人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物学案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物学案设计，共12页。

1.结合生活中铁制品的应用，了解铁单质、铁的氧化物的性质及用途，培养“科学态度与社会责任”的学科核心素养。
2．通过探究实验，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养。
3．通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质，培养“科学探究与创新意识”的学科核心素养。
分点突破一 铁的单质
1．铁的存在与冶炼
(1)铁元素的存在
(2)铁的冶炼
①我国在西周晚期就掌握了冶铁的技术。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工业炼铁的原理是用________的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
2．铁的物理性质
纯净的铁是光亮的________色金属，密度较大，熔点较高。具有________性、________性、________性，能被________吸引。
3．铁的化学性质
常温下与浓H2SO4、浓HNO3发生“钝化”
(1)铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应
(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应
(3)写出下列反应的化学方程式或离子方程式
①与非金属单质
②与水(常温不反应、高温与水蒸气反应)
____________________________________
③与稀盐酸、稀H2SO4反应(离子方程式)
____________________________________
④与某些盐(离子方程式)
铁与O2反应的多样性
常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3·xH2O。
点燃时：3Fe＋2O2Fe3O4。
铁在潮湿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。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)自然界中铁只以化合态存在。( )
(2)铁是人类使用最早的金属。( )
(3)铁元素只有还原性，没有氧化性。( )
(4)铁与盐酸反应生成了三氯化铁。( )
2．下列说法中正确的是( )
A．铁在干燥的空气中剧烈燃烧有黑色固体生成
B．铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气
C．铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，其表面出现红色的铁锈
D．烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜以防止铁生锈的一种工艺
3．下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是( )
A．反应中有氢气产生
B．此反应需在高温条件下才能发生
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
4．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe和Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应 ③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．① B．①③
C．①②③ D．全部
分点突破二 铁的氧化物
铁的常见氧化物
有磁性可被磁铁吸引
特别提醒 1.FeO、Fe2O3是碱性氧化物。Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，不是混合物，且不属于碱性氧化物。
2．Fe3O4可看成FeO·Fe2O3，所以在书写Fe3O4与盐酸反应的方程式时，可将其看作FeO、Fe2O3分别与盐酸反应，然后把两个反应相加。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)Fe3O4中化合价有＋2和＋3价为混合物。( )
(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。( )
(3)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。( )
(4)由于钠与水反应生成NaOH和H2，所以铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2。( )
2．关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的下列说法不正确的是( )
A．铁元素化合价不完全相同
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
3．下列说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe3O4
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是纯净物
分点突破三 铁的氢氧化物
1．铁的氢氧化物制备的实验探究
特别提醒 制备Fe(OH)2时的注意事项
1．Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
2．为了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。
3．为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
4．为防止Fe(OH)2被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有机溶剂，以隔绝空气。
2．Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较
[即学即练]
1．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是( )
A．生成物为氧化铁
B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应
D．氢氧化亚铁做还原剂
2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
1．红珊瑚栖息于200～2 000米深的海域，产于台湾海峡、中国南海，它与琥珀、珍珠被统称为有机宝石。
在中国，珊瑚是吉祥富有的象征，一直被用来制作珍贵的工艺品。红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物，呈红色是因为在海底长期积淀某种元素，该元素是( )
A．Na B．Fe
C．Zn D．Cu
2．中国早在西周晚期已掌握冶铁技术。下列关于铁的叙述正确的是( )
A．纯铁为银白色
B．铁锈主要成分为Fe3O4，不能保护内层金属
C．铁在干燥的空气里易被氧化
D．在加热条件下铁与氯气反应生成FeCl2和FeCl3
3．如图转化过程中错误的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
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FeO
B．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H2
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
5．人类用铁的历史可以追溯到四千五百多年前。有关铁的化合物的说法中，错误的是( )
A．Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色
