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第一节铁及其化合物第1课时铁单质及其氧化物[新教材内容有哪些][新课程标准是什么]1.了解铁单质的主要性质。2.了解铁的氧化物的主要性质。3.了解铁和铁的氧化物在生产、生活中的应用。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．铁的存在形式(1)人类最早使用的铁，是来自太空的。铁在自然界中以单质形态存在于陨铁中。铁元素主要以___价和____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___、____和___，居第___位。铁矿石的主要成分是，丹霞地貌的岩层因含而呈红色。陨铁＋2＋3氧硅铝四Fe2O3Fe2O32．铁的应用历史(1)我国在初年就掌握了冶铁技术。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的方法把铁从铁矿石中提炼出来。化学方程式为__________________________。3．铁的单质(1)物理性质常温下，铁为固体，具有良好的_______和______，能导电，但其导电性不如铜和铝，能被磁体吸引。春秋战国还原3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2延展性导热性(2)化学性质①铁与氯气、盐酸、硫酸铜溶液的反应实验内容实验现象化学(或离子)方程式实验Ⅰ将灼热的铁丝插入充满氯气的集气瓶中，实验结束后向集气瓶中加入少量水铁丝在氯气中_________，生成_____色的烟，加入少量水后，溶液呈____色剧烈燃烧棕褐黄2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3实验内容实验现象化学(或离子)方程式实验Ⅱ将一小段铁丝放入20mL0.1mol·L－1的稀盐酸中铁丝________，同时，溶液变成色实验Ⅲ将铁丝插入1mol·L－1的硫酸铜溶液中，一段时间后，取出铁丝，观察现象发现铁丝上_______________逐渐溶解有气泡冒出浅绿有红色物质析出Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋②铁与水蒸气的反应高温条件下，某化学实验小组设计如图所示装置。在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。用试管收集产生的经过干燥的气体，并靠近火焰点燃。a．实验现象是红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体点燃时能燃烧且发出爆鸣声，有关反应的化学方程式是_________________________________。b．干燥管内可装入的试剂是____________________________，其作用是，使收集的氢气易点燃。c．玻璃管中石棉绒是作为铁粉的载体，增大________________________；实验开始时应先点燃处酒精灯，实验结束时应先熄灭处酒精灯。3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2吸收水蒸气碱石灰(或无水CaCl2、硅胶等)铁粉与水蒸气的接触面积AB[落实新知能]1．铁的稳定价态铁可失去2个或3个电子而显＋2价或＋3价，＋3价的铁的化合物较稳定。2．铁的化学性质(1)与非金属反应：3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4、2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3，表现还原性。(2)与水反应：在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)；在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。(3)与酸反应：与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应。例如：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(4)与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应。例如：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。[演练新学考]1．下列金属单质中，能从CuSO4溶液中置换出铜的是()A．汞B．银C．钠D．铁解析：在金属活动性顺序中Cu比Hg、Ag活泼，故Hg、Ag不能从CuSO4溶液中置换出Cu；钠非常活泼，放在CuSO4溶液中先与水反应，不会置换出Cu；只有Fe与CuSO4溶液反应能置换出Cu。答案：D2．铁在一定条件下与O2、水蒸气反应的相同产物是()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe(OH)3解析：Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，Fe与水蒸气高温条件下反应生成Fe3O4和H2。答案：C3．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H2D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来解析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4，A错误；湿棉花的作用是提供水蒸气,做反应物，B错误；使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2，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“铁与水蒸气”反应生成了H2，C正确；铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也可以被磁铁吸引，不能分离出铁，D错误。答案：C[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：观察老师提供的分别存放在试剂瓶中的FeO、Fe3O4、Fe2O3三种固体。(1)分别观察它们固体的颜色，A瓶：，B瓶：，C瓶：。黑色黑色红棕色(2)分别取少量三种固体放入甲、乙、丙三支试管中，先加入适量水，振荡可观察到固体。然后再分别加入适量1mol·L－1的盐酸，可观察到甲试管中______________________，乙试管中________________________，丙试管中。(3)分别取20.0g固体放入大小相同的甲、乙、丙三个坩埚中，加热，冷却后分别称量坩埚的质量，其中质量明显有变化的是坩埚(填坩埚序号)。均不溶于水固体溶解，生成浅绿色溶液固体溶解，生成黄绿色溶液固体溶解，生成棕黄色溶液甲[落实新知能]1．