第三章第1節(jié)　第1課時　鐵的單質(zhì)　鐵的氧化物

第一節(jié)鐵及其化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)

1.了解鐵元素在自然界中的存在形態(tài)、與人體健康的關(guān)系,體會化學(xué)對人類生活的重要意義;從我國古代應(yīng)用鐵的化學(xué)史感受中華民族在科技發(fā)展進(jìn)程中的貢獻(xiàn),增強(qiáng)文化自信。

2.能用氧化還原反應(yīng)原理進(jìn)一步認(rèn)識鐵的化學(xué)性質(zhì),基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)寫出鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式,并用于解釋生產(chǎn)中簡單的化學(xué)問題,培養(yǎng)安全意識。

[證據(jù)推理與模型認(rèn)知]通過對化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察進(jìn)行適度的推理,建立證據(jù)意識,能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè),通過分析推理加以證實(shí)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)

3.通過實(shí)驗(yàn)探究鐵的氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽的化學(xué)性質(zhì),并能用化學(xué)方程式或離子方程式正確表示。體會實(shí)驗(yàn)對認(rèn)識和研究物質(zhì)性質(zhì)的重要作用,形成證據(jù)意識。

4.通過學(xué)習(xí)鐵及其化合物,學(xué)會從物質(zhì)類別和元素價態(tài)的視角認(rèn)識具有變價元素物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,并建立認(rèn)識模型,豐富研究物質(zhì)的思路和方法。

5.結(jié)合應(yīng)用實(shí)例,將鐵及其化合物性質(zhì)的知識運(yùn)用于解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題,強(qiáng)化性質(zhì)決定用途的觀念

[科學(xué)探究與創(chuàng)新意識]通過完成單質(zhì)鐵及其氧化物的相關(guān)實(shí)驗(yàn),初步體驗(yàn)有序地、全面地、敏銳地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并能準(zhǔn)確地用語言描述,嘗試對現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納,了解科學(xué)探究的基本方法,培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力

第1課時鐵的單質(zhì)鐵的

氧化物新課探究

課堂評價學(xué)習(xí)任務(wù)一

鐵的單質(zhì)學(xué)習(xí)任務(wù)二鐵的氧化物【課前自主預(yù)習(xí)】一、鐵的存在及冶煉1.鐵在自然界中可以

形態(tài)存在于隕鐵中,但主要以

化合物的形態(tài)存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量僅次于

,居第四位。

2.工業(yè)煉鐵的原理是用

的方法把鐵從

中提煉出來,煉鐵高爐中常用焦炭、鐵礦石、空氣等為原料煉鐵。以赤鐵礦(Fe2O3)為原料,利用焦炭在爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成CO2和CO,再由CO將鐵還原出來。煉鐵的主要化學(xué)方程式分別為

、

、

。學(xué)習(xí)任務(wù)一

鐵的單質(zhì)單質(zhì)+2價和+3價氧、硅和鋁新課探究還原鐵礦石C+O2

CO2CO2+C2CO3CO+Fe2O3

3CO2+2Fe二、鐵的單質(zhì)1.鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)[注意]鐵的導(dǎo)電性不如銅和鋁,鐵能被磁體吸引。

顏色熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃密度/

(g·cm-3)延展性導(dǎo)熱性導(dǎo)電性導(dǎo)磁性

良好

良好良好銀白色(粉末為黑色)15352750新課探究7.86良好2.鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)在一定條件下,鐵作為還原劑能與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應(yīng)。鐵與氧化性較弱的氧化劑(如鹽酸、硫酸銅等)反應(yīng),鐵原子失去

個電子生成

價鐵的化合物;鐵與氧化性較強(qiáng)的氧化劑(如氯氣等)反應(yīng),鐵原子則失去

個電子生成

價鐵的化合物。(1)與鹽酸反應(yīng)Fe+2HCl=

,固體

,產(chǎn)生

,溶液逐漸變?yōu)闇\綠色,離子方程式為

。

2+2新課探究3+3FeCl2+H2↑逐漸溶解氣泡(或氣體)Fe+2H+

=Fe2++H2↑(2)與CuSO4溶液反應(yīng)Fe+CuSO4

=

,固體表面變

,離子方程式為

。

(3)與非金屬單質(zhì)反應(yīng) Fe+新課探究FeSO4+CuFe+Cu2+

=Fe2++Cu紅Fe3O4燃燒黑2FeCl3棕褐色煙棕黃實(shí)驗(yàn)裝置操作及現(xiàn)象在如圖所示的試管中依次加入濕棉花和還原鐵粉,加熱,用火柴點(diǎn)燃肥皂泡,聽到爆鳴聲,證明生成了

