第三章 第一节 第1课时
课时达标分层练
学业考达标练
1.(2023·北京市丰台区期末)下列物质间的转化，不能一步实现的是( )
A．Na→Na2O2 B．Fe2O3→Fe(OH)3
C．Cl2→FeCl3 D．FeCl3→FeCl2
【解析】 A项，钠在氧气中点燃生成过氧化钠，可以一步实现，不符合题意；B项，Fe2O3难溶于水，不与水反应，不可以一步实现，符合题意；C项，铁在氯气中点燃，生成三氯化铁，可以一步实现，不符合题意；D项，FeCl3与铁反应生成氯化亚铁，可以一步实现，不符合题意。故选B。
2.(2024·四川省名校联考高一期中)下列关于铁元素的化合物描述错误的项目数是( )
代表物 类别 铁元素价态 部分性质描述
Fe3O4 氧化物 ＋1价 具有磁性的黑色晶体
Fe(OH)2 碱 ＋2价 白色，在空气中迅速变成灰绿色最终变成红褐色
Fe(OH)3 碱 ＋3价 红褐色，对热很稳定
FeCl3 盐 ＋3价 FeCl3溶液中的Fe3＋能被Mg还原成Fe2＋
A．1项 B．2项
C．3项 D．4项
【解析】 四氧化三铁中铁元素化合价既有＋2价又有＋3价，四氧化三铁铁元素化合价描述错误；氢氧化铁受热易分解生成氧化铁和水，氢氧化铁的部分性质描述错误；共有2项，B正确。故选B。
3.铁片投入下列溶液，溶液质量减轻，但无气体产生的是( )
A．盐酸 B．CuSO4溶液
C．稀硫酸 D．Na2SO4溶液
【解析】 铁片投入盐酸、稀硫酸中，均发生置换反应生成H2，A、C错误；铁片投入CuSO4溶液中发生置换反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，消耗56 g Fe的同时生成64 g Cu，溶液质量减轻，且无气体生成，B正确；铁片投入Na2SO4溶液中，不发生反应，D错误。故选B。
4.下列有关铁的化合物的说法不正确的是( )
A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应
C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，而Fe(OH)2不能
D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价可看作既有＋2价又有＋3价
【解析】 Fe(OH)2中的Fe2＋具有较强的还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A错误；FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，都能与盐酸反应，B正确；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素的化合价可看作既有＋2价又有＋3价，D正确。故选A。
5.某兴趣小组为认识铁及其化合物的性质和分散系的性质做了如图一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式： Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 。
(2)物质②为 NaOH溶液或氨水 。
(3)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3悬浊液，该过程的现象为 生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 ，此过程中发生的氧化还原反应为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (用化学方程式表示)。
(4)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至液体呈红褐色，制得分散系③为 Fe(OH)3胶体 ，该反应化学方程式为 FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl 。它与FeCl3溶液、Fe(OH)3悬浊液的本质区别是 分散质粒子的直径大小不同 。
【解析】 (1)Fe2O3发生反应后变为FeCl3，可知是Fe2O3与盐酸反应，离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。(2)FeCl3反应生成了Fe(OH)3，可知是加入了碱，可以是NaOH溶液、氨水等。(3)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，先生成白色沉淀Fe(OH)2，进而被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，这个过程的现象为生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，发生的氧化还原反应是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(4)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中并继续煮沸至液体呈红褐色，制得Fe(OH)3胶体，反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl；溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子的直径大小不同。
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6.(2023·江苏省南京市江宁区期中)用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈(Fe2O3)，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备Fe2O3的一种实验流程如下：
下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是( )
A．可在装置甲中进行“酸浸”操作
B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的3 mol·L－1 H2SO4溶液
C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液
