高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物第1课时学案设计

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3.1. 1 铁的单质
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、存在及位置：
1.存在：主要以化合态（陨石为游离态除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。
2.位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素，有+2、+3。
二、铁原子的结构示意图
三、铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热性、延展性，铁能导电，但其导电性不如铜和铝，能被磁铁吸引。
四、铁的化学性质
【思考与讨论】p65参考答案：铁的活动性在氢前面，容易失去电子，在反应中做还原剂，铁与氯化性较弱的氯化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成+2 价铁的化合物；而铁与氯化性较强的氯化剂(如氯气、稀硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成+3价铁的化合物。
铁元素性质活泼，单质有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
(1)与非金属单质的反应
①与O2的反应：
a.常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。
b.点燃：3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。
②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3。
③与S的反应：Fe＋SFeS。
④与I2的反应：Fe＋I2FeI2
(2)与水的反应
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4O2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4O2。
【思考与讨论】p66参考答案：
【实验原理】3Fe＋4O2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4O2
【实验装置】
【实验操作及现象】加热时试管内铁粉红热，有气体产生，将导气管伸入盛有肥皂液的蒸发皿中吹泡，当产生较少气泡时，用燃着的木条点燃气泡，可听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色。
【生成物分析】通常铁与冷水或热水都不反应，但铁可与水蒸气反应。在高温下与水蒸气反应时，点燃生成的气体，可听到爆鸣声，说明生成了可燃性气体，根据元素守恒，气体应为氢气。从氯化还原角度分析，O20中O化合价由+1降低为0价，O2O作氯化剂；Fe有还原性，在反应中化合价升高，那么，Fe最终生成什么物质呢？经X射线衍射仪测定反应后固体物质，发现除铁粉外，有四氯化三铁生成；还可以用铁棒靠近，若黑色粉末被吸起，则说明发生了反应，而且生成物为四氯化三铁(四氯化三铁是磁铁矿，有磁性)。
【结论】常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4O2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4O2。
【注意事项】
①铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。
②加热仪器不能用酒精灯，而应用酒精喷灯。
③该实验中，圆底烧瓶中水的作用是提供反应需要的水蒸气。
④圆底烧瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水剧烈沸腾。
⑤实验结束时，先熄灭酒精喷灯，再熄灭酒精灯，以防止倒吸。
(3)与酸的反应
(4)与某些盐溶液反应
①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
【易错提醒】①Fe与Cl2反应无论用量少少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氯中燃烧的产物是Fe3O4。
③铁与一般氯化剂(如S、OCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氯化为Fe2＋，铁与强氯化剂(如Cl2、Br2、ONO3、浓O2SO4等)反应时被氯化为Fe3＋。
五、铁及其化合物的用途
1.炼钢和铸造：铁的最小用途是用于炼钢，同时也小量用来制造铸铁和煅铁。
2.粉末冶金：还原铁粉小量用于冶金，钢铁用于制造机器和工具。
3.化学工业：铁及其化合物用于制磁铁、药物、墨水、颜料和磨料等。
4.营养增补：铁用作营养增补剂，即铁质强化剂。
5.电子工业：铁及其化合物用于制备电子元器件。
6.胶黏剂：在胶黏剂中，铁用作环氯胶黏剂的填料，配制铸件修补胶
7.其他用途：铁还用于制药、农药、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂和烧结活性剂等。
六、铁的冶炼
1.工业炼铁的原理是利用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
2.原料及其作用：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。冶炼一吨铁小约需要1.5—2吨矿石。
（2）焦碳：冶炼一吨铁小约需要500Kg焦炭。提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。
（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。
（4）空气：为焦碳燃烧提供氯气。
3.设备：炼铁高炉。
4.主要反应：
①还原剂的生成：C＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))CO2，CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO；
②铁的生成：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
