2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第三章鐵金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物學(xué)案新人教版必修1

PAGE9-第一節(jié)鐵及其化合物課程目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.通過試驗探究了解鐵與水蒸氣的反應(yīng)。2．了解鐵的氧化物、氫氧化物的制備、性質(zhì)及應(yīng)用。3．通過試驗探究了解鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)、應(yīng)用及檢驗。1.改變觀念：理解鐵及其重要化合物的化學(xué)性質(zhì)。2．科學(xué)探究：通過試驗探究鐵及其重要化合物的制備、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化，并得出科學(xué)的結(jié)論。3．證據(jù)推理：具有證據(jù)意識，能基于證據(jù)對鐵的化合物的性質(zhì)、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其改變提出可能的假設(shè)，通過分析推理加以證明或證偽。授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第49頁一、鐵單質(zhì)1．鐵元素在自然界中的存在形式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價和＋3價化合物的形態(tài)存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。2．鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)純鐵是一種銀白色金屬，有肯定的延展性和導(dǎo)熱性，能導(dǎo)電，其導(dǎo)電性不如銅和鋁，熔、沸點較高，能被磁體吸引。3．鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬的反應(yīng)(2)與酸反應(yīng)離子反應(yīng)方程式如下：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(3)與水蒸氣反應(yīng)通常鐵與冷水和熱水均不反應(yīng)，但鐵可與水蒸氣反應(yīng)。方法方法一方法二試驗裝置氣體用小試管收集一試管氣體，點燃，聽到稍微噗聲，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試驗結(jié)論鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2(4)與鹽溶液的反應(yīng)古代濕法煉銅反應(yīng)原理：Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4。4．鐵的冶煉反應(yīng)原理：C＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO，F(xiàn)e2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。二、鐵的重要化合物1．鐵的氧化物名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵鐵的化合價＋2＋3＋2、＋3顏色黑色紅棕色黑色溶解性不溶不溶不溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定氧化物類別堿性氧化物堿性氧化物困難氧化物與鹽酸反應(yīng)的離子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O用途氧化鐵：紅色油漆、涂料、煉鐵原料2.鐵的氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3顏色白色紅褐色溶解性不溶不溶穩(wěn)定性在空氣中易轉(zhuǎn)化為Fe(OH)32Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O與鹽酸反應(yīng)(離子方程式)Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O制備(離子方程式)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓轉(zhuǎn)化化學(xué)方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3現(xiàn)象白色沉淀快速變成灰綠色，最終變成紅褐色3.鐵鹽和亞鐵鹽(1)Fe3＋、Fe2＋的檢驗。(2)Fe2＋與Fe3＋的轉(zhuǎn)化。①試驗及現(xiàn)象溶液由棕黃色→淺綠色→溶液無明顯改變→溶液變成紅色。②反應(yīng)原理(寫出反應(yīng)的離子方程式)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3。③結(jié)論Fe3＋eq\o(,\s\up7(鐵等強還原劑),\s\do5(氯氣等強氧化劑))Fe2＋(3)鐵鹽的凈水作用。向混有少量泥沙的渾水加入少量Fe2(SO4)3(或明礬)，渾水會變澄清。[牛刀小試]1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)赤鐵礦的主要成分與鐵銹的主要成分相同。()(2)Fe3O4可由單質(zhì)干脆化合而得到。()(3)Fe(OH)3、FeCl2不能通過化合反應(yīng)得到。()(4)Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四種離子中氧化實力最強的是Fe3＋。()(5)在配制FeSO4溶液時，為防止FeSO4被氧化而變質(zhì)，常在溶液中加入少量的鐵粉。()(6)某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液顯紅色，該溶液中肯定含有Fe2＋。()答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2．下列敘述正確的是()A．向某溶液中加入KSCN后無明顯現(xiàn)象，證明溶液中不含有Fe3＋B．FeCl2無法干脆通過化合反應(yīng)而得到C．向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液變紅色，說明原溶液中含有Fe2＋D．因為在金屬活動性依次表中Cu排在Fe后面，故把銅粉加入FeCl3溶液中不發(fā)生反應(yīng)答案：A授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第50頁要點一Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互轉(zhuǎn)化——“鐵三角”1．Fe→Fe2＋或Fe3＋(1)與弱氧化劑反應(yīng)生成Fe2＋。與S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等弱氧化劑反應(yīng)生成＋2價鐵，如Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuFe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)與強氧化劑反應(yīng)生成Fe3＋。與Cl2、HNO3等強氧化劑反應(yīng)生成Fe3＋。2．Fe2＋→Fe或Fe3＋(1)與強氧化劑反應(yīng)生成Fe3＋。與Cl2、HNO3等強氧化劑反應(yīng)生成Fe3＋，如2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(2)與強還原劑反應(yīng)生成Fe。與C、Zn、CO等強還原劑反應(yīng)生成Fe，如Zn＋Fe2＋=Fe＋Zn2＋。3．Fe3＋→Fe或Fe2＋(1)與C、CO等強還原劑反應(yīng)生成Fe，如3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))3CO2＋2Fe。(2)與Fe、Cu、I－等還原劑反應(yīng)生成Fe2＋，如2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。