2024–2025學年高一化學必修第一冊同步學與練（人教版）第19課 鐵的單質(zhì)、氧化物及氫氧化物（原卷版）

第19課鐵的單質(zhì)及氧化物001學習目標1．知道鐵在自然界中的存在形態(tài)。2．知道鐵的物理性質(zhì)，從氧化還原反應原理理解鐵的化學性質(zhì)。3．了解鐵的氧化物類別、性質(zhì)及應用。4．學會Fe(OH)2的制備，理解Fe(OH)2、Fe(OH)3的化學性質(zhì)。002預習導學自主梳理一、鐵的單質(zhì)實驗裝置操作及現(xiàn)象用火柴點燃肥皂泡，聽到爆鳴聲，反應后試管內(nèi)固體仍為黑色實驗結(jié)論紅熱的鐵能與水蒸氣反應：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H21．鐵的存在與冶煉（1）存在：鐵在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位，除隕鐵中的鐵元素以單質(zhì)形式存在外，鐵元素主要以______價和______價化合物的形式存在。（2）冶煉：工業(yè)煉鐵的原理是利用______的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。2．鐵的物理性質(zhì)鐵有______性、______性。鐵能導電，但其導電性不如銅和鋁，鐵還能被______吸引，其熔、沸點較高。3．鐵的化學性質(zhì)（1）與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應①Fe與非金屬單質(zhì)反應：如與氯氣反應的化學方程式為______________________________。②Fe與非氧化性酸反應：如與稀H2SO4反應的離子方程式為______________________________。③Fe與鹽溶液反應：如與CuSO4反應的離子方程式為______________________________。（2）鐵粉與水蒸氣的反應：生成的固體產(chǎn)物為__________。二、鐵的氧化物和氫氧化物生成紅褐色沉淀Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色Fe3＋＋2OH－Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)31．鐵的氧化物鐵元素可以形成____種氧化物，F(xiàn)eO不穩(wěn)定，在空氣中受熱，迅速被氧化為____________。Fe3O4是具有______的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵。Fe2O3是一種紅棕色粉末，俗稱________。2．鐵的氫氧化物Fe(OH)3與Fe(OH)2分別可用相應的________與________反應制得，F(xiàn)e(OH)2很不穩(wěn)定，極易轉(zhuǎn)化為_________。預習檢測1．（2023年北京清華大學附中期末）常溫下，下列溶液可用鐵質(zhì)容器盛裝的是A．稀硝酸 B．稀硫酸 C．濃硝酸 D．濃鹽酸2．（2022年貴州省銅仁市期末）我國科學家參與研制的阿爾法磁譜儀隨美國發(fā)現(xiàn)號航天飛機升入太空，開始了探索宇宙中是否存在“反物質(zhì)”和“暗物質(zhì)"的研究工作。根據(jù)所學的知識推測制造阿爾法磁譜儀核心部件的材料是A．Fe B．FeO C．Fe2O3 D．Fe3O43．（2023年四川省達州市期末）實驗室可用圖裝置制備Fe(OH)2。下列說法不正確的是A．配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸餾水要提前煮沸B．實驗前可在FeSO4溶液上面加一層煤油C．得到的Fe(OH)2為紅褐色固體D．實驗結(jié)束后的膠頭滴管，要先用鹽酸浸泡，再用水洗4．（2023年北京市西城區(qū)期末）紅熱的鐵與水蒸氣反應，產(chǎn)物是A．FeO、H2 B．Fe2O3、H2 C．Fe3O4、H2 D．Fe(OH)3、H25．（2023年河南省洛陽市期末）下列物質(zhì)中，在一定條件下與鐵反應，且鐵元素的化合價能變?yōu)椋?價的是A．氯化鐵溶液 B．硫酸銅溶液 C．氯氣 D．稀鹽酸6．（2023年河北省保定市期末）某實驗興趣小組同學采用如圖所示裝置制備Fe(OH)2，下列說法錯誤的是A．實驗開始前，應檢查裝置氣密性B．氣體a的主要成分為氫氣C．為了制備較純的Fe(OH)2，應打開K1，關(guān)閉K2，將裝置內(nèi)的氣體盡可能趕出去D．