2024年新高一化學(xué)暑假講義講義15 鐵和鐵的氧化物（學(xué)生版）

第十五講鐵和鐵的氧化物1.了解鐵單質(zhì)在生活中的用途，能從物質(zhì)分類(lèi)及化合價(jià)角度去分析鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。2.能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)鐵與水蒸氣的反應(yīng)，發(fā)展科學(xué)探究水平，能用符號(hào)表示鐵與水蒸氣的反應(yīng)原理。3.結(jié)合鐵的氧化物在生活中的用途，認(rèn)識(shí)鐵的氧化物的性質(zhì)，進(jìn)一步發(fā)展“性質(zhì)決定用途”的學(xué)科觀念。鐵元素的存在1.人類(lèi)最早使用的鐵，是來(lái)自太空的隕鐵。2.在自然界中的存在：（1）以單質(zhì)形式存在：隕鐵；（2）主要以+2、+3價(jià)化合物形式存在：礦石3.鐵元素在地殼中的含量?jī)H次于氧、硅、和鋁，居于第四位。鐵的單質(zhì)1.結(jié)構(gòu)：①原子結(jié)構(gòu)示意圖：②化合價(jià)：+2、+3價(jià)，+3價(jià)較穩(wěn)定2.物理性質(zhì)：純凈的鐵是銀白色的金屬，有金屬光澤，鐵的熔點(diǎn)較高。有良好的導(dǎo)熱性和延展性。能導(dǎo)電，導(dǎo)電性比銅、鋁差。能被磁鐵吸引。3.化學(xué)性質(zhì)：鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)。一般來(lái)說(shuō)，鐵單質(zhì)與弱氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)生+2價(jià)鐵；與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生+3價(jià)鐵。（1）與非金屬單質(zhì)反應(yīng)非金屬單質(zhì)化學(xué)反應(yīng)方程式或現(xiàn)象O23Fe+2O2Fe3O4(劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體）Cl22Fe+3Cl2FeCl3（產(chǎn)生棕褐色煙）SFe+SFeS（生成黑色固體）注意：①Cl2將Fe氧化至最高價(jià)，即使加入過(guò)量的鐵粉參加反應(yīng)也不會(huì)生成+2價(jià)的Fe;②Fe與硫蒸汽反應(yīng)，F(xiàn)e被氧化成+2價(jià)，生成的是FeS，而不是+3價(jià)；Fe與碘蒸汽反應(yīng)生成的是FeI2而不是FeI3；③K、Ca、Na等活潑金屬在空氣中易被氧化，生成的氧化物會(huì)與空氣中的CO2、水蒸氣等繼續(xù)反應(yīng)；Mg、A1與氧氣反應(yīng)生成致密的氧化膜，能保護(hù)內(nèi)層金屬；Fe形成的氧化物疏松，不能保護(hù)內(nèi)層的鐵，形成鐵銹(Fe2O3·xH2O);銅在空氣中形成銅綠[Cu2(OH)2CO3]。（2）與H2O反應(yīng)常溫下，鐵與H2O不反應(yīng)。高溫下，鐵與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2（3）與酸反應(yīng)酸離子方程式或現(xiàn)象稀H2SO4、HClFe+2H+Fe2++H2↑稀HNO3Fe不足Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2OFe過(guò)量3Fe+8H++2NO3-Fe2++2NO↑+4H2O濃HNO3、濃H2SO4常溫下鈍化 注意：①鐵遇冷的濃硝酸、濃硫酸時(shí)，表面會(huì)生成一層致密的氧化膜，化學(xué)上稱(chēng)之為鈍化，屬于化學(xué)變化。②在鐵與稀HNO3反應(yīng)時(shí)，應(yīng)考慮哪種物質(zhì)過(guò)量然后再根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷，根據(jù)方程式：HNO3過(guò)量：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；Fe過(guò)量：Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2與鹽反應(yīng)：鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)：Fe+Cu2+Fe2++Cu；鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)：Fe+2Fe3+=3Fe2+鐵的氧化物名稱(chēng)（俗名）氧化亞鐵氧化鐵（鐵紅）四氧化三鐵（磁性氧化鐵）化學(xué)式FeOFe2O3 Fe3O4鐵的化合價(jià)+2+3+2、+3色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體類(lèi)別堿性氧化物堿性氧化物復(fù)雜氧化物溶解性都不溶于水，但溶于酸溶液穩(wěn)定性不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化成Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定與非氧化性酸的反應(yīng)FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O氧化性高溫下，都能被CO、H2、Al、C等還原用途煉鐵煉鐵、紅色油漆和涂料煉鐵1．下列說(shuō)法正確的是A．我國(guó)在戰(zhàn)國(guó)中期時(shí)開(kāi)始使用鐵制品B．自然界中的鐵元素只存在于化合物中C．鐵能與所有金屬的鹽溶液反應(yīng)生成亞鐵鹽和金屬D．高爐煉鐵是用還原劑將鐵從它的化合物中還原出來(lái)2．鐵的下列性質(zhì)中不屬于純鐵的物理性質(zhì)是A．質(zhì)軟 B．銀白色 C．能導(dǎo)電 D．易生銹3．下列關(guān)于鐵的敘述中錯(cuò)誤的是A．純凈的鐵是光亮的銀白色金屬B．鐵能被磁體吸引C．鐵是地殼中含量最多的金屬元素D．鐵具有延展性和導(dǎo)熱性，可制作炊具4．