D．用装置丁灼烧Fe(OH)3固体制Fe2O3
【解析】 由题给流程可知，向废铁屑中加入稀硫酸酸浸、过滤得到含有Fe2＋、Fe3＋的滤液和含有碳的滤渣；向滤液中加入氢氧化钠溶液，在空气中静置、过滤得到氢氧化铁；灼烧氢氧化铁得到氧化铁。由图可知，甲装置为固液不加热装置，可进行“酸浸”操作，A正确；配制“酸浸”所需的稀硫酸溶液时，胶头滴管应在容量瓶的正上方，不能插入容量瓶中，B错误；过滤时，应用玻璃棒引流，防止溶液溅出，C错误；灼烧氢氧化铁固体时，应在坩埚中进行，不能在烧杯中直接灼烧固体，D错误。故选A。
7.(2024·河北省名校强基联盟高一联考)有一粉末，它是由铁的氧化物中的一种或两种组成，取3.04 g粉末加热，同时通入足量的CO使之完全反应，再用澄清石灰水把产生的气体充分吸收，产生沉淀5 g，则该粉末的组成可能是( )
A．只有Fe2O3
B．只有FeO
C．等物质的量的FeO和Fe3O4
D．等物质的量的Fe2O3和Fe3O4
【解析】 用澄清石灰水把产生的气体充分吸收，产生沉淀5 g，则生成的CO2的物质的量为n(CO2)＝n(CaCO3)＝5 g÷100 g/mol＝0.05 mol，设铁的氧化物化学式为FexOy，铁的氧化物的物质的量为n mol，则有：
FexOy＋yCO===xFe＋yCO2
1 y
n 0.05
得n＝，即＝，＝，
所以Fe和O的原子个数比为4∶5，C正确。故选C。
8.(2024·广东省深圳市红岭中学高一第三学段考)纳米级Fe3O4可用于以太阳能为能源分解水制H2，过程如下图所示。下列说法中，不正确的是( )
A．过程Ⅰ的反应：2Fe3O46FeO＋O2↑
B．过程Ⅱ的反应：2H2O2H2↑＋O2↑
C．两个转化过程都发生了氧化还原反应
D．整个过程实现了太阳能向化学能的转化
【解析】 根据图知，过程Ⅰ在太阳能的作用下Fe3O4分解生成FeO和O2，则反应方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，A正确；过程Ⅱ中FeO与水反应生成H2和Fe3O4，反应方程式为3FeO＋H2O===H2↑＋Fe3O4，B错误；这两个反应中都有元素化合价升降，所以这两个转化过程都发生了氧化还原反应，C正确；过程Ⅰ方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑；过程Ⅱ方程式为3FeO＋H2O===H2↑＋Fe3O4，将Ⅰ＋Ⅱ×2，整理可得2H2O2H2↑＋O2↑，在整个过程实现了太阳能向化学能的转化，Fe3O4为整个过程的催化剂，D正确。故选B。
9.如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑、6 mol·L－1硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是 铁屑 ，A中反应的化学方程式为 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 。
(2)实验开始时应先将活塞E 打开 (填“打开”或“关闭”)，其目的是 排除装置中的空气 。在C中收集到的气体主要为 H2 。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程： 关闭活塞E，A中压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B瓶中进行反应 。
(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，看到的现象为 白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 ；写出有关反应的化学方程式： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 。
【解析】 (1)A中应预先加入的试剂是铁屑，A中发生反应的化学方程式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。(2)实验开始时应先将活塞E打开，其目的是排出装置中的空气，C为排水法收集氢气，即C中收集的气体主要为H2。(3)生成Fe(OH)2的操作过程为关闭活塞E，A中压强增大，将FeSO4溶液压入B瓶中进行反应。(4)氢氧化亚铁易被氧气氧化生成红褐色氢氧化铁沉淀，所以拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，看到的现象是：白色沉淀迅速变为灰绿色最终变为红褐色，反应的方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质 铁的氧化物 铁的氢氧化物
学习任务二 铁的氧化物与氢氧化物
自主学习 认知形成
?铁的氧化物
物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4)
俗称 — ________ ______________
颜色、状态 黑色粉末 __________粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 ______溶于水
铁的价态 ________ ________ ＋2、＋3
类别 碱性氧化物 —
铁红
磁性氧化铁
红棕色
不
＋2
＋3
FeO＋2H＋===
Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
【微提醒】 Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不表示Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物，Fe3O4有固定的组成，是一种纯净物。
(1)FeO比Fe2O3和Fe3O4更稳定，这种说法对吗？
(2)有人认为Fe3O4不属于碱性氧化物，所以Fe3O4不与盐酸反应？这种说法对吗？
提示：不对 Fe3O4能与盐酸反应，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
?铁的氢氧化物
1．铁的氢氧化物的制备[实验3－1]。