盛裝稀鹽酸的儀器使用前要檢查是否漏液?環(huán)節(jié)一鐵的單質(zhì)及氧化物情境材料鋼鐵廠的鋼鐵廠的安全告示生活經(jīng)驗告訴我們，在常溫下，鐵與水是不發(fā)生反應的。那么，在高溫下，鐵能否與水發(fā)生反應呢？鋼鐵廠的生產(chǎn)中，冶煉得到的鐵水，需要注入模具中，鋼鐵廠總會在醒目的位置貼出安全告示：熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥處理，不得留有水，并應保持地面干燥（此為《煉鋼安全操作規(guī)程》中的一條嚴格規(guī)定）。這是因為熾熱的鐵與水蒸氣會發(fā)生反應。問題探究1．鐵與水蒸氣的反應中氧化劑為_______(填字母)A．鐵 B．水C．四氧化三鐵 D．氫氣2．鐵與水蒸氣的反應屬于_______(填字母)A．化合反應 B．置換反應C．分解反應 D．復分解反應要點歸納一、鐵的單質(zhì)1．存在游離態(tài)隕鐵中的鐵以單質(zhì)形態(tài)存在化合態(tài)以＋2價和＋3價化合物的形態(tài)存在2．物理性質(zhì)銀白色金屬，耐腐蝕，有良好的導熱性和延展性，能被磁鐵吸引。3．化學性質(zhì)通性非金屬單質(zhì)弱氧化劑Fe＋Seq\o(,\s\up6(Δ))FeS強氧化劑2Fe＋3Cl2eq\o(,\s\up6(Δ))2FeCl3（產(chǎn)生棕黃色的煙）非氧化性酸HCl稀硫酸Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑鹽CuSO4溶液Fe＋CuSO4FeSO4＋CuFe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu水高溫水蒸氣3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2特性鈍化室溫下，鐵在濃硫酸、濃硝酸中，表面形成一層致密的氧化物膜，保護內(nèi)部的金屬不再與酸反應①鐵的鈍化是化學變化，而非物理變化。鈍化條件——室溫，如加熱鐵是可以反應的。②稀的硝酸可以與鐵反應：Fe少量，F(xiàn)e＋4HNO3(稀)Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；如Fe過量，則生成Fe(NO3)2。③Fe與H2O的反應：Fe不與冷水、熱水反應，在常溫下Fe暴露在空氣中產(chǎn)生鐵銹(Fe2O3·xH2O)；Fe與水蒸氣在高溫時反應生成的是Fe3O4而不是Fe2O3。④Fe與Cl2反應不論用量多少都生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應生成FeCl2。⑤Fe常溫下遇濃硫酸、濃硝酸表面生成致密氧化膜而鈍化；加熱時反應生成物與Fe用量多少有關(guān)。二、鐵的氧化物1．物理性質(zhì)和用途化學式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵礦石赤鐵礦磁鐵礦顏色狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體化合價＋2＋3＋2，＋3溶解性均不溶于水用途紅色油漆和涂料磁性材料2．化學性質(zhì)（1）穩(wěn)定性：FeO不穩(wěn)定，F(xiàn)e2O3和Fe3O4很穩(wěn)定。（2）FeO、Fe2O3屬于堿性氧化物，F(xiàn)e3O4不屬于堿性氧化物。典例精講【例1】（2022年江西省上饒市期末）人體血液中如果缺乏亞鐵離子，就會造成缺鐵性貧血。市場出售的某種麥片中含有微量、顆粒細小的鐵粉，這些鐵粉在人體胃酸(主要成分是HCl)作用下轉(zhuǎn)化成亞鐵鹽。下列敘述錯誤的是A．鐵粉具有還原性 B．鐵是人體必需的微量元素C．亞鐵鹽溶液呈淺綠色 D．Fe＋2H＋Fe3＋＋H2↑【例2】（2023年北京市通州區(qū)期末）某同學探究鐵與水蒸氣的反應，進行了如下實驗：下列說法中不正確的是A．點燃酒精燈的順序是先a后bB．濕棉花的作用是提供水蒸氣C．由肥皂液冒氣泡證明鐵與水蒸氣發(fā)生了反應D．不能用磁鐵將鐵粉從反應后的固體中分離出來【例3】(2023屆江蘇省南京市江寧區(qū)期中)用廢鐵屑[主要成分為Fe和鐵銹(Fe2O3)，還含有C等難溶于酸的雜質(zhì)]為原料制備Fe2O3的一種實驗流程如下：下列與流程相關(guān)的裝置或操作正確且能達到實驗目的的是A．可在裝置甲中進行“酸浸”操作B．按圖乙所示操作配制“酸浸”所需的3mol·L－1H2SO4溶液C．用裝置丙過濾“酸浸”后所得懸濁液D．用裝置丁灼燒Fe(OH)3固體制Fe2O3?