铁的三种氧化物比较四氧化三铁氧化铁氧化亚铁铁的氧化物制磁铁及炼铁原料油漆、涂料及炼铁原料—用途Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2OFe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2OFeO＋2HCl===FeCl2＋H2O与酸反应均不溶于水溶解性—碱性氧化物碱性氧化物氧化物类别黑色晶体红棕色粉末黑色粉末颜色、状态磁性氧化铁铁红—俗名＋2、＋3＋3＋2铁的化合价Fe3O4Fe2O3FeO化学式2.铁的氧化物的转化6FeO＋O2=====△2Fe3O4[演练新学考]1．指南针是我国的四大发明之一，制造指南针的磁性物质是()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe解析：Fe3O4具有磁性，俗称磁性氧化铁，铁是能被磁化的物质，本身没有磁性。答案：C2．下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法中不正确的是()A．铁元素的化合价不完全相同B．氧元素的化合价完全相同C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体解析：铁的三种氧化物中，氧元素的化合价完全相同，都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价；氧化铁俗称铁红，是一种红棕色的固体；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体。答案：C3．已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应，所得黑色固体产物的成分不同，某化学小组的同学为测定该固体产物的组成，称取168mg纯铁粉，按下列步骤进行实验：①如图所示连接好装置，检查气密性，装入药品；②打开K，加热某装置，一段时间后，再加热另一装置；③反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积。回答下列问题：(1)实验中先点燃__________处的酒精灯，该操作在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之________(填“前”或“后”)。(2)写出下列实验操作的目的：①将铁粉和石棉绒混合均匀___________________________。②关闭K__________________________________________。(3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是_____________________________________________________________。(4)有同学认为用D装置测量气体的体积时，伸入量筒中的导管应适当加长，该同学的理由是___________________________。(5)用改进后的正确装置进行实验，收集到气体的体积为67.2mL(已换算成标准状况)，则固体产物的组成为________。解析：(1)装置中的空气与Fe会发生反应，影响实验测定，因此要先加热A处的酒精灯，用水蒸气排出装置内的空气，以防铁粉受热后与空气反应；因反应后装置内会留有H2，必须将装置内的气体全部收集到量筒中，否则所测气体的体积将偏小，故加热A前要先把D处收集装置安装好，即点燃A处酒精灯在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之后进行。(2)①Fe是固体物质，为增大水蒸气与Fe粉反应的接触面积，可以使用石棉绒，使Fe粉附着在石棉绒上。②反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积，关闭K目的是防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定。(3)铁粉与水蒸气生成黑色产物，与铁粉的颜色不易区分，只能根据反应产生的H2的难溶性，用不再产生气体，即气体的体积不发生变化作为反应完成的标志。(4)该原因是反应是在加热时进行的，产生的氢气在温度高时体积增大，当温度降低时体积减小，若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；但是若导管太长，导管就不易插入量筒中，反应结束时导管也不易从量筒中取出。(5)n(Fe)＝0.168g56g·mol－1＝0.003mol，n(H2)＝0.0672L22.4L·mol－1＝0.003mol，n(Fe)∶n(O)＝1∶1，所以根据电子守恒、原子守恒，可得反应的化学方程式为Fe＋H2O(g)=====△FeO＋H2，则所得固体化学式为FeO。答案：(1)A后(2)①增大铁粉与水蒸气的接触面积，以便充分反应②防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定(3)量筒内液面不再发生变化(4)若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；若导管太长，导管不易插入量筒中，也不易从量筒中取出(5)FeO[典例]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全部通入足量的澄清石灰水中，得到0.75g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe4O5[解析]可设这种铁的氧化物的化学式为FexOy，则发生的反应为FexOy＋yCO=====高温xFe＋yCO2，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。从而得到FexOy与CaCO3的关系式为FexOy～yCaCO356x＋16y100y0．4g0.75g56x＋16y0.4g＝100y0.75g，解得x∶y＝2∶3，故这种铁的氧化物的化学式为Fe2O3。[答案]B[知能深一点]铁的氧化物的性质1．Fe3O4是一种纯净物，而不是由FeO和Fe2O3组成的混合物。其组成也可用盐的形式表示为Fe(FeO2)2。2．铁的氧化物都能与铝粉混合发生铝热反应，其通式可以表示为2yAl＋3FexOy=====高温yAl2O3＋3xFe。3．铁的氧化物与还原剂的反应，可以根据氧原子守恒的思想来解决。即铁中的氧元素都转化成对应的化合物。例如CO→CO2等。[选考难一点]1．准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g，则这种铁的氧化物为()A．Fe3O4B．Fe2O3C．FeOD．以上都不是解析：4g沉淀CaCO3的物质的量为0.04mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04mol，增加的氧原子为0.04mol，质量为0.04mol×16g·mol－1＝0.64g，铁的氧化物中氧原子的质量为0.64g，铁原子的质量为2.88g－0.64g＝2.24g，铁的氧化物中铁原子与氧原子物质的量之比为2.24g56g·mol－1∶0.64g16g·mol－1＝1∶1，则铁的化学式为FeO。答案：C2．有一铁的氧化物样品，用5mol·L－1的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况