[典例1](2024·漢中高一檢測)已知有以下相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，試回答：(1)寫出B的化學(xué)式：________，D的化學(xué)式：________。(2)寫出由E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出由A轉(zhuǎn)變成B的離子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。(4)向G溶液加入A的離子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________。[解析]本題主要考查鐵的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)。(1)B是鐵與鹽酸反應(yīng)生成的氯化亞鐵，E的化學(xué)式：FeCl2，D的化學(xué)式：KCl。(2)E是氫氧化亞鐵，F(xiàn)是氫氧化鐵，由E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。(3)由A轉(zhuǎn)變成B即鐵轉(zhuǎn)變成氯化亞鐵的離子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(4)向G溶液加入A即向氯化鐵溶液加入鐵發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：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＋[題組訓(xùn)練]1．按下圖要求寫出下列三個反應(yīng)的化學(xué)方程式，屬于離子反應(yīng)的只寫出離子方程式。(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，加入過量的鐵粉，充分反應(yīng)后，溶液中的金屬離子是()A．Fe2＋ B．Fe3＋和Fe2＋C．Cu2＋和Fe2＋ D．Cu2＋解析：在混合液中發(fā)生如下反應(yīng)：①2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋②Cu2＋＋Fe=Cu＋Fe2＋當(dāng)鐵過量時，F(xiàn)e3＋和Cu2＋均完全反應(yīng)，再由上述方程式可知，充分反應(yīng)后溶液中只含F(xiàn)e2＋一種金屬離子。答案：A要點二Fe2＋、Fe3＋的檢驗1．干脆視察顏色2．利用氫氧化物沉淀的顏色3．利用顯色反應(yīng)4．利用Fe2＋的還原性5．利用Fe3＋的氧化性特殊提示：1．Fe3＋與SCN－作用時，生成紅色溶液，而不是紅色沉淀。2．當(dāng)Fe2＋和Fe3＋共存時，檢驗Fe2＋時必需用酸性KMnO4溶液。[典例2]某固體樣品，檢驗含有Fe2O3的操作是_______________________________。[答案]取少量固體樣品于試管中加HCl溶解，再滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，說明樣品中含F(xiàn)e2O3。特殊提示：固體樣品檢驗離子時肯定先加水或酸溶解。[題組訓(xùn)練]3．檢驗試驗室配制的FeCl2溶液是否氧化變質(zhì)，應(yīng)選用的最相宜的試劑是()A．稀HNO3 B．溴水C．KSCN溶液 D．酸性KMnO4溶液解析：FeCl2溶液氧化變質(zhì)時，F(xiàn)e2＋被氧化成Fe3＋，要檢驗FeCl2溶液中是否含有Fe3＋，可向其中加入少量KSCN溶液，若變紅色則FeCl2已變質(zhì)。答案：C4．下列離子的檢驗方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明不含F(xiàn)e2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液變紅色，說明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又視察到顏色漸漸變?yōu)榧t褐色，說明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋解析：A項說明含F(xiàn)e3＋，但不能說明是否含F(xiàn)e2＋；B項說明通入Cl2后溶液中含有Fe3＋，不能說明原溶液中是否含有Fe2＋；D項，因為Mg(OH)2為白色沉淀，F(xiàn)e(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3時的顏色改變會掩蓋其他白色沉淀的現(xiàn)象，所以當(dāng)溶液中含有Mg2＋時，會出現(xiàn)同樣的題述現(xiàn)象，故D項不能說明溶液中是否含Mg2＋。答案：C授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第52頁1．下列有關(guān)鐵與水反應(yīng)的說法正確的是()A．在任何條件下，鐵與水均能發(fā)生反應(yīng)B．在高溫時，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成氫氧化鐵和氫氣C．在高溫時，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成氧化鐵和氫氣D．在高溫時，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣解析：鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2。答案：D2．(2024·合肥高一檢測)下列反應(yīng)，其產(chǎn)物的顏色按紅色、紅褐色、淡黃色、藍(lán)色依次排列的是()①金屬鈉在純氧中燃燒②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空氣中放置一段時間③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④無水硫酸銅放入醫(yī)用酒精中A．②③①④ B．③②①④C．③①②④ D．①②③④解析：①中生成的Na2O2的顏色為淡黃色；②中現(xiàn)象為白色沉淀→灰綠色沉淀→紅褐色沉淀，最終為Fe(OH)3的顏色；③為檢驗Fe3＋的常用方法，溶液變?yōu)榧t色；④醫(yī)用酒精中含有水，無水硫酸銅放入后，溶液顯藍(lán)色。答案：B3．要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含F(xiàn)e2＋，進行如下試驗操作時，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F(xiàn)e3＋，則無紅色出現(xiàn)，然后再加入足量氯水，Cl2將Fe2＋氧化生成Fe3＋，F(xiàn)e3＋與SCN－結(jié)合生成紅色物質(zhì)。答案：B4．(2024·南京高一檢測)已知下述三個試驗均能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，下列推斷正確的是()①將鐵釘放入硫酸銅溶液中②向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴雙氧水③將銅絲放入氯化鐵溶液中A．試驗①中鐵是氧化劑B．試驗②中Fe2＋具有還原性C．試驗③中發(fā)生的是置換反應(yīng)D．上述試驗證明氧化性Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋解析：試驗①中鐵是還原劑，A項錯誤；試驗②中Fe2＋體現(xiàn)還原性，B項正確；試驗③中發(fā)生的反應(yīng)不是置換反應(yīng)，C項錯誤；依據(jù)試驗③可知氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，依據(jù)試驗①可知氧化性Cu2＋＞Fe2＋，D項錯誤。答案：B5．已知A是一種常見金屬，F(xiàn)是一種紅褐色沉淀。試依據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問題。(1)寫出A、C、F、G的化學(xué)式：A________，C________，F(xiàn)________，G________。(2)檢驗D中陽離子的方法為________________________________________________________________________________________________________________________。(3)保存C溶液時要加固體A的緣由______________________________________________