環(huán)節(jié)二鐵的氫氧化物情境材料高鐵酸鉀是一種無機物，化學式為K高鐵酸鉀是一種無機物，化學式為K2FeO4，是一種高效多功能的新型非氯綠色消毒劑。主要用于飲水處理。在煉鋅時用于除錳、銻和砷，煙草工業(yè)用于香煙過濾嘴等。實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)。制備K2FeO4(夾持裝置略)如下圖：氯氣通入KOH溶液和Fe(OH)3的混合物中，反應的化學方程式為3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。問題探究1．高鐵酸鉀中鐵的化合價為______。2．在制備高鐵酸酸鉀的反應中，F(xiàn)e(OH)3被_________(填“氧化”、“還原”)。3．該反應中Fe(OH)3的還原性比KCl的________(填“強”、“弱”)。要點歸納三、鐵的氫氧化物（1）物理性質(zhì)物質(zhì)顏色狀態(tài)溶解性Fe(OH)2白色固體難溶于水Fe(OH)3紅褐色固體難溶于水（2）化學性質(zhì)①Fe(OH)3不一定以沉淀的形式存在，如氫氧化鐵膠體溶液。②不同金屬形成氫氧化物沉淀的pH是不同的，利用此性質(zhì)可進行金屬離子的分離提純。（3）Fe(OH)2制備①一般制法：將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插入新制備的硫酸亞鐵溶液的液面以下，緩慢擠出NaOH溶液。②制備Fe(OH)2的裝置改進③注意事項防止Fe2＋和Fe(OH)2被氧化是本實驗成功的關(guān)鍵，具體措施如下：?采用新制備的硫酸亞鐵溶液。如果溶液中還含有Fe3＋，可向溶液中加入光亮的細鐵絲或鐵粉，再加入幾滴稀硫酸，這樣可使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋。?本實驗所用水都應是煮沸過的蒸餾水(不含O2)。?在配制氫氧化鈉溶液時，不要搖動容器，以減少空氣的溶入，也可將氫氧化鈉溶液加熱煮沸。?膠頭滴管中最好吸滿氫氧化鈉溶液，滴管尖端應伸入硫酸亞鐵溶液的液面以下。?不要將滴管中的溶液全部擠出，以防空氣進入溶液引起氧化。?可以用苯、植物油等物質(zhì)進行液封，避免生成的Fe(OH)2與O2接觸。典例精講【例4】（2022年四川省廣安市期末）下圖中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是A．①②⑤ B．①③④ C．②④⑤ D．①②③④⑤【例5】（2022年吉林省吉林市期末）某小組同學為了獲取在制備Fe(OH)2的過程中，沉淀顏色的改變與氧氣有關(guān)的實驗證據(jù)，用圖1所示裝置進行了如下實驗(夾持裝置已略去，氣密性已檢驗)?！具M行實驗】實驗步驟：I．向三頸瓶中加入飽和FeSO4溶液，按圖1所示連接裝置；II．打開磁力攪拌器，立即加入10%NaOH溶液；III．采集三頸瓶內(nèi)空氣中O2含量和溶液中O2含量(DO)的數(shù)據(jù)。實驗現(xiàn)象：生成白色絮狀沉淀，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，一段時間后部分變?yōu)榧t褐色。實驗數(shù)據(jù)：【解釋與結(jié)論】①攪拌的目的是___________________________________。②白色沉淀變?yōu)榧t褐色沉淀的化學方程式為___________________________________________。③通過上述實驗，可得到“在制備Fe(OH)2過程中，沉淀顏色改變與氧氣有關(guān)”的結(jié)論，其實驗證據(jù)是________________________________________________________________________。004課堂總結(jié)00503強化訓練1．（2023年北京市豐臺區(qū)期末）常溫下，下列物質(zhì)可用鐵制容器盛裝的是A．稀硝酸 B．硫酸銅溶液 C．硝酸銀溶液 D．濃硫酸2．（2023年天津市河北區(qū)期末）下列關(guān)于鐵及其化合物的敘述正確的是A．Fe2O3、Fe3O4都有磁性B．氫氧化鐵受熱分解可制得Fe3O4C．Fe2O3是一種紅棕色粉末D．FeO不穩(wěn)定，在空氣里受熱，能迅速氧化成Fe2O33．（2023年北京市豐臺區(qū)期末）下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，不能一步實現(xiàn)的是A．Na→Na2O2 B．Fe2O3→Fe(OH)3C．Cl2→FeCl3 D．