(1)向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，现象是____________________，反应的离子方程式是___________________________________________。
(2)向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，观察到有________________生成，在空气中迅速变成________色，最后变成________色。相关反应是_______________________________________________________________________________________________________________。
有红褐色沉淀生成
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
白色絮状沉淀
灰绿
红褐
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
4Fe(OH)3(红褐色)
2．Fe(OH)2和Fe(OH)3的化学性质
(1)具有碱的性质
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱，能与盐酸或稀硫酸反应，离子方程式分别为__________________________________________________、__________________________________________________。
(2)热不稳定性 ―→ 物质受热分解的能力，属于化学性质
Fe(OH)3加热时会发生分解，化学方程式为__________________________________________。
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
3H2O
(1)铸剑是我国的一项传统技艺，铸剑师选择合适的原料，铁或者铜矿石，然后加热倒在一个模具中，冷却，经过捶打打磨，淬火而成。淬火就是把捶打过的剑再烧红趁热放入冷水中。取出后宝剑表面形成一层氧化膜。那么，宝剑在淬火过程中发生了什么反应？
提示：淬火过程中剑身表面的铁与水发生反应生成了一层致密坚硬的四氧化三铁。
(2)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。都是由黏土烧制的砖瓦(黏土中含有铁元素)，有的是黑色的，有的却是红色的，请分析其颜色不同的原因？
提示：砖瓦显黑色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成黑色的FeO与Fe3O4。砖瓦显红色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成红棕色的Fe2O3。
1．正误判断
(1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种混合物。( )
提示：Fe3O4中Fe有＋2、＋3两种价态，可表示成FeO·Fe2O3形式，是纯净物。
(2)Fe(OH)3不能利用化合反应生成。( )
提示：Fe(OH)3可由化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3生成。
×
×
2．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述不正确的是( )
A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁做氧化剂
【解析】 氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂，D不正确。故选D。
互动探究 能力提升
●情境创设
Fe(OH)2制备实验的改进
实验的关键，整个操作过程在无氧环境下进行
将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中会产生白色的Fe(OH)2沉淀，但由于Fe(OH)2极易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧气可把Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2的过程中一定要隔绝O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。实验装置如下：
●问题探究
问题1.制备Fe(OH)2常规操作中，要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的长滴管尖嘴插入液面以下。这是为什么？
提示：用新制的FeSO4溶液是为了防止Fe2＋长时间放置被氧化成 Fe3＋；长滴管尖嘴插入液面以下是为了防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。
问题2.请分析改进后的装置①②③为什么能较长时间观察到白色沉淀。
装置 原理
①
②
③
提示：装置①，苯的密度比水小，且与水不互溶，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的上方，用于隔绝下层液体与空气接触，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化；装置②，铁粉与稀硫酸反应生成的H2排除了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe(OH)2与O2接触被氧化；装置③，打开止水夹a，Fe与稀H2SO4反应产生的H2将装置内的空气排出，再关闭止水夹a，产生的H2使试管A中气压大于外界气压，把试管A中的液体(FeSO4溶液)压入试管B中，反应得到Fe(OH)2白色沉淀，由于空气已被排出且苯可以隔绝b处进入的空气；故①、②、③可以长时间观察到Fe(OH)2沉淀。
●要点归纳
制备Fe(OH)2的注意事项
(1)Fe2＋必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2＋被空气氧化成 Fe3＋。
(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸，用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱溶液。
