信。

2.能用氧化還原反應原理進一步認識鐵的化學性質,基于實驗事實寫出鐵與水蒸氣反應的化學方程式,并用于解釋生產中簡單的化學問題,培養(yǎng)安全意識。

[證據推理與模型認知]通過對化學實驗現象的觀察進行適度的推理,建立證據意識,能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設,通過分析推理加以證實。

學習目標素養(yǎng)目標

3.通過實驗探究鐵的氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽的化學性質,并能用化學方程式或離子方程式正確表示。體會實驗對認識和研究物質性質的重要作用,形成證據意識。

4.通過學習鐵及其化合物,學會從物質類別和元素價態(tài)的視角認識具有變價元素物質間的轉化關系,并建立認識模型,豐富研究物質的思路和方法。

5.結合應用實例,將鐵及其化合物性質的知識運用于解決生產、生活中簡單的化學問題,強化性質決定用途的觀念

[科學探究與創(chuàng)新意識]通過完成單質鐵及其氧化物的相關實驗,初步體驗有序地、全面地、敏銳地觀察實驗現象,并能準確地用語言描述,嘗試對現象進行分析、歸納,了解科學探究的基本方法,培養(yǎng)初步的科學探究能力

第1課時鐵的單質鐵的

氧化物新課探究

課堂評價學習任務一

鐵的單質學習任務二鐵的氧化物【課前自主預習】一、鐵的存在及冶煉1.鐵在自然界中可以

形態(tài)存在于隕鐵中,但主要以

化合物的形態(tài)存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量僅次于

,居第四位。

2.工業(yè)煉鐵的原理是用

的方法把鐵從

中提煉出來,煉鐵高爐中常用焦炭、鐵礦石、空氣等為原料煉鐵。以赤鐵礦(Fe2O3)為原料,利用焦炭在爐內發(fā)生反應生成CO2和CO,再由CO將鐵還原出來。煉鐵的主要化學方程式分別為

、

、

。學習任務一

鐵的單質單質+2價和+3價氧、硅和鋁新課探究還原鐵礦石C+O2

CO2CO2+C2CO3CO+Fe2O3

3CO2+2Fe二、鐵的單質1.鐵單質的物理性質[注意]鐵的導電性不如銅和鋁,鐵能被磁體吸引。

顏色熔點/℃沸點/℃密度/

(g·cm-3)延展性導熱性導電性導磁性

良好

良好良好銀白色(粉末為黑色)15352750新課探究7.86良好2.鐵單質的化學性質在一定條件下,鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應。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

個電子生成

價鐵的化合物;鐵與氧化性較強的氧化劑(如氯氣等)反應,鐵原子則失去

個電子生成

價鐵的化合物。(1)與鹽酸反應Fe+2HCl=

,固體

,產生

,溶液逐漸變?yōu)闇\綠色,離子方程式為

。

2+2新課探究3+3FeCl2+H2↑逐漸溶解氣泡(或氣體)Fe+2H+

=Fe2++H2↑(2)與CuSO4溶液反應Fe+CuSO4

=

,固體表面變

,離子方程式為

。

(3)與非金屬單質反應 Fe+新課探究FeSO4+CuFe+Cu2+

=Fe2++Cu紅Fe3O4燃燒黑2FeCl3棕褐色煙棕黃實驗裝置操作及現象在如圖所示的試管中依次加入濕棉花和還原鐵粉,加熱,用火柴點燃肥皂泡,聽到爆鳴聲,證明生成了

實驗結論鐵能與水蒸氣反應,化學方程式為

實驗反思在上述鐵與水蒸氣的反應實驗中,加熱濕棉花的作用是

,肥皂液的作用是

(4)鐵與水蒸氣的反應[實驗探究]鐵與水蒸氣的反應氫氣3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2提供水蒸氣,使之與還原鐵粉在高溫下發(fā)生反應新課探究產生氣泡,便于通過點燃來驗證產物中的氣體【情境問題思考】