FeCl3→FeCl24．（2023年湖北省襄陽市期末）紅熱的鐵與水蒸氣反應及其部分產(chǎn)物的驗證實驗裝置如圖所示，夾持裝置已略去，下列有關(guān)該實驗的說法錯誤的是A．濃硫酸的作用是干燥生成的氣體B．實驗過程中，可觀察到盛有氧化銅的硬質(zhì)玻璃管中固體顏色由紅色變?yōu)楹谏獵．實驗過程中，干燥管中無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{色，是由于氫氣與氧化銅反應生成的水使其變藍D．該實驗中涉及的反應不一定均為氧化還原反應5．（2023年河南省洛陽市期末）下列離子方程式中，正確的是A．鐵與鹽酸反應：2Fe＋6H＋2Fe3＋＋3H2↑B．氯氣與氯化亞鐵溶液反應：2FeCl2＋Cl22FeCl3C．氯化鐵溶液與鐵反應：Fe3＋＋Fe2Fe2＋D．氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應：Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓6．（2023年北京市延慶區(qū)期末）鐵與水蒸氣反應的實驗裝置如圖所示，下列有關(guān)該實驗的說法不正確的是A．濕棉花的作用是提供水蒸氣B．每消耗3mol，生成4molH2C．點燃酒精燈產(chǎn)生肥皂泡，證明發(fā)生了反應D．鐵與水蒸氣反應生成的固體產(chǎn)物是Fe3O47．（2022年遼寧省協(xié)作校期末）元素的價類二維圖是我們學習元素及其化合物相關(guān)知識的重要模型和工具，它指的是以元素的化合價為縱坐標，以物質(zhì)的類別為橫坐標所繪制的二維平面圖像。下圖為鐵元素的價類二維圖，其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列說法正確的是A．鐵與氧氣的燃燒反應可實現(xiàn)上述①轉(zhuǎn)化B．加熱Fe(OH)3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥，F(xiàn)e2O3加水溶解可轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3C．由圖可預測：高鐵酸鹽(FeO2－)具有強氧化性，可用于飲用水的消毒D．FeO是種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，迅速被氧化成Fe2O38．（2023年湖北省襄陽市期末）某實驗興趣小組同學采用如圖所示裝置制備Fe(OH)2，下列說法錯誤的是A．實驗開始前，應檢查裝置氣密性B．氣體a的主要成分為氫氣C．為了制備較純的Fe(OH)2，應打開K1，關(guān)閉K2，將裝置內(nèi)的氣體盡可能趕出去D．盛裝稀鹽酸的儀器使用前要檢查是否漏液9．（2022年四川省巴中市巴州區(qū)期末）物質(zhì)分類與轉(zhuǎn)化是學習化學的重要方法，如圖為鐵及其化合物的“價一類”二維圖，請回答：（1）填寫二維圖中缺失的類別A___________和化學式B___________，物質(zhì)B的顏色為___________。（2）利用下述反應可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化①：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－2FeO2－＋3Cl－＋5H2O，用單線橋法標注電子轉(zhuǎn)移情況______________________________________________________________，并指明氧化劑：___________(填化學式)。（3）結(jié)合二維圖中信息推測在轉(zhuǎn)化②中FeO2－表現(xiàn)的性質(zhì)為_________(填“還原性”或“氧化性”)。（4）向FeCl2溶液試管底部加入NaOH溶液，放置一段時間后。觀察到的實驗現(xiàn)象為___________________________________________________________________________________。10．（2022年安徽省蕪湖市期末）如圖是鐵與水蒸氣反應的實驗裝置。在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨(石棉絨是耐高溫材料，與水、鐵不反應)的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下鐵與水蒸氣反應的實驗。（1）已知該實驗反應的反應方程式為：Fe＋