铁单质的性质

第1课时铁的单质、氧化物及氢氧化物核心微网络素养新要求1.了解铁元素的存在及物理性质。

2．学会铁单质的化学性质及应用。

3．认识铁的氧化物及其性质。

4．学会Fe(OH)2的制备及相关性质。

学业基础——自学·思记·尝试一、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．铁的性质(1)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。

(2)化学性质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)二、铁的氧化物均可与Al、CO、H2等反应，如3Fe x O y＋2y Al3x Fe＋y Al2O3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，由于其与非氧化性酸反应生成铁盐和亚铁盐，故不属于碱性氧化物。

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。

3．在高温条件下，Fe与Fe2O3可以发生反应，当铁足量时：Fe＋Fe2O33FeO，当铁不足时：Fe＋4Fe2O33Fe3O4。

高中化学必修一铁及其化合物要点一：单质铁的物理及化学性质1、铁单质的物理性质铁具有金属的通性,具有被吸引的特性，一般铁粉为黑色，铁块为银白色。

2、化学性质3、注意事项（1）铁与弱氧化剂(如S、I2、H+、Fe3+、Cu2+)等反应所得产物为Fe2+,铁元素的价态为+2价。

（2）铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、浓H2SO4、硝酸等)反应所得产物为Fe3+,铁元素的价态为+3价。

①在氯气中燃烧，只生成氯化铁；与稀硝酸反应时则先产生＋3价铁，若铁过量时则＋3价铁再变为＋2价铁；②铁在常温下遇到冷的浓硫酸、浓硝酸时发生钝化，属于化学反应。

（3）铁在纯氧中燃烧以及在高温下与H2O(g)反应得到的产物为Fe3O4,铁元素的价态为+2、+3价。

（4）铁不能与冷、热水反应，但能与水蒸气反应，与水蒸汽反应的产物也是Fe3O4。

典型例题1、某稀溶液中含有4mol KNO3和2.5mol H2SO4，向其中加入1.5mol Fe，充分反应（已知NO3﹣被还原为NO）．下列说法正确的是（）A．反应后生成NO的体积为28 LB．所得溶液中c（Fe2+）：c（Fe3+）=1：1C．所得溶液中c（NO3﹣）=2.75 mol/LD．所得溶液中的溶质只有FeSO4解：溶液中氢离子总物质的量为：n（H+）=2.5mol×2=5mol，n（NO3﹣）=4mol，铁粉的物质的量为1.5mol，由3Fe+2NO3﹣+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O，3 2 81.5mol 1mol 4mol，则1.5molFe完全反应时，硝酸根离子与氢离子均过量，则发生Fe+NO3﹣+4H+=Fe3++NO↑+2H2O，若1.5molFe完全反应时，氢离子不足，则两个反应均发生，Fe+NO3﹣+4H+=Fe3++NO↑+2H2Ox 4x x x3Fe+2NO3﹣+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2Oy y y y则：x+y=1.5、4x+y=5，解得：x=0.75mol，y=0.75mol生成NO的体积为（0.75mol+0.75mol×）×22.4L/mol=28L，A．根据分析可知，反应后生成标况下28LNO，不是标况下，NO气体不一定为28L，故A错误；B．反应后生成铁离子为0.75mol，亚铁离子为0.75mol，c（Fe2+）：c（Fe3+）=n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：1，故B正确；C．反应消耗硝酸根离子等于生成NO的量=0.75mol+0.75mol×=1.25mol，缺少溶液体积，无法计算溶液中硝酸根离子浓度，故C错误；D．反应后中含有硫酸铁和硫酸亚铁，故D错误；故选B．变式训练1、向500mL 2mol/L 的CuSO4溶液中插入一块铁片，反应片刻后取出铁片，经洗涤、烘干，称其质量比原来增重2.0g．下列说法错误的是（设反应后溶液的体积不变）（）A．则此过程中参加反应的铁的质量是14gB．析出铜物质的量是0.25molC．反应后溶液中溶质物质的量浓度：c（CuSO4）=1.5mol/LD．反应后溶液中溶质物质的量浓度：c（FeSO4）=1.5mol/L2、将15g两种金属的混合物投入足量的盐酸中，反应完全后得到11.2L H2（标准状况），该混合物的组成可能是（）A．钠和铁B．镁和铜C．铝和镁D．锌和铁要点二：铁的氧化物要点三：铁的氢氧化物1、常见的物理及化学性质4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O（受热分解）（2）Fe（OH）2的制备Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，生成Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2时：①要确保Fe2＋溶液中无Fe3＋，故需加Fe粉，把Fe3＋转化为Fe2＋。