新課探究

如圖所示,在鋼鐵廠的生產中,熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前,模具必須進行充分干燥處理,不得留有水。新課探究問題一:結合已學過的知識解釋鋼鐵廠生產中熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前為什么必須對模具進行充分干燥處理?[答案]提示:高溫下鐵與水蒸氣反應會產生氫氣,氫氣屬于可燃性氣體,易引發(fā)危險。問題二:結合已學過的知識對比鈉和鐵與水反應的條件和程度有何差異?金屬與水反應的本質是什么?[答案]提示:鈉與冷水劇烈反應;鐵常溫下和加熱條件下與液態(tài)水不反應,高溫水蒸氣才能與鐵反應。金屬與水反應的本質是金屬與水電離產生的H+反應生成氫氣?！竞诵闹R講解】1.

從物質類別角度認識鐵的化學性質(1)鐵元素在金屬活動性順序表中的位置(2)鐵在金屬活動性順序表中位于氫之前,是一種活潑金屬,具有金屬的化學通性:①能與非金屬單質(如O2、Cl2等)反應生成Fe3O4、FeCl3等。②能與酸(如稀硫酸、鹽酸等)發(fā)生置換反應生成亞鐵鹽和H2:Fe+2H+

=Fe2++H2↑。③能與某些鹽溶液發(fā)生置換反應,生成其他金屬單質和亞鐵鹽,這里鹽是金屬活動性順序表中Fe之后的金屬對應的鹽。例如:Fe+Hg2+

=Hg+Fe2+、Fe+Cu2+

=Cu+Fe2+。新課探究2.從元素價態(tài)角度認識鐵的化學性質(1)鐵單質中鐵元素顯0價,處于鐵元素的最低價態(tài),故鐵單質具有還原性,能與具有氧化性的物質發(fā)生反應生成Fe2+或Fe3+。(2)在高溫條件下,鐵單質被水蒸氣氧化生成Fe3O4,也體現了鐵單質的還原性。新課探究【知識遷移應用】例1下列有關鐵的說法中正確的是(

)A.鐵與水蒸氣在高溫下的反應產物為Fe2O3和H2B.鐵能與鹽酸反應生成氯化鐵和氫氣C.Fe與少量Cl2反應生成FeCl2D.銅粉中混有少量鐵粉,可加入足量鹽酸充分反應后過濾除去D

新課探究例2某同學欲在實驗室中完成Fe與水蒸氣反應的實驗,裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物,C中放的是干燥劑,E為酒精噴燈,G為帶有鐵絲網罩的酒精燈。對比兩個裝置,回答下列問題:(1)如何檢查乙裝置的氣密性?

。

(2)乙裝置中濕沙子的作用是

。

新課探究向H中加入水沒過導管口,連接好裝置,微熱K,若H中導管口出現氣泡,停止加熱后導管中出現水柱,證明氣密性良好(其他合理答案也可)提供水蒸氣例2某同學欲在實驗室中完成Fe與水蒸氣反應的實驗,裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物,C中放的是干燥劑,E為酒精噴燈,G為帶有鐵絲網罩的酒精燈。對比兩個裝置,回答下列問題:(3)B處發(fā)生反應的化學方程式為

。

(4)該同學認為在乙裝置的導管口處點燃反應產生的氣體時,裝置H必不可少,H的作用是

。

新課探究3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2干燥氫氣,降低H2中水蒸氣的含量例2某同學欲在實驗室中完成Fe與水蒸氣反應的實驗,裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物,C中放的是干燥劑,E為酒精噴燈,G為帶有鐵絲網罩的酒精燈。對比兩個裝置,回答下列問題:(5)對比甲、乙兩個裝置中的B和K,B的優(yōu)點是

。新課探究使用石棉絨,增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積,使反應充分進行名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學式

俗名—

色態(tài)

紅棕色粉末黑色晶體鐵的價態(tài)