(3)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液。
(4)在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯等(密度小于水而不溶于水的液态有机物)进行液封，或用非氧化性气体排出反应体系内的空气。
(2024·天津市第四十七中学高一期中)某铁的氧化物中铁元素和氧元素的质量比为21∶8，该氧化物的化学式可能是 ( )
思路：铁元素和氧元素的质量比―→铁原子和氧原子的物质的量之比―→铁原子和氧原子个数比―→化学式
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe4O5
题点1
铁的氧化物
●题点例练
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
思维建模 》 确定铁的氧化物组成的基本方法
1.用足量的CO还原32.0 g某种氧化物，将生成的气体通入足量的澄清石灰水中，得到60.0 g沉淀，则该氧化物是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．CuO D．Fe3O4
(2024·湖南省岳阳市部分学校高一期中联考)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①③ B．①②③
C．①② D．②③
题点2
铁的氢氧化物
【解析】 Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。想要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；②由于溶液与空气直接接触，空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀；③中苯在FeSO4溶液的液面上方，阻止了空气的进入，能较长时间看到白色沉淀。故选A。
2.(2023·上海市第四中学校考期中)下列实验只能制备氢氧化铁沉淀的是( )
A．将氧化铁和水直接加热
B．将水蒸气通过炽热铁粉
C．氧化铁先用盐酸溶解再加烧碱溶液
D．饱和氯化铁溶液逐滴滴入沸水中
【解析】 氧化铁和水直接加热不反应，A错误；将水蒸气通过炽热铁粉生成Fe3O4，B错误；氧化铁先用盐酸溶解再加烧碱溶液生成氢氧化铁沉淀，C正确；饱和氯化铁溶液逐滴滴入沸水中可制得氢氧化铁胶体，D错误。故选C。
(2023·河北省保定市期末)某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2，下列说法错误的是( )
实验操作关键点有两个：1.创设无氧环境，即除去装置中的氧气；2.将左边试管中生成的FeSO4溶液压入右边的试管中。
新题剖析
压强原理在Fe(OH)2制备中的应用
A．实验开始前，应检查装置气密性
B．气体a的主要成分为氢气
C．为了制备较纯的Fe(OH)2，应打开K1，关闭K2，将装置内的气体尽可能赶出去
D．盛装稀盐酸的仪器使用前要检查是否漏液
【思路分析】 铁和稀盐酸反应生成的氢气有两个作用：一是先将装置内空气排尽，二是将生成的氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中。其关键操作有两步：一步是开始实验时先打开K1和K2加入一定量的稀盐酸，关闭K1，一段时间后在导管口收集氢气并检验纯度。二步是装置内氢气纯净后，再关闭K2，利用压强差将氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中生成Fe(OH)2沉淀。
【细解】 由于Fe(OH)2易被氧化，该实验关键是隔绝氧气，且铁和稀盐酸反应生成氢气，则实验开始前，应检查装置气密性，A正确；铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生的氢气将装置内空气排尽，气体a的主要成分为氢气，B正确；开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，C错误；为方便控制反应进度，盛装稀盐酸的仪器分液漏斗使用前要检查是否漏液，D正确。故选C。
3.甲同学用FeCl2溶液和烧碱溶液制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2，为了防止生成的产物被氧化，下列说法不正确的是( )
A．配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B．甲同学可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气
C．甲同学向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入试管内
D．乙同学应该先关闭止水夹，一段时间后再打开止水夹
【解析】 配制溶液时应先加热煮沸蒸馏水除去溶解的氧，A正确；植物油的密度比水的小，浮在水面上可以起到隔绝空气的作用，B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液，为防止空气中的氧气被带入溶液中，可将胶头滴管尖嘴直接伸入试管内，再挤出烧碱溶液，C正确；实验过程中应先打开止水夹，让产生的氢气排尽装置内的空气，以防亚铁离子被氧化，D不正确。故选D。
知识思维导图
课堂素养评价
1.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国发现号航天飞机升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质”的研究工作。根据所学的知识推测制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是( )
A．Fe B．FeO
C．Fe2O3 D．Fe3O4
【解析】 制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的各种化合物中，只有四氧化三铁是具有磁性的物质，其他均不具有磁性，D正确。故选D。
2.(2023·天津市河北区期末)下列关于铁及其化合物的叙述正确的是( )
A．Fe2O3、Fe3O4都有磁性
B．氢氧化铁受热分解可制得Fe3O4
