1、第三章铁金属材料情景切入人类在四千五百多年前就开始使用铁器。铁是目前产量最大，使用最广泛的金属。金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。让我们走进教材，学习铁、金属材料。知识导航本章从物质类别和元素化合价的角度认识物质间的转化关系；认识不同类型合金的性能和用途。本章知识在结构上分为二节：第一节主要学习铁及其化合物铁的单质、铁的重要化合物；第二节主要学习金属材料铁合金、铝和铝合金、新型合金、物质的量在化学方程式计算中的应用。学法指导1迁移应用学新知依据金属的物理通性和化学通性，掌握铁的物理性质和化学性质。2明确分类学性质从物质类别的视角，学习铁的氧化物及铁的氢氧化物的性质。3理解本
2、质重应用从化合价变化的角度掌握Fe、Fe2、Fe3的相互转化关系。4把握内涵懂本质从新的角度和视野去学习铝及其氧化物可以与碱发生反应。5结合实践助理解以金属材料的发展为例，运用发展的观点去学习合金的发展过程，正确认识化学的价值。6联系实际释疑惑知道金属材料包括纯金属及其合金，了解合金的性能及用途。第一节铁及其化合物第1课时铁的单质、氧化物、氢氧化物学习目标核心素养1了解单质铁、铁的氧化物性质及用途。2通过实验认识铁单质与水蒸气的反应的条件，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识。3掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。1通过对“铁及其氧化物”的学习，培养化学服务社会的责任意
3、识。2通过对“铁单质与水蒸气反应”的学习，培养宏观辨识和微观探究的能力。新课情境呈现纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1 535，沸点为2 750。纯铁的抗蚀力很强，它有良好的延展性和导热性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。铁的化合物很多。铁的氧化物主要有黑色的氧化亚铁、红棕色的三氧化二铁和具有磁性的黑色的四氧化三铁。含有铁元素的盐有硫酸亚铁、氯化铁等。铁的氢氧化物为氢氧化亚铁和氢氧化铁。氢氧化亚铁是白色固体，不溶于水，很不稳定，容易被氧化。硫酸亚铁与NaOH溶液反应生成的氢氧化亚铁沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。这是因为氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化成了红褐色的氢氧化铁
4、，发生的反应为：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3以上化合物具有怎样的性质，让我们一起学习铁的单质、氧化物、氢氧化物。课前素能奠基知识回顾 1光亮的铁丝在空气中能否燃烧？铁丝在纯氧中燃烧的现象如何？请写出相应的化学方程式。！铁丝在空气中不能燃烧。铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。3Fe2O2Fe3O4。#2将几滴FeCl3饱和溶液滴入沸腾的蒸馏水中，继续加热至液体呈！ 红褐 #色，停止加热。所得液体即为！ 氢氧化铁胶体 #。新知预习 一、铁的单质1铁元素的存在(1)人类最早使用的铁，是来自太空的！ 陨铁 #。铁在自然界中以单质形态存在于陨铁中。铁元素主要以！ 2 #价和
5、！ 3 #价化合物的形态存在于矿石中。(2)在地壳中铁元素的含量仅次于！ 氧 #、！ 硅 #和！ 铝 #，居第！ 四 #位。铁矿石的主要成分是！ Fe2O3 #，丹霞地貌的岩层因含！ Fe2O3 #而呈红色。2铁的应用历史(1)我国在！ 春秋 #初年就掌握了冶铁技术。！ 战国 #中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。(2)现代工业炼铁的原理是用！ 还原 #的方法把铁从铁矿石中提炼出来。化学方程式为！3COFe2O32Fe3CO2#。3物理性质铁有！ 延展性 #和！ 导热性 #，铁能导电，但导电性不如铜和铝。铁能被磁铁吸引。4铁的化学性质(1)铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应铁与氯气反
6、应的化学方程式：！2Fe3Cl22FeCl3#。加热条件下，铁与弱氧化性的S单质反应的化学方程式：！FeSFeS#。铁与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：！Fe2H=Fe2H2#。铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式：！FeCu2=Fe2Cu#。(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂泡，听到！ 爆鸣 #声，证明生成了！ H2 #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！3Fe4H2O(g)Fe3O44H2#。点拨：1.铁在高温条件下与水蒸气反应。2实验中湿棉花的作用是提供水蒸气。二、铁的重要化合物1铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称！ 铁红 #！ 磁
7、性氧化铁 #颜色和状态！ 黑 #色粉末！ 红棕 #色粉末！ 黑 #色晶体铁的价态！ 2 #价！ 3 #价2价、3价水溶性！ 不溶 #！ 不溶 #！ 不溶 #与盐酸反应(离子方程式)FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=！ 2Fe33H2O #Fe3O48H=Fe22Fe34H2O与CO的反应FexOyyCOxFeyCO2点拨：FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。2铁的氢氧化物(实验探究铁的氢氧化物的生成与转化)在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。(1)在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液，生成！ 红褐色 #沉淀，原因是！F