+2價、+3價水溶性

【課前自主預習】一、物理性質學習任務二

鐵的氧化物FeOFe2O3Fe3O4新課探究鐵紅磁性氧化鐵黑色粉末+2價+3價不溶于水不溶于水不溶于水二、化學性質及用途1.化學性質(1)與O2的反應

FeO不穩(wěn)定,在空氣中受熱,能迅速被氧化成

。

(2)與酸的反應FeO和Fe2O3都能與稀硫酸、鹽酸等反應生成相應的鹽和水,離子方程式分別為

,

。

[注意]Fe3O4中鐵有+2價、+3價兩種價態(tài),與稀硫酸、鹽酸等反應生成鐵鹽和亞鐵鹽,離子方程式為Fe3O4+8H+

=2Fe3++Fe2++4H2O。2.主要用途Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料;赤鐵礦(主要成分是

)是煉鐵原料。

Fe3O4FeO+2H+

=Fe2++H2O新課探究Fe2O3+6H+

=2Fe3++3H2OFe2O3新課探究【核心知識講解】從鐵元素的化合價和物質類別角度認識鐵的氧化物的化學性質1.從物質類別角度分析FeO和Fe2O3屬于堿性氧化物,具有堿性氧化物的某些通性,如能與稀硫酸、鹽酸等反應生成相應的鹽和水。例如,FeO+H2SO4

=FeSO4+H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O。[注意]Fe3O4不是堿性氧化物。新課探究2.從鐵元素的化合價角度分析(1)FeO中鐵的化合價為+2價,處于鐵元素的中間價態(tài),故FeO既有氧化性,又有還原性。(2)Fe2O3中鐵的化合價為+3價,處于鐵元素的高價態(tài),一般只有氧化性。(3)Fe3O4中鐵的化合價顯+2價、+3價,故Fe3O4既有氧化性,又有還原性。【知識遷移應用】例3下列關于鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的敘述中正確的是(

)A.鐵的三種氧化物中鐵元素的化合價完全相同B.都是堿性氧化物,都能與鹽酸反應生成氯化鐵和水C.鐵的三種氧化物在高溫條件下都能被CO還原為FeD.四氧化三鐵中鐵元素有+2價和+3價,它是一種混合物C

新課探究新課探究[解析]FeO中Fe顯+2價,Fe2O3中Fe顯+3價,Fe3O4中Fe顯+2價、+3價,A錯誤;FeO與鹽酸反應生成FeCl2和H2O,為堿性氧化物;Fe2O3與鹽酸反應生成FeCl3和H2O,是堿性氧化物,Fe3O4不是堿性氧化物,B錯誤;鐵的三種氧化物都具有氧化性,在高溫下可被CO還原為Fe,C正確;Fe3O4中Fe顯+2價、+3價,但Fe3O4是純凈物,D錯誤。例4金屬單質A可發(fā)生以下反應。試推斷:(1)A、B、C、D、E分別是(寫化學式,B寫主要成分)A

、B

、C

、D

、E

。

(2)寫出反應③和⑤的離子方程式:③

;

⑤

。

新課探究FeFe2O3Fe3O4CuH2Fe+Cu2+

=Fe2++CuFe+2H+

=Fe2++H2↑1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)鐵的化學性質活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在。(

)(2)鐵與氧氣反應生成Fe2O3,鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4。(

)(3)鐵與稀硫酸反應的離子方程式:2Fe+6H+

=2Fe3++3H2↑。(

)(4)Fe2O3俗稱鐵紅,常用作紅色油漆和涂料。(

)(5)FeO、Fe2O3和Fe3O4都是堿性氧化物,都能與酸反應生成相應的鹽和水。(

)(6)1molFe無論與Cl2反應還是與S反應,轉移電子數均為2NA。 (

)×

××課堂評價×√×課堂評價2.下列說法中正確的是 (

)A.鐵在干燥的空氣中劇烈燃燒,火星四射,生成黑色的Fe3O4B.鐵跟鹽酸反應生成氯化鐵和氫氣C.鐵絲浸入硫酸銅溶液中,片刻取出,表面出現紅色的鐵銹D.磁鐵礦的主要成分是Fe3O4D

[解析]由于空氣中的氧氣含量較少,所以鐵絲在干燥的空氣中不能劇烈燃燒,只有在純氧中才能劇烈燃燒,A項錯誤;鐵跟鹽酸發(fā)生置換反應,放出氫氣,同時生成氯化亞鐵(FeCl2),而不是氯化鐵(FeCl3),B項錯誤;鐵絲跟硫酸銅反應置換出銅,鐵絲表面的紅色物質是銅,不是鐵銹,C項錯誤;磁鐵礦的主要成分是Fe3O4,D項正確。課堂評價3.