B．Fe2O3不能与水反应得到Fe(OH)3，所以铁的化合物不能通过化合反应制取Fe(OH)3
C．Fe3O4可以由化合反应制得
D．Fe(OH)3胶体呈红褐色，能发生丁达尔效应
6．化学小组设计如图所示装置用来制取Fe(OH)2并观察其在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸，其他试剂任选。
填写下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是__________________________。
(2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到的气体的主要成分是________。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第1课时 铁的单质、氧化物和氢氧化物
分点突破一 铁的单质
1．(1)陨铁 ＋2价和＋3价 氧、硅、铝 (2)②还原
2．银白 导热 导电 延展 磁体
3．(1)Fe2＋ Fe3＋ (2)爆鸣 四氧化三铁 氢气 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 提供水蒸气 收集氢气
(3)①3Fe＋2O2Fe3O4 2Fe＋3Cl22FeCl3 Fe＋S≜FeS ②3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 ③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ ④Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
即学即练
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)×
2．解析：铁丝在空气中只能烧至发红，不会剧烈燃烧，在纯氧中剧烈燃烧生成黑色的四氧化三铁固体，A错误；铁跟盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，B错误；铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，取出，其表面出现红色的铜，而不是红色的铁锈，C错误；烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜的一种工艺，可以防止铁制品生锈，D正确。
答案：D
3．解析：Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，Fe的化合价为＋2、＋3。
答案：C
4．解析：①中的Cl2能将铁氧化为＋3价。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案：B
分点突破二 铁的氧化物
铁红 磁性氧化铁 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 黑色 红棕色 黑色
即学即练
1．答案：(1)× (2)× (3)√ (4)×
2．答案：C
3．解析：赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A、C错误；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误。
答案：D
分点突破三 铁的氢氧化物
1．红褐色 灰绿 红褐
2．＋2 ＋3 白色 红褐色
即学即练
1．答案：A
2．解析：因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成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(氧气)。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的FeOH2处在氢气的保护中，③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。
答案：B
随堂演练全通关
1．解析：红珊瑚呈红色是因为铁元素被氧化后生成了Fe2O3。
答案：B
2．答案：A
3．解析：反应①中，Fe在高温下与水蒸气发生反应3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2，A正确；反应②中，Fe与O2在点燃条件下发生反应3Fe＋2O2Fe3O4，B错误；反应③中，Fe与稀硫酸发生反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，C正确；反应④中，Fe与Cl2在点燃条件下发生反应3Cl2＋2Fe2FeCl3，D正确。
答案：B
4．解析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4，A错误；湿棉花的作用是提供反应物——水蒸气，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
5．答案：B
6．解析：实验开始时先打开止水夹E，让生成的H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察到Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭止水夹E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B中，与NaOH反应。
答案：(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开 H2
(3)关闭止水夹E，A中压强增大，把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
实验装置
操作现象
用燃着的火柴点燃肥皂液，听到________声
实验结论
在高温下，铁能与水蒸气反应生成____________和________，化学方程式为____________________
注意事项
湿棉花的作用：____________________________；
肥皂液的作用：____________________________
物质
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
俗名
—
____________
____________
铁元素化合价
________
________
________
颜色、状态
________粉末
________粉末
________晶体
溶解性
不溶于水
不溶于水
不溶于水
稳定性
不稳定
稳定
稳定
6FeO＋O2≜2Fe3O4
——
——
与H＋反应
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
氧化性
均可与Al、CO、H2等反应，如
3FexOy＋2yAl3xFe＋yAl2O3
用途
Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料
化学式
Fe(OH)3
Fe(OH)2
实验操作
实验现象
生成________沉淀
首先生成白色絮状沉淀，然后迅速变成________色，最后变成________色
化学方程式
FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
实验结论
Fe(OH)3与Fe(OH)2可分别用相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
类别
二元(弱)碱
三元(弱)碱
铁元素化合价
________
________
颜色、状态
________固体
________固体
水溶性
不溶
不溶
与酸反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
稳定性
不稳定，在空气中易被氧化(白色→灰绿色→红褐色)，体现还原性：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
不稳定[较Fe(OH)2稳定]，受热易分解：
2FeOH3≜Fe2O3＋3H2O