1、第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 第1课时 【学法指导】1.认识铁元素在自然界中的存在形态及铁的冶炼历史。2.从氧化还原反应角度认识铁与氧化剂反应的产物；认识铁与水蒸气反应的条件及生成物的确定方法。【基础梳理】情境一我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁，比欧洲早近2000年，并且我国铁矿石的储量居世界第一，从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨，位居世界首位。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。 反应原理： 一、铁单质1
2、、元素及存在(1)人类最早使用铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中以单质形态存在 于中，铁元素在自然界中主要以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。(2)铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第 位。(3)铁位于第 周期 族，常显+2、+3价，且Fe3+比Fe2+稳定。2.物理性质银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电性、导热性较好，能被磁铁吸引。3.化学性质(强还原性)(1)与非氧化性酸反应（HCl） (2)与盐溶液反应（CuSO4、AgNO3） (3)与非金属单质反应（Cl2、O2、S) 思考讨论一1.铁丝放入CuSO4溶液、AgNO3溶液中反应的现象分别是什么？ 2.一般活泼金属可
3、将不活泼的金属能从它的盐溶液中置换出来。Na、K是否具有此性质？ 【典型例题1】下列关于铁的叙述中错误的是（ ）A.纯净的铁是光亮的银白色金属B.铁能被磁体吸引C.铁是地壳中含量最多的金属元素D.纯铁的抗腐蚀能力比生铁强，铁在干燥的空气里不易被氧化答案：C解析：地壳中含量最多的金属元素是Al。【典型例题2】下列说法不正确的是（ ）A.Fe在过量中燃烧生成B.Fe与少量的发生反应生成C.Fe在潮湿的环境中易生锈D.Fe在氧气中燃烧需要在集气瓶中放少量沙子，以免炸裂集气瓶答案：A解析：Fe在中燃烧生成, A选项错误。情境二在钢铁厂的生产中，炽热的铁水或钢水注入磨具前，模具必须进行充分的干燥处理，这
4、是为什么？写出反应原理。 实验设计 铁不能与冷、热水反应，（可以在水、氧气的条件下被腐蚀生锈，主要成分是氧化铁）。 请设计一个简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应。装置现象注意事项 。棉花的作用：。酒精灯的火焰可用防风罩套住，可以加热效果更好。肥皂液的作用： 。结束时，先撤导管，再移酒精灯。深挖规律金属与水反应的一般规律常见金属的活动性顺序：金属性越强，常温下与水反应越剧烈；1、 活泼金属K、Na等可与冷水迅速剧烈反应(放热)，生成可溶性碱与H2。 2、Mg与冷水反应缓慢，但在加热条件(或沸水)，Mg与水的反应加快。 3、Fe、Zn等可以与水蒸气反应生成金属氧化物和H2。 4、Cu、Hg、Ag、
5、Pt、Au不与水反应。【典型例题3】有关铁与水反应的说法中，正确的是（）A.在任何条件下铁与水均不发生反应B.Fe与热水反应可生成可燃性的C.在高温时，铁与水蒸气反应的方程式为D.铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于,所得溶液能使酸性高锰酸钾褪色答案：D解析：Fe不能与热水反应，而是与高温水蒸气反应，生成，溶于稀硫酸后的溶液中含有能使溶液褪色。【典型例题4】还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是（ ）A.反应生成FeOB.湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂C.肥皂液的主要作用是检验生成的D.铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来答案：C解析：A.铁与水蒸气
6、反应生成，A错误;B.湿棉花的作用是提供反应物水蒸气，B错误;C.使用肥皂液的作用 是检验反应中生成的，反应一段时间后，有肥皂泡吹起 时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当听到爆鸣声时，说明反应生 了，C正确;D.铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也以被磁铁吸引，不能立即分离出铁粉，D错误。情境三朱门酒肉臭，路有冻死骨，出自杜甫的自京赴奉先县咏怀五百字，意思是贵族人家里飘出酒肉的香味，穷人们却在街头因冻饿而死。“朱门”指的是什么？ 二、铁的氧化物1.氧化亚铁化学式FeO铁元素的化合价 物理性质颜色、状态 溶解性 类别 化学性质稳定性 与非氧化性酸反应 氧化性 2.氧化铁化学式Fe2O3俗称铁红;铁锈
7、的主要成分铁元素的化合价 物理性质颜色、状态 溶解性 类别 化学性质与非氧化性酸反应 氧化性 用途 注意：铁生锈的条件： ；铁生锈生成物： 3.四氧化三铁俗称：磁性氧化铁性质：黑色晶体;不溶于水；可与酸反应。提醒：Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，不是混合物。Fe3O4可看成FeOFe2O3，与酸反应时，可看成FeO、Fe2O3分别与酸反应，然后把两个反应相加。 【典型例题5】以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是（ ）A.常见的铁的氧化物FeO、都是黑色B.铁的氧化物中、都有磁性C.作为炼铁原料之一的赤铁矿的主要成分是D. 铁的氧化物、都只有氧化性答案：C解析：FeO和是黑色的，而赤铁矿的主要