《淮南萬畢術》中有“曾青得鐵則化為銅,外化而內不化”,下列說法中正確的是(

)A.“外化”時發(fā)生了氧化還原反應B.以上變化說明鐵的還原性弱于銅C.“內不化”是因為內部的鐵活潑性較差D.反應中溶液由藍色轉化為黃色A

[解析]“曾青得鐵則化為銅”,反應的離子方程式為Fe+Cu2+

=Cu+Fe2+,鐵元素、銅元素的化合價發(fā)生變化,屬于氧化還原反應,A正確;上述變化說明鐵的還原性強于銅,B錯誤;課堂評價3.

《淮南萬畢術》中有“曾青得鐵則化為銅,外化而內不化”,下列說法中正確的是(

)A.“外化”時發(fā)生了氧化還原反應B.以上變化說明鐵的還原性弱于銅C.“內不化”是因為內部的鐵活潑性較差D.反應中溶液由藍色轉化為黃色A

“內不化”是因為生成的銅覆蓋在鐵的表面,反應一段時間后,會阻止內部的鐵繼續(xù)反應,C錯誤;反應中溶液由藍色轉化為淺綠色,D錯誤。課堂評價4.

下列關于鐵的氧化物的說法不正確的是(

)A.鐵的氧化物通常狀況下都是有色固體B.四氧化三鐵是一種復雜的鐵的氧化物,它與鹽酸反應后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+C.氧化鐵是鐵銹的主要成分,因此氧化鐵俗稱為鐵銹D.工業(yè)上常使用鐵的氧化物作為原料冶煉鐵C課堂評價[解析]氧化鐵為紅色,氧化亞鐵和四氧化三鐵為黑色,鐵的氧化物通常狀況下都是有色固體,A正確;四氧化三鐵和鹽酸反應生成氯化鐵、氯化亞鐵和水,它與鹽酸反應后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+,B正確;氧化鐵是鐵銹的主要成分,氧化鐵顏色為紅色,俗稱鐵紅,C錯誤;鐵的氧化物被還原劑還原生成鐵,工業(yè)上常使用鐵的氧化物作為原料冶煉鐵,D正確。課堂評價5.某化學興趣小組利用如圖所示裝置進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗,并檢驗產物的性質,請回答下列問題:(1)A裝置的作用是

,B中反應的化學方程式為

。

提供水蒸氣[解析]B中進行的反應是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A為提供水蒸氣的裝置。3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2課堂評價5.某化學興趣小組利用如圖所示裝置進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗,并檢驗產物的性質,請回答下列問題:(2)D的作用是

。(3)E中的現象是

。

吸收水蒸氣[解析](2)D的作用是除去水蒸氣,干燥H2。(3)E中反應為H2+CuOCu+H2O,故黑色粉末變紅,同時硬質玻璃管右端會有水珠生成。黑色固體變?yōu)榧t色,右端管壁有水珠生成課堂評價5.某化學興趣小組利用如圖所示裝置進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗,并檢驗產物的性質,請回答下列問題:(4)A、B兩個裝置中應先點燃

處的酒精燈,點燃E處酒精燈之前應進行的操作是

。A[解析]應先點燃A處酒精燈,若先點燃B處酒精燈,則B中的Fe會與空氣中的O2反應生成Fe3O4,點燃E處酒精燈前要收集H2,檢驗其純度。收集H2,并檢驗其純度1.下列物質中,在一定條件下與鐵反應,且鐵元