8、e33OH=Fe(OH)3#(填反应的离子方程式)。(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成！ 白色 #絮状沉淀，原因是！Fe22OH=Fe(OH)2#(填反应的离子方程式)，沉淀迅速变成灰绿色，最后会有红褐色沉淀生成，原因是！4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3#(填反应的化学方程式)。(3)Fe(OH)2与Fe(OH)3的制备与性质Fe(OH)2Fe(OH)3颜色！ 白色 #！ 红褐色 #溶解性！ 难溶于水 #！ 难溶于水 #制备！Fe22OH=Fe(OH)2#！Fe33OH=Fe(OH)3#性质还原性！ 在空气中迅速被O2氧化 #不稳定性(隔绝空气加热)！Fe(OH)2F
9、eOH2O#！2Fe(OH)3Fe2O33H2O#与酸反应！Fe(OH)22H=Fe22H2O#！Fe(OH)33H=Fe33H2O#应用体验 1录音磁带是在醋酸纤维、聚酯纤维等纤维制成的片基上均匀涂上一层磁性材料磁粉制成的。制取该磁粉的主要物质是(C)AFeOBFe2O3CFe3O4DAl2O3解析：Fe3O4具有磁性，磁粉的主要成分是Fe3O4，所以选C。2(2021武汉高一检测)红珊瑚栖息于2002 000米深的海域，它与琥珀、珍珠被统称为有机宝石。红珊瑚呈红色是因为在海底长期积淀某种元素，该元素是(B)ANaBFeCZnDCu3下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是(C)A反应中有氢
10、气产生B此反应需在加热条件下才能发生C生成的铁的化合物中铁全部呈3价D该反应中水作氧化剂解析：铁与水蒸气在高温条件下反应生成H2和Fe3O4，反应中水作氧化剂，铁的化合价为2和3，故选C。4下列物质中，在一定条件下能将铁元素从0价转变为3价的是(A)A氯气B盐酸C稀硫酸D硫酸铜溶液解析：氯气与铁在点燃的条件下反应生成氯化铁，A正确；盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气，得到的是2价铁，B错误；稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气，得到的是2价铁，C错误；硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜，得到的是2价铁，D错误。要点归纳 课堂素能探究Fe(OH)3和Fe(OH)2的实验室制法知识点 问题探究：在两支试管
11、里分别加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液，观察并记录现象。FeCl3溶液新制FeSO4溶液实验操作思考探究下列问题：1两试管中有什么现象？久置于空气中又有什么现象？2在制备Fe(OH)2时，为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下？3在实验中，若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSO4溶液外，还应创造一个怎样的反应环境？探究提示：1.甲中生成红褐色沉淀，久置不变色；乙中生成白色沉淀，且沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后有红褐色物质生成。2用新制的FeSO4溶液为了防止Fe2被氧化成Fe3；滴管尖嘴插入液面以下
12、是为了防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。3因为Fe(OH)2易被氧气氧化而发生颜色变化，故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。知识归纳总结：1防止Fe(OH)2氧化的方法(1)含Fe2的溶液必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2被氧化成Fe3。(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液。(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。(5)在容器内充满H2等气体，保证无O2环境。2实验室制备Fe(OH)2装置的改进改进后装置优点：配制溶液的蒸馏水煮沸，除去溶解的氧气，然后用苯液封，防止空气溶解，装有NaOH溶液的滴
13、管插入液面下慢慢挤出溶液，这些操作均能防止Fe(OH)2与氧气接触，避免其被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。装置优点：铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排除了装置内的空气，同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用，防止了Fe(OH)2与氧气接触，避免其被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。典例下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(B)ABCD解析：因为Fe(OH)2易被氧气氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置是先用H2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；中液面上加苯阻止了空气进入；由于能接触到空气，故不