8、成分是红棕色的, A错误，C正确。常见的铁的氧化物中，只有有磁性，B错误。中铁的化合价为+2价和+3价，既有氧化性又有还原性，D错误。【典型例题6】把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中,直到铁片完全溶解,经分析该溶液中无,且生成的与反应生成的的物质的量之比为3:1,则原混合物与Fe的物质的量之比为()A.1:1B.2:5C.4:1D.3:1答案：B解析：解析：设原混合物中含有x mol Fe,y mol，y2y2y y 3y(xy) (xy)(xy) 则：3y+(xy):(xy)=3:1，y:x=2:5，故选B【课后练习】1.下列关于铁的氧化物说法不正确的是（）A.铁的氧化物通常状况下都是有
9、色固体B.四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在和C.氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称为铁锈D.工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁2.下列方案得不到的是（ ）A.将FeO放在空气里高温加热B.将Fe丝放在氧气里燃烧C.将Fe丝放在水蒸气里高温加热D.将Fe丝放在潮湿的空气里缓慢生锈3.铁与稀硫酸反应的离子方程式书写正确的是（）A.B.C.D.4.铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物。研究证明，铁器生锈与空气中的氧气、水蒸气有关，下列做法中最有利于减缓铁器生锈的是（ ）A.铁锅用完后用水刷洗干净其表面的油污B.久置不用的铁刀涂抹凡士林在空气中保存C.将铁壶盛水
10、后保存D.铁勺、铁铲放在阴湿处保存5.由组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量之比为21 : 8,则混合物中,的物质的量之比可能为（ ）A. 1 : 2 : 1B.1 : 2 : 3C. 1 : 3 :1D.1 : 1 :36.现有某铁的氧化物样品，用35mL 5的盐酸恰好完全溶解，向反应后的溶液中通入氯气140mL(标准状况下)，可以全部转化为。则该氧化物可能的化学式为( )A.B.C.D.7.在一定条 件下，铁与有关物质的反应，所得产物错误的是（ ）A.B. C.D. 8.有0.4g铁的氧化物.用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中,得到0.75g沉淀。这
11、种铁的氧化物的化学式是( )A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.FeO和Fe2O39.关于下述三个实验:将铁钉放入溶液中:;向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸:;将铁钉放入氯化铁溶液中:。下列判断正确的是( )A.实验和中铁作还原剂B.实验中既显氧化性又显还原性C.氧化性:D.实验中反应的离子方程式为10.某同学利用如图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验,并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。请回答下列问题:(1)硬质试管中湿棉花的作用是_。(2)铁与水蒸气的反应中,氧化剂是_(填化学式,下同),还原剂是_。(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设:假设1:只有F
12、e;假设2:只有_(填化学式);假设3:既有Fe也有。(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成,该同学进行了定量研究:反应前固体物质的质量为5.6g,反应后固体物质的质量为6.6g。从数据分析,反应后硬质试管中固体物质的组成为_。答案及解析1.答案：C2.答案：D解析：铁锈呈红棕色，其主要成分为。3.答案：B解析：铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铁和氢气是单质，必须写化学式，硫酸、硫酸亚铁为强电解质且都易溶， 应拆成离子，则反应的离子方程式为。4.答案：B解析：铁器生锈与空气中的氧气、水蒸气有关，所以要防止铁生锈，就要尽可能地减少与空气中的氧气和水蒸气接 触.答案选B。5.答案：D解析：
13、由铁元素与氧元索的质量之比为21 : 8,求得铁元 素与氧元素的物质的量之比为3 : 4,所以的物质的量的多少不影响混合物中铁元素与氧元素的质量比。可看成是形成的化合物，故只要的物质的量之比为1 : 1即可。6.答案：D解析：设该铁的氧化物为，则有、，可得关系式，即，解得。7.答案：C解析：铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气。8.答案：B解析：CO和铁的氧化物反应时,氧化物中的1mol O对应1mol CO2,每1mol CO2对应1mol CaCO3,所以有下列的关系式:OCO2CaCO3.假设0.4g该氧化物中含氧元素的质量为x.O CO2 CaCO316 100 x 0.75g解得x=0
14、.12g,n(Fe):n(O)=，故此氧化物的化学式为Fe2O3.9.答案：A解析：实验中只显还原性；实验证明氧化性：；实验中反应的离子方程式为。10.答案：(1)提供反应需要的水蒸气 (2);Fe (3) (4)Fe和解析：(1)硬质试管中的湿棉花受热时可产生水蒸气，故硬质试管中湿棉花的作用是提供反应需要的水蒸气。(2)根据化学方程式:可知，Fe在反应中失去电子作还原剂，在反应中得到电子，作氧化剂。(3)若Fe没有反应，则固体物质为Fe;若Fe部分反应，则固体物质为Fe与的混合物；若Fe全部反应，则固体物质为。(4)若5.6g Fe完全反应，应得到，其质量约为7.7g,而实验测得反应后固体物质的质量为6.6g,说明Fe部分反应，故反应后的硬质试管中固体物质为Fe和的混合物。