人教版 (2019)必修 第一冊(cè)第一節(jié) 鐵及其化合物學(xué)案

這是一份人教版 (2019)必修 第一冊(cè)第一節(jié) 鐵及其化合物學(xué)案，共11頁(yè)。學(xué)案主要包含了鐵的單質(zhì)，鐵的氧化物，鐵的氫氧化物等內(nèi)容，歡迎下載使用。
課時(shí)1　鐵的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物發(fā) 展 目 標(biāo)體 系 構(gòu) 建1.了解鐵的存在、應(yīng)用、認(rèn)識(shí)、應(yīng)用鐵的化學(xué)史，增強(qiáng)文化自信，培養(yǎng)學(xué)生“社會(huì)責(zé)任與科學(xué)精神”的核心素養(yǎng)。2.能用氧化還原反應(yīng)原理認(rèn)識(shí)鐵的化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)探究Fe與H2O(g)的反應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)。3.通過(guò)物質(zhì)的屬類和實(shí)驗(yàn)探究鐵的氧化物和氫氧化物的主要性質(zhì)和Fe(OH)2的制備探究，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與宏觀辨識(shí)”的核心素養(yǎng)。一、鐵的單質(zhì)1．鐵元素的存在鐵元素在地殼中的含量?jī)H次于氧、硅和鋁，居第四位，主要是以＋2價(jià)和＋3價(jià)化合物的形態(tài)存在于礦石中。2．鐵的冶煉(1)鐵是目前產(chǎn)量最大，使用最廣泛的金屬。春秋初年，我國(guó)已掌握冶鐵技術(shù)。(2)工業(yè)煉鐵的原理是用還原方法把鐵從鐵礦石中提煉出來(lái)。高爐煉鐵是用CO還原鐵礦石(如Fe2O3)的化學(xué)方程式為Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。3．物理性質(zhì)鐵有延展性和導(dǎo)熱性。鐵能導(dǎo)電，但其導(dǎo)電性不如銅和鋁。鐵能被磁體吸引。4．鐵的化學(xué)性質(zhì)鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為＋2價(jià)和＋3價(jià)。(1)鐵與非金屬單質(zhì)、酸、鹽溶液的反應(yīng)①鐵與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3。②加熱條件下，鐵與弱氧化性的S單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe＋SFeS。③鐵與鹽酸(稀硫酸)反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。④鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(2)實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置操作現(xiàn)象用燃著的火柴點(diǎn)燃肥皂液，聽(tīng)到爆鳴聲，證明生成了H2實(shí)驗(yàn)結(jié)論在高溫下，鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，化學(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2微點(diǎn)撥：濕棉花的作用是提供水蒸氣。5．人體中的鐵元素人體中的含鐵化合物主要分為兩類，即功能性鐵和儲(chǔ)存鐵。人體缺鐵，就會(huì)發(fā)生貧血。我國(guó)已實(shí)施在某些醬油中加入鐵強(qiáng)化劑的措施。二、鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗稱－鐵紅磁性氧化鐵顏色和狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價(jià)態(tài)＋2價(jià)＋3價(jià)＋2價(jià)、＋3價(jià)水溶性不溶不溶不溶與鹽酸反應(yīng)(離子方程式)FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O與CO的反應(yīng)FexOy＋yCOxFe＋yCO2微點(diǎn)撥：(1)FeO、Fe2O3屬于堿性氧化物，F(xiàn)e3O4不屬于堿性氧化物。(2)12FeO＋2O24Fe3O4。三、鐵的氫氧化物1．實(shí)驗(yàn)探究鐵的氫氧化物的生成與轉(zhuǎn)化在兩支試管中分別加入少量的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，生成紅褐色沉淀，原因是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(填反應(yīng)的離子方程式)。(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，原因是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(填反應(yīng)的離子方程式)，沉淀迅速變成灰綠色最后會(huì)有紅褐色沉淀生成，原因是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(填反應(yīng)的化學(xué)方程式)。2．Fe(OH)2、Fe(OH)3的比較 Fe(OH)2Fe(OH)3顏色和溶解性白色固體，不溶于水紅褐色固體，不溶于水穩(wěn)定性在空氣中易轉(zhuǎn)化為Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O(填化學(xué)方程式)與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)Fe在空氣中燃燒生成黑色的Fe2O3。 (　　)(2)Fe與所有酸可以反應(yīng)均生成Fe3＋。 (　　)(3)FeO、Fe2O3、Fe3O4均為堿性氧化物。 (　　)(4)Fe(OH)2易轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。 (　　)[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×2．下列關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)的說(shuō)法中不正確的是(　　)A．反應(yīng)中有氫氣產(chǎn)生B．此反應(yīng)需在高溫條件下才能發(fā)生C．生成的鐵的化合物中鐵全部呈＋3價(jià)D．該反應(yīng)中水作氧化劑[答案]　C　3．下列物質(zhì)與鐵反應(yīng)只生成＋2價(jià)鐵化合物的是________(填序號(hào))①稀硫酸?、贑uCl2溶液?、跜l2　④S?、軴2?、轍2O(g)[答案]?、佗冖?/span>鐵的主要性質(zhì)歸納1．Fe與所有酸反應(yīng)均生成Fe2＋嗎？請(qǐng)分析。[答案]　Fe與一般酸(如HCl、稀硫酸、CH3COOH等)反應(yīng)生成Fe2＋與H2，F(xiàn)e與強(qiáng)氧化性酸(如HNO3)反應(yīng)可以生成Fe3＋，不能放出H2。2．如下圖所示(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，是先加熱濕棉花還是先加熱還原鐵粉？(2)點(diǎn)燃肥皂液時(shí)有什么現(xiàn)象？(3)該實(shí)驗(yàn)中濕棉花的作用是什么？[答案]　(1)先加熱濕棉花，讓水蒸氣充滿裝置。(2)爆鳴聲，也可能燃燒。(3)提供水蒸氣。1．鐵的主要性質(zhì)(1)Fe(2)Fe(3)FeFe3O42．鐵與H2O(g)反應(yīng)應(yīng)注意(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先將導(dǎo)氣管撤出，再移動(dòng)酒精燈，以防止倒吸。(2)鐵不能與冷水、熱水反應(yīng)，但高溫下能與水蒸氣反應(yīng)。(3)鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，濕棉花的作用是加熱時(shí)產(chǎn)生水蒸氣。1．在一定條件下，鐵與有關(guān)物質(zhì)的反應(yīng)，所得產(chǎn)物錯(cuò)誤的是(　　)A．FeFeCl3　　　 B．FeFeSC．FeFe(OH)3 D．FeFe3O4C　[Cl2是強(qiáng)氧化劑，可將Fe氧化成FeCl3，故A正確；S是弱氧化劑，可將Fe氧化成FeS，故B正確；Fe與H2O(g)反應(yīng)生成Fe3O4，而不是Fe(OH)3，故C錯(cuò)誤；Fe在O2中燃燒生成Fe3O4，故D正確。]2．用如圖所示裝置進(jìn)行Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　)A．裝置A的作用是為實(shí)驗(yàn)提供持續(xù)不斷的水蒸氣B．裝置B中反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2C．裝置C中加入的固體干燥劑可能是堿石灰D．點(diǎn)燃裝置D處的氣體前必須檢驗(yàn)氣體的純度B　[裝置A是將液態(tài)H2O轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，與裝置B中的鐵粉在高溫下發(fā)生反應(yīng)，A項(xiàng)正確；鐵粉與H2O(g)在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成Fe3O4和H2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因生成的H2中含有較多的水蒸氣，故需要用堿石灰等不與H2反應(yīng)的干燥劑進(jìn)行干燥，C項(xiàng)正確；不純的H2在點(diǎn)燃時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸，故在點(diǎn)燃H2前必須檢驗(yàn)其純度，D項(xiàng)正確。]Fe(OH)2的性質(zhì)及其制備1．向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，生成的白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，不能得到白色沉淀Fe(OH)2，為什么？[答案]　Fe(OH)2具有強(qiáng)還原性，遇O2被氧化。2．實(shí)驗(yàn)室要制取Fe(OH)2，關(guān)鍵是什么？[答案]　關(guān)鍵是避免生成的Fe(OH)2接觸O2。1．防止Fe(OH)2被氧化的方法(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，除去其中的氧氣。(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管內(nèi)的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。2．實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)【典例】　如圖所示裝置可用來(lái)制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時(shí)顏色的變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。填寫(xiě)下列空白：(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是________，A中反應(yīng)的離子方程式是_________________________。