实验活动1——铁及其化合物的性质[实验操作]1.铁及其化合物的性质实验(一)铁单质的还原性实验操作实验现象结论及分析反应离子方程式一段时间后，取出铁丝，观察插入CuSO4溶液中的铁丝，表面有红色物质析出Fe具有还原性，与CuSO4溶液反应置换出铜Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋实验(二)铁盐的氧化性实验操作实验现象结论及分析反应离子方程式加入铜片一段时间后，铜片溶解，溶液变为蓝色Fe3＋具有氧化性，能将Cu氧化成Cu2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋加入淀粉溶液后，溶液呈蓝色Fe3＋具有较强氧化性，能将I－氧化为I22Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2实验(三)亚铁盐的氧化性和还原性实验操作实验现象结论及分析反应离子方程式加入锌片一段时间后，锌片溶解，溶液绿色变浅，最后消失Fe2＋具有氧化性，能将Zn氧化为Zn2＋Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe随着FeSO4溶液的滴入，溶液紫色褪去时，再加入Fe2＋具有还原性，能被KMnO4酸性溶液氧化成Fe3＋5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2OKSCN 溶液，溶液呈红色Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)32.铁离子的检验实验操作实验现象结论及分析反应离子方程式加入KSCN溶液后，溶液呈红色Fe3＋遇KSCN溶液时，溶液变成红色Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3加入铁粉后，溶液由黄色变为绿色，再加入KSCN溶液后，溶液无变化Fe2＋遇KSCN溶液时，溶液不变色，故可用KSCN溶液检验Fe3＋2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋[实验拓展]研究物质氧化性(或还原性)的方法(1)如果预测某物质具有氧化性，就需要寻找具有还原性的另一物质，通过实验检验两者能否发生氧化还原反应，以验证预测是否正确。

要求设计实验使两者发生反应时，实验操作简单、现象明显。

相应地，如果预测某物质具有还原性，就需要寻找具有氧化性的某一物质，通过实验进行验证。

铁的单质、氧化物、氢氧化物1．单质铁(1)铁在自然界中的存在铁位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。

(2)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。

(3)铁的化学性质铁的原子结构示意图：还原性较强，失去电子后生成＋2价或＋3价的铁。

生成不同价态的反应关系如下：按要求填空：①Fe 在O 2、Cl 2中燃烧的现象及化学方程式：铁在氧气中燃烧，火星四射：3Fe ＋ 2O 2=====点燃Fe 3O 4。

铁在氯气中燃烧，产生棕褐色的烟：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3(不论铁的量多少，与氯气反应的产物都是氯化铁)。

②Fe 与S 、水蒸气反应的化学方程式：Fe 与S ：Fe ＋S=====△FeS(不论铁的量多少，与硫反应的产物都是硫化亚铁)。

Fe 与水蒸气：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。

③与氧化性酸(如HNO 3)的反应(写离子方程式)。

Fe 与过量稀HNO 3的反应：Fe ＋NO －3＋4H ＋===Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O 。

Fe 与少量稀HNO 3的反应：3Fe ＋2NO －3＋8H ＋===3Fe 2＋＋2NO ↑＋4H 2O 。

④Fe 与FeCl 3溶液的反应(写离子方程式)： Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋。

特别提醒 铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，化学上称之为钝化，属于化学变化。

2．铁的氧化物比较化学式FeO Fe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价＋2 ＋3 ＋2、＋3 稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O与CO的反应(炼铁原理) Fe x O y＋y CO=====高温x Fe＋y CO23.氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族(×)错因：铁位于Ⅷ族，不是副族。

铁及其化合物知识点复习重点1．铁单质的化学性质2．铁的重要化合物的氧化还原性；3．Fe(Ⅱ）、Fe(Ⅲ)的相互转化是高考的热点。

一、铁单质1、铁结构铁位于元素周期表中第4周期，第Ⅷ族，其原子结构示意图为：其失电子情况： Fe-2e－→Fe2+或Fe-3e－→Fe3+。

因而铁是中等活动性的金属，具有可变化合价（+2或+3）。

2、物理性质（1）物理性质：铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。

纯净的铁是银白色，密度为7.86g/㎝3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。

还原铁粉为黑色粉末。

（2）存在形态：铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。

铁是活泼的过渡元素。

3、化学性质（1）与非金属单质反应3Fe+2O2Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+S FeS2Fe+3Br2 = 2FeBr3 Fe+I2=FeI2 3Fe+C Fe3C1、下列物质间的转化不能通过一步化合反应实现的是（）A．Fe→FeCl3B．FeCl2→Fe(OH)2C．FeCl3→FeCl2D．Fe→Fe3O42、下列物质不能由单质与氯气直接反应制得的是（）A. FeCl2B. NaClC. HClD. CuCl2（2）与水反应3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4 H2↑(置换)注意：铁在常温下不会和水发生反应，但在水和空气中O2和CO2的共同作用下，铁却很容易被腐蚀(生锈/电化学腐蚀)3、在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。

应用下列装置，在硬质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，就可以完成高温下“Fe 与水蒸气的反应实验”。

铁及其化合物课标解读要点网络1.掌握铁的主要性质及应用。

2．掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。

3．了解铁及其重要化合物的制备方法。

4．了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法。

铁的单质、氧化物及氢氧化物1．铁的位置、存在和物理性质2．化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性。

(1)与非金属单质的反应Fe与S反应：Fe＋SFeS。

(2)与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。

(3)与酸的反应①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。

(4)与某些盐溶液的反应①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。

②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

3．铁的三种典型氧化物(1)物理性质(2)①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

②FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为6FeO＋O22Fe3O4。

4．铁的氢氧化物的性质与制备(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。

(2)铁在潮湿的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。

(3)Fe与S蒸气、I2蒸气反应时只生成＋2价Fe的化合物。

(4)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有13的铁显＋2价，23的铁显＋3价；(5)Fe3O4与一般酸反应生成两种盐，Fe3O4与稀硝酸反应只生成一种盐[Fe(NO3)3]。