下列物質(zhì)不能由兩種單質(zhì)直接化合得到的是A．FeCl3 B．FeCl2 C．Fe3O4 D．NaCl5．在一定條件下，下列鐵與有關(guān)物質(zhì)的反應(yīng)，所得產(chǎn)物錯(cuò)誤的是A． B．C． D．6．將鐵片投入下列溶液，溶液質(zhì)量增加，但無(wú)氣體產(chǎn)生的是（）A．AgNO3 B．Cu(NO3)2 C．稀H2SO4 D．FeCl37．還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的裝置如圖所示，下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是A．反應(yīng)生成FeOB．濕棉花的主要作用是冷卻試管，防止炸裂C．肥皂液的主要作用是檢驗(yàn)生成的H2D．鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后，可立即用磁鐵將剩余鐵粉分離出來(lái)8．等量的鐵粉分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定的條件下充分反應(yīng)，則在相同的條件下，產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比是（

）A．1：1 B．3：4 C．2：3 D．4：39．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）A裝置的作用是________________，B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________。（2）D的作用是____________________________________________________________。（3）E中的現(xiàn)象是__________________________________________________________。（4）A、B兩個(gè)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_______________________________________________________________________。1．由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成的混合物，測(cè)得鐵元素與氧元素的質(zhì)量之比為21∶8，這種混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物質(zhì)的量之比可能是()A．1∶2∶1 B．1∶2∶3 C．1∶3∶1 D．1∶1∶32．下列物質(zhì)反應(yīng)后，最終可以不含＋3價(jià)鐵的是①過(guò)量Fe與Cl2反應(yīng)；②Fe與過(guò)量稀硫酸反應(yīng)；③FeI2溶液中通入一定量的Cl2；④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中A．①②④ B．②③ C．②③④ D．全部3．把一定量的鐵粉放入氯化鐵溶液中，完全反應(yīng)后，所得溶液中Fe2+和Fe3+的物質(zhì)的量濃度之比為3:1，則已反應(yīng)的Fe3+和未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量之比為A．1:1 B．2:3 C．2:1 D．3:24．將一枚潔凈的鐵釘浸入稀硫酸中，下列敘述正確的是()①鐵釘表面產(chǎn)生氣泡②溶液由無(wú)色逐漸變?yōu)闇\綠色③鐵釘?shù)馁|(zhì)量減輕④溶液的質(zhì)量減輕A．②③ B．①②④ C．①②③ D．①②③④5．下列說(shuō)法正確的是()A．Fe比Al活潑B．Fe與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑C．鐵與CuSO4溶液反應(yīng)可置換出銅D．Fe不能與H2O反應(yīng)6．鐵、鎂、鋁三種金屬分別和同體積同濃度的鹽酸反應(yīng)，同溫同壓下，產(chǎn)生相同體積的氫氣，則參加反應(yīng)的金屬A．所失去的電子數(shù)相等 B．參加反應(yīng)的金屬質(zhì)量相等C．參加反應(yīng)的金屬物質(zhì)的量相同 D．鐵、鎂、鋁的質(zhì)量比為56：24：277．下列說(shuō)法正確的是A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4B．Fe2O3為堿性氧化物，可與水反應(yīng)生成Fe(OH)3C．鐵銹的主要成分是Fe2O3D．Fe3O4中鐵元素有＋2價(jià)和＋3價(jià)，F(xiàn)e3O4是混合物8．用如圖所示裝置進(jìn)行Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)（部分夾持裝置已略去），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中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是C．裝置C中加入的固體干燥劑可能是堿石灰D．點(diǎn)燃裝置處的氣體前必須檢驗(yàn)氣體的純度9．某工程師為了從腐蝕廢液(含有、、)中回收銅，并重新獲得溶液，準(zhǔn)備采用如圖所示方案：(1)請(qǐng)寫(xiě)出上述實(shí)驗(yàn)中加入或生成的有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式：①________，②______，③_______，④________，⑤________。(2)請(qǐng)寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________。10．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),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(duì)比兩裝置，回答下列問(wèn)題:（1）如何檢查乙裝