14、能较长时间观察到白色沉淀。素养应用如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 molL1的硫酸，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中反应的离子方程式是！Fe2H=Fe2H2#。(2)实验开始时先将止水夹E！ 打开 #(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是！ H2 #。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：！ 关闭止水夹E，使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，写出有关反应的化学方程式：！4Fe(OH)2O22H2O=4F
15、e(OH)3#。解析：实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。空气进入装置B后，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3。名师博客呈现铁及其化合物的性质在运用中的常见误区误区1：误认为Fe3O4是混合物。Fe3O4可写成FeO的形式，但只含有一种成分，故为纯净物，属于复杂氧化物。误区2：误认为Fe与Cl2反应的产物可能为FeCl2或FeCl3。Fe与Cl2反应的产物是FeCl3，与Cl2量的多少无关，反应Fe2Fe3=3Fe2只能在溶液中
16、进行。误区3：误认为Fe与酸的反应都是置换反应。Fe与非氧化性酸的反应是置换反应，生成盐和H2，与氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)的反应不是置换反应，不能生成H2。误区4：误认为Fe2O3、Fe(OH)3与HI(已知：HI溶液具有强酸性，I具有还原性)的反应属于复分解反应。Fe2O3、Fe(OH)3与HI的反应并非简单的复分解反应，而是氧化还原反应，如2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O。课堂达标验收1下列变化中，加入铁粉不可能实现的是(D)AAgAgBFe3Fe2CHH2DFe(OH)2Fe(OH)3解析：AgNO3溶液中加铁粉可置换出Ag，A项正确；2Fe3Fe=3Fe2，B
17、项正确；稀H2SO4中加铁粉生成H2，C项正确；4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，D项不可实现，选D。2.下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是(B)A氢氧化亚铁易被空气氧化B氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀C可利用如图所示装置制备氢氧化亚铁D实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸解析：氢氧化亚铁(纯净的)是白色絮状沉淀，易被氧气氧化，B项错误；实验室可利用亚铁盐溶液与碱溶液反应制备氢氧化亚铁，例如用FeSO4溶液与NaOH溶液反应来制备Fe(OH)2，为了防止Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧气氧化，所用氢氧化钠溶液应预先煮沸将氧气排出，然后利用题给装置制备Fe(OH)2，且滴加
18、NaOH溶液的胶头滴管应插入FeSO4溶液中，当制得的Fe(OH)2部分被氧化时，沉淀呈灰绿色。故A、C、D三项均正确。3铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(B)AFe(OH)3Fe2O3BFe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(OH)3DFe(OH)2Fe3O4解析：题中发生的反应有：FeH2SO4=FeSO4H2，FeSO42NH3H2O=Fe(OH)2(NH4)2SO4，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O33H2O，Fe(OH)2为白
19、色，Fe2O3为红棕色，故选B。4某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究：(1)装置的连接顺序为a！ g #！ h #！ d #！ e #bcf。(2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接，这样做的优点是！ 防止堵塞 #。(3)反应一段时间，熄灭酒精灯，冷却后，将收集器及硬质玻璃管中的物质快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后进行如下实验：已知KSCN溶液与Fe3溶液反应生成红色的络合物。试剂X中溶质的化学式为！ KSCN #；固体产物的成分可能为！ A #(填字母)。AFe和FeCl3BFeCl2和FeCl3CFe、FeCl2和FeCl
20、3DFe和FeCl2(4)加入少许植物油的作用是！ 隔绝空气，防止Fe2被氧化 #，加入新制氯水后溶液红色加深的原因：！2Fe2Cl2=2Fe32Cl#(用离子方程式表示)。解析：(1)浓硫酸具有吸水性，能作氯气的干燥剂，碱石灰具有碱性而吸收氯气，饱和食盐水吸收氯化氢而抑制氯气溶解。装置的连接顺序为气体的制取洗气干燥氯气和铁的反应尾气处理。(2)Fe在氯气中燃烧生成棕黄色烟，冷却易生成固体，导气管口较细，易堵塞，所以硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接。(3)Fe3和KSCN反应生成络合物而使溶液呈红色，所以试剂X为KSCN溶液；固体和氯气反应时可能没有完全反应，剩余的Fe和稀盐酸、氯化铁反应生成氯化亚铁，固体产物的成分可能为Fe和FeCl3，A选项正确。(4)Fe2不稳定易被氧化，所以植物油的作用是隔绝空气，防止Fe2被氧化；Fe2被氯气氧化生成Fe3，从而增大了Fe3的浓度，Fe3、SCN反应生成Fe(SCN)3，从而增大了络合物浓度，溶液颜色加深，离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe22Cl。