實(shí)驗(yàn)結(jié)論鐵能與水蒸氣反應(yīng),化學(xué)方程式為

實(shí)驗(yàn)反思在上述鐵與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,加熱濕棉花的作用是

,肥皂液的作用是

(4)鐵與水蒸氣的反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)探究]鐵與水蒸氣的反應(yīng)氫氣3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2提供水蒸氣,使之與還原鐵粉在高溫下發(fā)生反應(yīng)新課探究產(chǎn)生氣泡,便于通過點(diǎn)燃來驗(yàn)證產(chǎn)物中的氣體【情境問題思考】

新課探究

如圖所示,在鋼鐵廠的生產(chǎn)中,熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前,模具必須進(jìn)行充分干燥處理,不得留有水。新課探究問題一:結(jié)合已學(xué)過的知識解釋鋼鐵廠生產(chǎn)中熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前為什么必須對模具進(jìn)行充分干燥處理?[答案]提示:高溫下鐵與水蒸氣反應(yīng)會產(chǎn)生氫氣,氫氣屬于可燃性氣體,易引發(fā)危險。問題二:結(jié)合已學(xué)過的知識對比鈉和鐵與水反應(yīng)的條件和程度有何差異?金屬與水反應(yīng)的本質(zhì)是什么?[答案]提示:鈉與冷水劇烈反應(yīng);鐵常溫下和加熱條件下與液態(tài)水不反應(yīng),高溫水蒸氣才能與鐵反應(yīng)。金屬與水反應(yīng)的本質(zhì)是金屬與水電離產(chǎn)生的H+反應(yīng)生成氫氣?！竞诵闹R講解】1.

從物質(zhì)類別角度認(rèn)識鐵的化學(xué)性質(zhì)(1)鐵元素在金屬活動性順序表中的位置(2)鐵在金屬活動性順序表中位于氫之前,是一種活潑金屬,具有金屬的化學(xué)通性:①能與非金屬單質(zhì)(如O2、Cl2等)反應(yīng)生成Fe3O4、FeCl3等。②能與酸(如稀硫酸、鹽酸等)發(fā)生置換反應(yīng)生成亞鐵鹽和H2:Fe+2H+

=Fe2++H2↑。③能與某些鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng),生成其他金屬單質(zhì)和亞鐵鹽,這里鹽是金屬活動性順序表中Fe之后的金屬對應(yīng)的鹽。例如:Fe+Hg2+

=Hg+Fe2+、Fe+Cu2+

=Cu+Fe2+。新課探究2.從元素價態(tài)角度認(rèn)識鐵的化學(xué)性質(zhì)(1)鐵單質(zhì)中鐵元素顯0價,處于鐵元素的最低價態(tài),故鐵單質(zhì)具有還原性,能與具有氧化性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)生成Fe2+或Fe3+。(2)在高溫條件下,鐵單質(zhì)被水蒸氣氧化生成Fe3O4,也體現(xiàn)了鐵單質(zhì)的還原性。新課探究【知識遷移應(yīng)用】例1下列有關(guān)鐵的說法中正確的是(

)A.鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物為Fe2O3和H2B.鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氫氣C.Fe與少量Cl2反應(yīng)生成FeCl2D.銅粉中混有少量鐵粉,可加入足量鹽酸充分反應(yīng)后過濾除去D

新課探究例2某同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中完成Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物,C中放的是干燥劑,E為酒精噴燈,G為帶有鐵絲網(wǎng)罩的酒精燈。對比兩個裝置,回答下列問題:(1)如何檢查乙裝置的氣密性?

。

(2)乙裝置中濕沙子的作用是

。

新課探究向H中加入水沒過導(dǎo)管口,連接好裝置,微熱K,若H中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡,停止加熱后導(dǎo)管中出現(xiàn)水柱,證明氣密性良好(其他合理答案也可)提供水蒸氣例2某同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中完成Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物,C中放的是干燥劑,E為酒精噴燈,G為帶有鐵絲網(wǎng)罩的酒精燈。對比兩個裝置,回答下列問題:(3)B處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(4)該同學(xué)認(rèn)為在乙裝置的導(dǎo)管口處點(diǎn)燃反應(yīng)產(chǎn)生的氣體時,裝置H必不可少,H的作用是

