高中化学必修一《3.1铁及其化合物》导学案

《第一节铁及其化合物》导学案

第1课时铁的单质

【学习目标】

课程标准

核心素养

1.了解铁与某些非金属单质、酸和盐溶液的反应。

2．通过实验探究了解铁与水蒸气的反应。1.变化观念：知道铁作为还原剂与某些非金属单质、酸和盐溶液反应时，铁与氧化性较弱的氧化剂反应，铁原子生成＋2价铁的化合物；铁与氧化性较强的氧化剂反应时，铁原子生成＋3价铁的化合物。

2．科学探究：通过对铁与水蒸气反应实验原理的探究，分析可能的生成物。

【课前预习】

1．金属的物理通性

状态颜色延展性导电、导热性

绝大多数为固态不透明、有金属光

泽，大多是银白色

大多数

较好

良好

(1)金、铜等少数金属有特殊颜色。

(2)除汞外，常温下金属都是固体。

(3)密度相差较大。其中常温下密度最小的金属是锂(0.535 g·cm－3)，常见金属中密度最大的是铂(21.45 g·cm－3)。

(4)硬度相差很大。金属中硬度最大的是铬(Cr)，钠、钾等金属硬度较小。

(5)熔、沸点相差也很大。钠、钾的熔点都低于水的沸点(100 ℃)，而钨的熔点高达3 422 ℃。

2．铁的存在和冶炼

(1)铁的存在

铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。

(2)铁的冶炼

我国目前发现最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中

提炼出来。工业炼铁的反应原理为3CO＋

Fe

2

O

3

=====

高温

2Fe＋3CO

2

。

3．铁的化学性质(能写离子方程式的写离子方程式)

Fe与足量的Cl

2、KMnO

4

(H＋)、硝酸溶液等强氧化剂反应时，被氧化为＋3

价；Fe与足量的S、I

2

、Cu2＋等弱氧化剂反应时，被氧化为＋2价。

4．铁与水蒸气反应的实验探究

(1)铁与冷水或热水不反应，但在空气中氧气、二氧化碳、水蒸气的作用下，易腐蚀。

(2)铁与水蒸气反应的实验探究

方法方法一(实验改进) 方法二

实验装置

方法方法一(实验改进) 方法二

气体检验用小试管C收集一试管气体，点燃，

听到轻微的“噗”声，证明生成了H

2

用火柴点燃肥皂泡，听到

爆鸣声，证明生成了H

2

实验结论

铁在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋

4H

2O(g)=====

高温

Fe

3

O

4

＋4H

2

灯，以防止加热的铁粉与氧气反应。方法二中，湿棉花的作用是提供水蒸气。

【重难点解决】

金属铁、钠与非金属反应的比较

与O

2

反应与Cl

2

反应与S反应

Na 常温下：4Na＋O

2

===2Na

2

O

2Na＋Cl

2

=====

△

2NaCl 2Na＋S=====

△

Na

2

S 加热时：2Na＋O

2

=====

△

Na

2

O

2

Fe

常温下：Fe在潮湿的空气中生

锈，主要成分为Fe

2

O

3

·n H2O 2Fe＋3Cl

2

=====

△

2FeCl

3

Fe＋S=====

△

FeS

Fe在纯氧中点燃生成Fe

3

O

4

性强于硫。

【课堂练习】

1．下列关于铁与水反应的描述不正确的是( )

A．红热的铁能与水蒸气反应，用排水法收集产生的气体并点燃，能听到轻微“噗”声

B．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应

C．常温下，Fe与H

2

O不反应，但在空气中O

2

、H

2

O的共同作用下能发生氧化反应

D．铁与水蒸气反应的固体产物是黑色的FeO

解析：选D。铁与水蒸气反应的固体产物是黑色的Fe

3

O

4

。

2．将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol·L－1的盐酸中，下列说法正确的是( )

A．钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多

B．铝与盐酸反应产生的气体最多

C．铁与盐酸反应产生的气体比钠多

D．反应结束时产生的气体一样多

解析：选A。经计算知金属相对于盐酸都是过量的，所以Al、Fe剩余，而剩余的Na又能与水反应，因而钠与盐酸反应产生的气体最多。

3．(教材改编题)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实

验，并检验产物的性质，请回答下列问题：

(1)A 装置的作用是_______________________________________， B 装置中反应的化学方程式为______________________________。 (2)D 装置的作用是_____________________________________ ______________________________________________________。 (3)E 装置中的现象是______________________________________。 (4)A 、B 两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E 处酒精灯之前应进行的操作是_____________________________________________

________________________。

解析：(1)B 装置中发生的反应是3Fe ＋4H 2O(g)=====高温

Fe 3O 4＋4H 2，故A 装置的作用是产生水蒸气。(2)D 装置的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H 2。(3)E 装置中发生的反应为H 2＋CuO=====△

Cu ＋H 2O ，故E 装置中的现象为黑色固体变为红色，同时硬质玻璃管右端管壁有水珠生成。(4)应先点燃A 处酒精灯，若先点燃B 处酒精喷灯，B 装置中的Fe 会与空气中的O 2反应；点燃E 处酒精灯之前要收集H 2，并检验其纯度。

答案：(1)产生水蒸气 3Fe ＋4H 2O(g)=====高温

Fe 3O 4＋4H 2 (2)除去未反应的水蒸气，干燥H 2

(3)黑色固体变为红色，硬质玻璃管右端管壁有水珠生成 (4)A 收集H 2，并检验其纯度 课堂小结

铁⎩⎪⎨

⎪⎧

与非金属反应⎩⎨

⎧与足量的Cl 2等强氧化剂反应被氧化为＋3价与足量的S 、I 2等弱氧化剂反应被氧化为＋2价

与非氧化性酸反应（如稀硫酸、盐酸）被氧化为＋2价与盐溶液反应，如Fe ＋Cu 2＋

===Fe 2＋＋Cu 在高温下与水蒸气反应：3Fe ＋4H 2

O （g ）=====高温Fe 3O 4

＋4H

2