鐵的單質(zhì)-高一化學(xué)同步(人教版2019必修第一冊)(原卷版)

第三章鐵金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物第1課時鐵的單質(zhì)一．鐵元素在自然界中的存在形態(tài)1.人類最早使用的鐵是來自太空的隕鐵。2.存在形態(tài)(1)可以像隕鐵中的鐵那樣以單質(zhì)形態(tài)存在。(2)主要是以＋2價和＋3價化合物的形態(tài)存在于礦石中；鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。二．鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤，具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，具有能被磁鐵吸引的特征。三．鐵單質(zhì)的冶煉鐵單質(zhì)冶煉的原理就是利用還原劑將鐵從礦石中還原出來。如高爐煉鐵：(1)設(shè)備：煉鐵高爐；原料：鐵礦石、焦炭、空氣等。(2)主要反應(yīng)①還原劑的生成。a．生成CO2：C＋O2eq\o(=,\s\up15(高溫))CO2b．生成CO：CO2＋Ceq\o(=,\s\up15(高溫))2CO②鐵的生成：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up15(高溫))2Fe＋3CO2四．鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。鐵單質(zhì)只有還原性，一般遇弱氧化劑被氧化為＋2價，遇強(qiáng)氧化劑被氧化為＋3價。1.與非金屬單質(zhì)反應(yīng)(1)與O2反應(yīng)點(diǎn)燃(化學(xué)方程式)：3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Fe3O4；現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射。常溫：鐵在潮濕的空氣中易被腐蝕，生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3·xH2O。(2)與Cl2反應(yīng)(化學(xué)方程式)：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3；現(xiàn)象：劇烈燃燒，棕紅色煙。注意：鐵在氯氣中燃燒，只生成FeCl3，與反應(yīng)物量比無關(guān)。(3)與S反應(yīng)(化學(xué)方程式)：Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS。氧化性：Cl2>S，鐵與Cl2反應(yīng)被氧化為＋3價，與S反應(yīng)被氧化為＋2價。2.與水反應(yīng)常溫下，鐵與水是不反應(yīng)的。但高溫下可與水蒸氣反應(yīng)(化學(xué)方程式)：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2。3.與酸反應(yīng)與非氧化性酸，如鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。4.與鹽溶液反應(yīng)(1)置換反應(yīng)與CuSO4溶液反應(yīng)(離子方程式)：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。(2)與FeCl3溶液反應(yīng)(離子方程式)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋?！究偨Y(jié)】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)。(1)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2個電子生成＋2價鐵的化合物。(2)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3個電子生成＋3價鐵的化合物。(3)紅熱的鐵能與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣?；瘜W(xué)方程式：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up15(高溫))Fe3O4＋4H2?！镜淅?】下列關(guān)于鐵的敘述，錯誤的是()A．純凈的鐵是光亮的銀白色金屬B．鐵能被磁鐵吸引，在磁場作用下，鐵自身也能產(chǎn)生磁場C．鐵是地殼中含量最多的金屬元素，所以分布在地殼中的鐵有游離態(tài)也有化合態(tài)D．純鐵的抗腐蝕能力強(qiáng)，在干燥空氣中不易被氧化【答案】C【解析】地殼中含量最多的金屬元素是Al，地殼中的鐵為化合態(tài)，C項(xiàng)錯誤?！镜淅?】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＋的濃度恰好相等。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∶1 C．2∶3 D．3∶2【答案】C【解析】設(shè)已反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量為2mol，根據(jù)Fe+2Fe3+=3Fe2+，溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為3mol，因?yàn)槿芤褐械腇e3+和Fe2+濃度相等，所以未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量為3mol，則已反應(yīng)的Fe3+和未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量之比為2mol∶3mol=2∶3，故選C?！镜淅?】某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了下圖所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后組員之間的交流不合理的是()A．甲同學(xué)認(rèn)為試管b中收集到的氣體可點(diǎn)燃，且產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰B．丙同學(xué)認(rèn)為將少量還原性鐵粉放入試管中，加適量的水，加熱也可實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)C．乙同學(xué)認(rèn)為試管a中生成的黑色固體可能為四氧化三鐵D．丁同學(xué)認(rèn)為用鹽酸溶解固體生成所得溶液有顏色【答案】B【解析】鐵不與冷、熱水反應(yīng)，鐵只能與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成Fe3O4和H2；Fe3O4與HCl反應(yīng)生成FeCl3(棕黃色)和FeCl2(淺綠色)?；A(chǔ)練1．下列敘述正確的是()A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B．鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3C．純鐵的抗腐蝕能力非常強(qiáng)，鐵在干燥的空氣里不易被氧化D．足量的鐵在氯氣中燃燒生成FeCl2和FeCl32．有關(guān)鐵的敘述中不正確的是（）A．鐵能被磁鐵吸引 B．人體的血紅蛋白中含有鐵元素C．在空氣中能劇烈燃燒 D．鐵能與水蒸氣反應(yīng)3．下列氯化物，不能用單質(zhì)直接反應(yīng)制得的是()A．CuCl2B．FeCl2C．NaClD．HCl4．下列關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)的敘述不正確的是()A．是氧化還原反應(yīng)B．鐵是還原劑C．需在高溫條件下進(jìn)行D．產(chǎn)物是氧化鐵和氫氣5．已知鈉、鐵都能與水反應(yīng)，下列敘述不正確的是()A．它們反應(yīng)的難易程度不同B．它們反應(yīng)的產(chǎn)物不完全相同C．都需在高溫條件下進(jìn)行D．反應(yīng)類型都是置換反應(yīng)6．高爐煉鐵的生產(chǎn)中，下列說法正確的是()A．焦炭和一氧化碳都是還原劑B．采用富氧空氣可以得到純鐵C．加石灰石的目的主要是為了得到CO2D．用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦7．下列有關(guān)金屬及其化合物的說法正確的是()A．鈉在空氣中燃燒生成白色固體Na2O2B．過量鐵粉在氯氣中燃燒，可以生成FeCl2C．鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2D．鐵在潮濕的空氣中不發(fā)生任何反應(yīng)8．如圖所示，在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。用試管收集產(chǎn)生的經(jīng)干燥的氣體，并靠近火焰點(diǎn)燃。(1)所觀察到現(xiàn)象是__________________，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。(2)干燥管內(nèi)可裝入的試劑是______________，其作用是________________。干燥管還可用________(裝置)代替。(3)玻璃管中石棉絨的作用是________________。實(shí)驗(yàn)開始時應(yīng)先點(diǎn)燃________，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，應(yīng)先熄滅________。能力練9．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進(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)，下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先點(diǎn)燃B處的酒精燈，再點(diǎn)燃A處的酒精燈B．B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2↑C．B中生成1molH2時，E處有1molCuO被還原D．堿石灰的作用是吸收水蒸氣10．下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有＋3價鐵生成的是（）①過量的Fe與Cl2反應(yīng)②Fe與過量稀硫酸反應(yīng)③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中A．只有① B．只有①③ C．只有①②③ D．全部11．下列既能由金屬和氯氣直接制取，又能由金屬和鹽酸直接制取的是12．鐵在一定條件下與Cl2、O2、S反應(yīng)的產(chǎn)物分別為FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有關(guān)說法正確的是()A．三種非金屬單質(zhì)中，S的氧化性最弱B．等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等C．反應(yīng)生成的三種產(chǎn)物都只具有氧化性D．反應(yīng)生成的三種產(chǎn)物都是易溶于水的固體13．鐵與水蒸氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)前后的裝置如圖所示：下列說法錯誤的是()A．將濕棉花改為浸水的尿不濕，酒精燈由單頭改為雙頭，可提供足量的水蒸氣B．用具支試管可將試管口附近冷凝的水導(dǎo)出，避免冷凝水與灼熱鐵粉接觸C．肥皂水改為吹泡泡水，收集H2效果更好，點(diǎn)燃效果更明顯D．懸掛的磁鐵僅能吸引反應(yīng)鐵粉，不能吸引反應(yīng)產(chǎn)物14．下列氯化物既可以由氯氣與金屬反應(yīng)制得，又可以由金屬與鹽酸反應(yīng)制得的是A．AlCl3 B．FeCl2 C．FeCl3 D．CuCl215．等物質(zhì)的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下充分反應(yīng)，則在相同的條件下，產(chǎn)生氫氣的體積比是()A．1∶1 B．3∶4C．2∶3 D．4∶316．用一定量的鐵與足量的稀硫酸及足量的CuO反應(yīng)制取單質(zhì)銅，有人設(shè)計了以下兩種方案：①Feeq\o(→,\s\up15(H2SO4))H2eq\o(→,\s\up15(CuO))Cu，②CuOeq\o(→,\s\up15(H2SO4))CuSO4eq\o(→,\s\up15(Fe))Cu。若按實(shí)驗(yàn)原則進(jìn)行操作，則兩者制得單質(zhì)銅的量為()A．一樣多 B．①多C．②多 D．無法判斷17．在常溫下，F(xiàn)e與水并不起反應(yīng)，但在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)。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與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)”。請回答該實(shí)驗(yàn)中的問題。（1）寫出該反應(yīng)的反應(yīng)方程式：________________________________________，并指明該氧化還原反應(yīng)的還原劑是_____________，氧化劑是____________。（2）實(shí)驗(yàn)前必須對整套裝置進(jìn)行氣密性檢查，操作方法是______________________。（3）圓底燒瓶中盛裝的水，該裝置受熱后的主要作用是________________________，燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎瓷片的作是__________________________________。（4）酒精燈和酒精噴燈點(diǎn)燃的順序是________________________________________。（5）干燥管中盛裝是的物質(zhì)是___________________，作用是_______________