。

新課探究3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2干燥氫氣,降低H2中水蒸氣的含量例2某同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中完成Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物,C中放的是干燥劑,E為酒精噴燈,G為帶有鐵絲網(wǎng)罩的酒精燈。對比兩個裝置,回答下列問題:(5)對比甲、乙兩個裝置中的B和K,B的優(yōu)點(diǎn)是

。新課探究使用石棉絨,增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積,使反應(yīng)充分進(jìn)行名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式

俗名—

色態(tài)

紅棕色粉末黑色晶體鐵的價態(tài)

+2價、+3價水溶性

【課前自主預(yù)習(xí)】一、物理性質(zhì)學(xué)習(xí)任務(wù)二

鐵的氧化物FeOFe2O3Fe3O4新課探究鐵紅磁性氧化鐵黑色粉末+2價+3價不溶于水不溶于水不溶于水二、化學(xué)性質(zhì)及用途1.化學(xué)性質(zhì)(1)與O2的反應(yīng)

FeO不穩(wěn)定,在空氣中受熱,能迅速被氧化成

。

(2)與酸的反應(yīng)FeO和Fe2O3都能與稀硫酸、鹽酸等反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水,離子方程式分別為

,

。

[注意]Fe3O4中鐵有+2價、+3價兩種價態(tài),與稀硫酸、鹽酸等反應(yīng)生成鐵鹽和亞鐵鹽,離子方程式為Fe3O4+8H+

=2Fe3++Fe2++4H2O。2.主要用途Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料;赤鐵礦(主要成分是

)是煉鐵原料。

Fe3O4FeO+2H+

=Fe2++H2O新課探究Fe2O3+6H+

=2Fe3++3H2OFe2O3新課探究【核心知識講解】從鐵元素的化合價和物質(zhì)類別角度認(rèn)識鐵的氧化物的化學(xué)性質(zhì)1.從物質(zhì)類別角度分析FeO和Fe2O3屬于堿性氧化物,具有堿性氧化物的某些通性,如能與稀硫酸、鹽酸等反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水。例如,FeO+H2SO4

=FeSO4+H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O。[注意]Fe3O4不是堿性氧化物。新課探究2.從鐵元素的化合價角度分析(1)FeO中鐵的化合價為+2價,處于鐵元素的中間價態(tài),故FeO既有氧化性,又有還原性。(2)Fe2O3中鐵的化合價為+3價,處于鐵元素的高價態(tài),一般只有氧化性。(3)Fe3O4中鐵的化合價顯+2價、+3價,故Fe3O4既有氧化性,又有還原性。【知識遷移應(yīng)用】例3下列關(guān)于鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的敘述中正確的是(

)A.鐵的三種氧化物中鐵元素的化合價完全相同B.都是堿性氧化物,都能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水C.鐵的三種氧化物在高溫條件下都能被CO還原為FeD.四氧化三鐵中鐵元素有+2價和+3價,它是一種混合物C

新課探究新課探究[解析]FeO中Fe顯+2價,Fe2O3中Fe顯+3價,Fe3O4中Fe顯+2價、+3價,A錯誤;FeO與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2和H2O,為堿性氧化物;Fe2O3與鹽酸反應(yīng)生成FeCl3和H2O,是堿性氧化物,Fe3O4不是堿性氧化物,B錯誤;鐵的三種氧化物都具有氧化性,在高溫下可被CO還原為Fe,C正確;Fe3O4中Fe顯+2價、+3價,但Fe3O4是純凈物,D錯誤。例4金屬單質(zhì)A可發(fā)生以下反應(yīng)。試推斷:(1)A、B、C、D、E分別是(寫化學(xué)式,B寫主要成分)A

、B

、C

、D

、E

。

(2)寫出反應(yīng)③和⑤的離子方程式:③

;

⑤

。

新課探究FeFe2O3Fe3O4CuH2Fe+Cu2+

=Fe2++CuFe+2H+

=Fe2++H2↑1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在。(

)(2)鐵與氧氣反應(yīng)生成Fe2O3,鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4。(

)(3)鐵與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式:2Fe+6H+

=2Fe3++3H2↑。(

)(4)Fe2O3俗稱鐵紅,常用作紅色油漆和涂料。(

)(5)FeO、Fe2O3和Fe3O4都是堿性氧化物,都能與酸反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水。(

)(6)1molFe無論與Cl2反應(yīng)還是與S反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)均為2NA。 (