C．Fe2O3是一种红棕色粉末
D．FeO不稳定，在空气里受热，能迅速氧化成Fe2O3
3.金属单质A可发生以下反应。试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)
A________、B______________、C______________、D________、E________。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③______________________________________；
⑤______________________________________。
Fe
Fe2O3
Fe3O4
Cu
H2
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
【解析】 推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。(共31张PPT)
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质 铁的氧化物 铁的氢氧化物
课程标准要求 1.能依据物质类别和元素价态列举铁元素的典型代表物。
2．通过对铁及其氧化物性质的学习，使学生巩固药品取用等基础实验操作。
3．通过探索氢氧化亚铁的制备方法，使学生深入理解氢氧化亚铁制备的特殊性，从而加深对氢氧化亚铁的不稳定性、强还原性的认识、记忆和巩固。
学科核心素养 1.宏观辨识与微观探析：结合应用实例及实验探究，了解铁、铁的氧化物和氢氧化物的主要性质及在生产、生活中的应用，能用化学方程式、离子方程式正确表示相应物质的主要化学性质。
2．证据推理与模型认知：能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测铁、铁的氧化物和氢氧化物的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
学习目标 1.通过认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，能辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2．通过利用氢氧化亚铁的性质，能设计其制备方案。
3．通过结合生活中的铁制品的应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
学习任务一 铁的单质
自主学习 认知形成
?存在和冶炼
1．存在：铁在自然界中可以以________形态(陨铁)存在，但主要以________价和________价__________的形态存在于矿石中，在地壳中的含量居第______位，仅次于______________。
2．冶炼
(1)原理：工业炼铁的原理是用________的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
(2)方法：炼铁高炉内的反应(以Fe2O3为例)。
________________________________________；
________________________________________。
单质
＋2
＋3
化合物
四
氧、硅和铝
还原
?物理性质
铁有________性、________性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被________吸引，其熔、沸点较______。
?化学性质——还原性
1．铁与氧化性较弱的氧化剂(如HCl、硫酸铜等)反应生成＋2价铁的化合物，即Fe－2e－===Fe2＋。
(1)与HCl的反应：_____________________________________。
(2)与CuSO4的反应：_____________________________________。
延展
导热
磁体
高
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
2．铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，生成＋3价铁的化合物，即Fe－3e－===Fe3＋。
与氯气反应：__________________________________。
3．铁粉与水蒸气的反应
(1)实验装置(如下图)
(2)操作现象：用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。
(3)实验结论：在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为______________________________________________。
(1)铁在潮湿的空气与在纯氧中燃烧的产物相同吗？
提示：不相同 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(2)在铁参加的反应中，无论生成的是＋2价还是＋3价，都体现了铁的强还原性，这句话对吗？为什么？
提示：正确 Fe－2e－===Fe2＋或Fe－3e－===Fe3＋，铁元素化合价升高，被氧化，体现了铁的还原性。
1．正误判断
(1)铁与少量稀硫酸反应生成Fe2＋，与足量稀硫酸反应则生成Fe3＋。( )
提示：铁与稀硫酸反应的实质是铁与H＋反应，只生成Fe2＋，与用量无关。
(2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋。( )
提示：铁能与金属活动性顺序表中排在它之后的金属Ag的盐溶液发生反应，但不能与排在它之前的金属Zn的盐溶液发生反应。
×
×
2．(2023·广东深圳市期末)下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为＋3价的是( )
A．氯化铁溶液 B．硫酸铜溶液
C．氯气 D．稀盐酸
【解析】 氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，铁元素变为＋2价，A错误；铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，铁元素变为＋2价，B错误；氯气具有强氧化性，铁与氯气加热反应生成氯化铁，铁元素变为＋3价，C正确；铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铁元素变为＋2价，D错误。故选C。