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先將止水夾E________(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)，C中收集到氣體的主要成分是________。(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程：_________________。(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________。[解析]　實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先打開(kāi)止水夾E，讓生成的H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成，以便較長(zhǎng)時(shí)間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關(guān)閉止水夾E，A中的FeSO4溶液沿豎直長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入B瓶，與NaOH反應(yīng)。[答案]　(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)打開(kāi)　H2　(3)關(guān)閉止水夾E，A中壓強(qiáng)增大，把FeSO4溶液壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)　(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)33．實(shí)驗(yàn)室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2，為了使生成的產(chǎn)物不容易被氧化，下列說(shuō)法不正確的是(　　)A．配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸B．可在FeCl2溶液的上面加一層苯，以隔絕空氣C．向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí)，膠頭滴管尖嘴不能伸入溶液內(nèi)D．產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管C　[A對(duì)，F(xiàn)eCl2溶液和燒堿溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2在無(wú)氧環(huán)境中生成。B對(duì)，在FeCl2溶液的上面加一層苯或一層油，以隔絕空氣。C錯(cuò)，向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí)，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液在滴入時(shí)接觸空氣而溶有氧氣。D對(duì)，產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，若振蕩試管，會(huì)增大沉淀與空氣接觸的機(jī)會(huì)，使沉淀更易被氧化。]4．在如圖所示裝置中，用不含O2的NaOH溶液、鐵屑和稀硫酸制備。(1)在試管Ⅰ中加入的試劑是_______________。(2)在試管Ⅱ中加入的試劑是____________。(3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，打開(kāi)止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是______________。(4)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，其理由是_____________________________________________________。[解析]　試管Ⅱ是開(kāi)口式的，無(wú)法利用產(chǎn)生的氣體將溶液壓入試管Ⅰ中，所以制取FeSO4應(yīng)在試管Ⅰ中進(jìn)行，而在試管Ⅱ中應(yīng)加入不含O2的NaOH溶液。當(dāng)把Fe與稀硫酸放入試管Ⅰ后，產(chǎn)生的H2可通過(guò)試管Ⅰ內(nèi)的短導(dǎo)管排出試管Ⅰ內(nèi)的空氣，然后經(jīng)過(guò)止水夾進(jìn)入試管Ⅱ中，再排盡試管Ⅱ內(nèi)的空氣。最后關(guān)閉止水夾，試管Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的H2無(wú)法逸出，H2產(chǎn)生的壓強(qiáng)將試管Ⅰ內(nèi)生成的FeSO4溶液通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)管壓入試管Ⅱ內(nèi)，在此過(guò)程中，液體都處于H2氛圍中，從而避免了溶解在溶液中的O2將反應(yīng)生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。[答案]　(1)稀硫酸、鐵屑　(2)不含O2的NaOH溶液　(3)檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的H2的純度，當(dāng)排出的H2純凈時(shí)，再夾緊止水夾　(4)試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入裝置1．常溫下，將鐵片放入下列溶液中，不發(fā)生反應(yīng)的是(　　)A．稀硫酸 B．氯水    C．氫氧化鈉溶液   D．