)×

××課堂評價×√×課堂評價2.下列說法中正確的是 (

)A.鐵在干燥的空氣中劇烈燃燒,火星四射,生成黑色的Fe3O4B.鐵跟鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氫氣C.鐵絲浸入硫酸銅溶液中,片刻取出,表面出現(xiàn)紅色的鐵銹D.磁鐵礦的主要成分是Fe3O4D

[解析]由于空氣中的氧氣含量較少,所以鐵絲在干燥的空氣中不能劇烈燃燒,只有在純氧中才能劇烈燃燒,A項錯誤;鐵跟鹽酸發(fā)生置換反應(yīng),放出氫氣,同時生成氯化亞鐵(FeCl2),而不是氯化鐵(FeCl3),B項錯誤;鐵絲跟硫酸銅反應(yīng)置換出銅,鐵絲表面的紅色物質(zhì)是銅,不是鐵銹,C項錯誤;磁鐵礦的主要成分是Fe3O4,D項正確。課堂評價3.

《淮南萬畢術(shù)》中有“曾青得鐵則化為銅,外化而內(nèi)不化”,下列說法中正確的是(

)A.“外化”時發(fā)生了氧化還原反應(yīng)B.以上變化說明鐵的還原性弱于銅C.“內(nèi)不化”是因?yàn)閮?nèi)部的鐵活潑性較差D.反應(yīng)中溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)化為黃色A

[解析]“曾青得鐵則化為銅”,反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+

=Cu+Fe2+,鐵元素、銅元素的化合價發(fā)生變化,屬于氧化還原反應(yīng),A正確;上述變化說明鐵的還原性強(qiáng)于銅,B錯誤;課堂評價3.

《淮南萬畢術(shù)》中有“曾青得鐵則化為銅,外化而內(nèi)不化”,下列說法中正確的是(

)A.“外化”時發(fā)生了氧化還原反應(yīng)B.以上變化說明鐵的還原性弱于銅C.“內(nèi)不化”是因?yàn)閮?nèi)部的鐵活潑性較差D.反應(yīng)中溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)化為黃色A

“內(nèi)不化”是因?yàn)樯傻你~覆蓋在鐵的表面,反應(yīng)一段時間后,會阻止內(nèi)部的鐵繼續(xù)反應(yīng),C錯誤;反應(yīng)中溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)化為淺綠色,D錯誤。課堂評價4.

下列關(guān)于鐵的氧化物的說法不正確的是(

)A.鐵的氧化物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)后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+C.氧化鐵是鐵銹的主要成分,因此氧化鐵俗稱為鐵銹D.工業(yè)上常使用鐵的氧化物作為原料冶煉鐵C課堂評價[解析]氧化鐵為紅色,氧化亞鐵和四氧化三鐵為黑色,鐵的氧化物通常狀況下都是有色固體,A正確;四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水,它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+,B正確;氧化鐵是鐵銹的主要成分,氧化鐵顏色為紅色,俗稱鐵紅,C錯誤;鐵的氧化物被還原劑還原生成鐵,工業(yè)上常使用鐵的氧化物作為原料冶煉鐵,D正確。課堂評價5.某化學(xué)興趣小組利用如圖所示裝置進(jìn)行“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì),請回答下列問題:(1)A裝置的作用是

,B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

提供水蒸氣[解析]B中進(jìn)行的反應(yīng)是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A為提供水蒸氣的裝置。3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2課堂評價5.某化學(xué)興趣小組利用如圖所示裝置進(jìn)行“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì),請回答下列問題:(2)D的作用是

。(3)E中的現(xiàn)象是

。

吸收水蒸氣[解析](2)D的作用是除去水蒸氣,干燥H2。(3)E中反應(yīng)為H2+CuOCu+H2O,故黑色粉末變紅,同時硬質(zhì)玻璃管右端會有水珠生成。黑色固體變?yōu)榧t色,右端管壁有水珠生成課堂評價5.某化學(xué)興趣小組利用如圖所示裝置進(jìn)行“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì),請回答下列問題:(4)A、B兩個裝置中應(yīng)先點(diǎn)燃

處的酒精燈,點(diǎn)燃E處酒精燈之前應(yīng)進(jìn)行的操作是

。A[解析]應(yīng)先點(diǎn)燃A處酒精燈,若先點(diǎn)燃B處酒精燈,則B中的Fe會與空氣中的O2反應(yīng)生成Fe3O4,點(diǎn)燃E處酒精燈前要收集H2,檢驗(yàn)其純度。收集H2,并檢驗(yàn)其純度1.下列物質(zhì)中,在一定條件下與鐵反應(yīng),且鐵元