3．(2023·北京市西城区期末)红热的铁与水蒸气反应，产物是( )
A．FeO、H2 B．Fe2O3、H2
C．Fe3O4、H2 D．Fe(OH)3、H2
互动探究 能力提升
●情境创设
钢铁厂的安全告示
生活经验告诉我们，在常温下，铁与水是不发生反应的。那么，在高温下，铁能否与水发生反应呢？钢铁厂的生产中，冶炼得到的铁水，需要注入模具中，钢铁厂总会在醒目的位置贴出安全告示：炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水，并应保持地面干燥(此为《炼钢安全操作规程》中的一条严格规定)。这是因为炽热的铁与水蒸气会发生反应。
●问题探究
问题1.在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或者是钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥，这样操作的原因是什么？
提示：避免高温下铁与水蒸气反应，生成四氧化三铁和H2，以防爆炸。
问题2.利用如图装置能不能进行铁粉与水蒸气的反应？请说明原因。
提示：可以。首先加热右边试管中的水，产生的水蒸气进入左边试管中，然后酒精喷灯加热左边试管中的铁粉，反应产生的氢气用中间试管排水法收集。
―→铁与水蒸气需在高温下反应，故
使用酒精喷灯
问题3.比较钠、铁与水反应的异同，试从氧化还原反应规律的角度进行分析。
提示：反应中钠、铁均被氧化且生成氢气；钠比铁活泼，还原性强，更易失电子，反应更容易、更剧烈。
●要点归纳
1．铁的化学性质
2.钠和铁与水反应的对比
项目 钠与水反应 铁与水反应
条件 常温 高温
试剂 液态水 水蒸气
产物 氢氧化物(氢氧化钠) 氧化物(四氧化三铁)
原理 置换水中的氢 置换水中的氢
结论：钠比铁活泼，还原性强，更易与水反应，反应更剧烈
(2024·广东省湛江市第二十一中学高一期中)人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉，这些铁粉在人体胃酸(主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是( )
A．铁粉具有还原性 B．铁是人体必需的微量元素
C．亚铁盐溶液呈浅绿色 D．Fe＋2H＋===Fe3＋＋H2↑
题点1
铁与酸、盐溶液、非金属单质反应
●题点例练
【解析】 Fe粉可以失电子，具有还原性，A正确；铁是合成血红蛋白的一种主要元素，所以铁是人体必需的微量元素，B正确；亚铁盐溶液呈浅绿色，C正确；铁与稀盐酸反应生成亚铁离子，反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D错误。故选D。
思维建模 》
(1)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
可以看做FeO·Fe2O3
(2)Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应不论用量多少都生成FeCl2。
1.下列关于铁的叙述错误的是( )
A．铁在硫蒸气中燃烧生成FeS
B．铁在氯气中燃烧生成FeCl3
C．铁是地壳中含量最多的金属元素
D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具
【解析】 铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铁元素是地壳中含量排在第二位的金属元素，C错误。故选C。
(2023·北京市通州区期末)某同学探究铁与水蒸气的反应，进行了如图所示实验，下列说法中不正确的是( )
A．点燃酒精灯的顺序是先a后b
B．湿棉花的作用是提供水蒸气
C．由肥皂液冒气泡证明铁与水蒸气发生了反应
D．不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来
题点2
铁与水蒸气的反应
【解析】 为了防止Fe被热空气氧化，应该先点燃a处的酒精灯，使水蒸气充满整个试管，然后再点燃b处酒精灯，使Fe与热的水蒸气发生反应，故点燃酒精灯的顺序是先a后b，A正确；湿棉花上含有大量的水分，当加热时会产生水蒸气与铁发生反应，故湿棉花的作用是提供水蒸气，B正确；水蒸气进入肥皂液中也会产生气泡，因此不能根据肥皂液冒气泡来证明铁与水蒸气发生了反应，C错误；Fe与热的水蒸气在高温下反应产生Fe3O4，Fe、Fe3O4都会被磁铁吸引，故不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来，D正确。故选C。
(1)湿棉花的作用：受热时提供反应所需的水蒸气。
(2)酒精灯上加的铜网罩的作用：保证集中加热，以达到较高的反应温度。
(3)反应开始时，先点燃湿棉花处的酒精灯，用水蒸气排装置内的空气。若点燃顺序反了：①Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应；②Fe与水蒸气反应生成H2，H2在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。
思维建模 》 铁与水蒸气的反应实验注意事项
2. (2024·湖南省邵阳市武冈市高一期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是( )
A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)
C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
D．点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度
【解析】 装置A是将液态H2O转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应，A正确；铁粉与H2O(g)在高温下发生反应，生成Fe3O4和H2，B错误；因生成的H2中含有较多的水蒸气，故需要用碱石灰等不与H2反应的干燥剂进行干燥，C正确；不纯的H2在点燃时可能会发生爆炸，故在点燃H2前必须检验其纯度，D正确。故选B。