硫酸銅溶液C　[鐵與稀硫酸反應(yīng)：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；氯水呈酸性、強(qiáng)氧化性可以和鐵反應(yīng)； 鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；鐵與氫氧化鈉溶液不發(fā)生反應(yīng)，C項(xiàng)符合題意。]2．下列說(shuō)法正確的是(　　)A．鐵與酸反應(yīng)一定生成鹽和氫氣B．鐵與氯氣反應(yīng)的產(chǎn)物與二者的量有關(guān)C．鐵的氧化物屬于金屬氧化物，也屬于堿性氧化物D．鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)，故一定是氧化還原反應(yīng)D　[Fe與鹽酸、稀硫酸等非氧化性酸反應(yīng)生成鹽和H2，但與HNO3等氧化性酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe與Cl2在加熱時(shí)反應(yīng)生成FeCl3，與二者的量無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe3O4是金屬氧化物，但不符合堿性氧化物的定義，故不屬于堿性氧化物，C項(xiàng)錯(cuò)誤；置換反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)正確。]3．下列關(guān)于鐵的氧化物說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體B．四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物，它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2＋和Fe3＋C．氧化鐵是鐵銹的主要成分，因此氧化鐵俗稱鐵銹D．工業(yè)上常使用鐵的氧化物作原料冶煉鐵C　[鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體，如氧化鐵是紅棕色固體，氧化亞鐵和四氧化三鐵都是黑色固體，故A正確；四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3組成的化合物，它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2＋和Fe3＋，B正確；鐵銹的主要成分Fe2O3·xH2O，故C錯(cuò)誤；工業(yè)上常使用鐵的氧化物作原料，用一氧化碳冶煉鐵，故D正確。]4．將一小塊鈉投入盛5 mL FeCl2的試管里，不可能觀察到的現(xiàn)象是(　　)A．鈉熔成小球并在液面上游動(dòng)B．有無(wú)色無(wú)味的氣體生成C．溶液底部有銀白色物質(zhì)生成D．溶液中產(chǎn)生的沉淀最終為紅褐色C　[鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，反應(yīng)放熱，鈉密度小于水，所以鈉熔成小球并在液面上游動(dòng)，氫氧化鈉與FeCl2溶液反應(yīng)最終生成紅褐色氫氧化鐵。]5．(素養(yǎng)題)應(yīng)用下列裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)”。請(qǐng)回答該實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題。(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始首先進(jìn)行的操作為_(kāi)______________。(2)硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________。(3)圓底燒瓶中盛裝的是水，該裝置受熱后的主要作用是_____________________________________________________；燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是_____________________________________。(4)酒精燈和酒精噴燈點(diǎn)燃的順序是________________。(5)干燥管中盛裝的物質(zhì)可以是________，作用是_________________________________________________________。(6)如果要在A的玻璃導(dǎo)管口處點(diǎn)燃該氣體，則必須對(duì)該氣體進(jìn)行________，這一操作的目的是______________________。[解析]　(1)為了防止漏氣，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始首先檢查氣密性。(4)點(diǎn)燃加熱儀器的順序要考慮實(shí)驗(yàn)的安全性和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，在本實(shí)驗(yàn)中為了防止鐵與空氣中的氧氣在加強(qiáng)熱的條件下反應(yīng)，應(yīng)該先點(diǎn)燃酒精燈，產(chǎn)生水蒸氣后，再點(diǎn)燃酒精噴燈。(5)干燥管中盛裝的物質(zhì)可以是堿石灰，作用是除去反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣中的水蒸氣。[答案]　(1)檢查裝置氣密性　(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　(3)為硬質(zhì)玻璃管內(nèi)Fe與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)提供持續(xù)不斷的水蒸氣　防止暴沸　(4)先點(diǎn)燃酒精燈，產(chǎn)生水蒸氣后，再點(diǎn)燃酒精噴燈　(5)堿石灰　除去產(chǎn)物H2中的水蒸氣　(6)驗(yàn)純　防止H2不純而發(fā)生爆炸