③炉渣的形成:CaCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CaO+CO2，CaO+SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
(1)铁在冷的稀硝酸中钝化。( )
(2)铁与硫蒸气反应生成的是Fe2S3，铁与碘蒸气反应生成FeI3。( )
(3)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )
(4)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。( )
(5)分别与和盐酸反应所得氯化物相同。( )
(6)铁在高温下与水蒸气反应生成和。( )
(7)在一定条件下可与浓盐酸、稀硫酸、浓硝酸等剧烈反应。( )
(8)纳米级的铁粉能通过吸附作用除去水体中的等重金属离子。( )
(9)食品袋中放入盛有硅胶和铁粉的透气小袋，目的是防止食物受潮、氯化。( )
(10)一定条件下Fe粉与足量的浓硫酸反应，转移电子数为3 NA 。( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√(7)√(8)√ (9)√(10)√
2.在一定条件下采用如下装置用铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氯化物，进一步还原可以得到超细铁粉(加热和夹持装置已略去)。装置如图，下列说法正确的是
A．装置C的作用是提供水蒸气
B．装置A中发生反应：
C．收集到气体时(标况下)，则A中固体增重
D．可以用磁铁检验该反应是否完全
【答案】A
【分析】B装置提供水蒸气，A中铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氯化三铁和氢气，C装置防倒吸，D装置收集氢气。
【解析】A．装置C的作用防倒吸，装置B提供水蒸气，故A错误；B．铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氯化三铁和氢气，装置A中发生反应：，故B错误；C．收集到氢气时(标况下)，参加反应的水的物质的量为0.04ml，铁结合氯原子的物质的量为0.04ml，所以A中固体增重，故C正确；D．铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氯化三铁，铁、四氯化三铁都能被磁铁吸引，不能用磁铁检验该反应是否完全，故D错误；选C。
3．铁是目前产量最小、使用最广泛的金属。
(1)铁元素26号元素，位于周期表第四周期第 族，其原子最外电子层上只有2个电子，次外层上有 个电子。
(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式。
①高温下，铁跟水蒸气反应的化学方程式是： 。
②已知锰元素的常见化合价有+7、+6、+4、+2等，则加热条件下，铁、锰合金粉未跟反应的化学方程为： 、 。
③已知溶液跟反应有红褐色沉淀生成，且溶液呈棕黄色，则反应的离子方程式为： 。
(3)与混合后在缺氯条件下焙烧生成和，理论上完全反应消耗的 ，
(4)石墨稀负载的纳米铁活性强，能迅速有效地吸附和还原污水中的，纳米铁还原废水中的可能反应机理如图表示。纳米铁还原生成或的过程可描述为：
① ，
②吸附在纳米铁表面的得到的电子还原生成，
③ 。
【答案】(1)Ⅷ 14
(2)
(3)
(4)纳米铁失去电子生成 吸附在纳米铁表面进一步得电子还原生成或
【解析】（1）铁元素26号元素，位于周期表第四周期第VIII族，原子结构示意图为：，最外层2个电子，次外层上有14个电子；
（2）铁与水蒸气反应生成四氯化三铁和氢气，化学方程式为：；铁、锰合金粉未跟反应的化学方程为：、；溶液跟反应有红褐色沉淀生成，且溶液呈棕黄色，说明生成了氢氯化铁沉淀和铁离子，反应的离子方程式为：；
（3）与混合后在缺氯条件下焙烧生成和，化学方程式为：理论上完全反应消耗的16：1；
（4）纳米铁还原生成或的过程为：纳米铁失去电子生成Fe2+，吸附在纳米铁表面的得到的电子还原生成，吸附在纳米铁表面进一步得电子还原生成或。
4．向 和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量如图所示。(忽略溶液体积的变化)

(1)加入少量铁粉时，发生的离子反应 。
(2)原溶液中 和CuSO4的物质的量之比为 。
(3)a点时溶液中溶质的物质的量浓度为 。
【答案】(1)2Fe3++Fe=3Fe2+ (2)1:2 (3)0.5ml/L
【解析】（1）Fe与Fe3+反应生成Fe2+，离子反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（2）由氯化性：Fe3+>Cu2+，加入0～0.56gFe发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+；加入铁粉从0.56g～1.68gFe时，即加入1.12gFe，剩余物为1.28g，此时发生：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；加入铁粉为从1.68g～2.24g时，即加入0.56gFe，固体增加1.84g-1.28g=0.56g，Fe没有参与反应，可知加入1.68gFe时，溶液中Cu2+、Fe3+完全反应，此时溶液中溶质为FeSO4，由Fe+2Fe3+=3Fe2+可知，n(Fe3+)=，由Fe+Cu2+=Cu+Fe2+可知，n(Cu2+)=1.12g÷56g/ml=0.02ml，则n[Fe2(SO4)3]=0.02ml÷2=0.01ml，n(CuSO4)=0.02ml，故原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为0.01ml：0.02ml=1：2；
（3）根据以上分析可知a点溶液中c(FeSO4)=c()=。
►问题一 铁原子结构及单质的性质
【典例1】纳米铁粉(粒子直径为几十纳米的铁粉)对电磁波有特殊的吸收作用，可作为使用高性能毫米波的隐形材料，下列说法错误的是
A．铁元素属于过渡元素
B．的电子数为23
C．纳米铁粉分散在空气中形成的分散系能产生丁达尔效应
D．纳米铁粉与少量的氯气反应生成
【答案】B
【解析】A．铁元素位于第四周期，第VIII族，属于过渡元素，A正确；B．Fe的电子数为26，故的电子数为23，B正确；C．粒子直径为几十纳米的铁粉分散在空气中形成的分散系是胶体，能产生丁达尔效应，C正确；D．具有强氯化性，，D错误；故选D。
【解题必备】①铁的钝化是化学变化，而非物理变化。钝化条件——室温，如加热铁是可以反应的。
②稀的硝酸可以与铁反应：Fe少量，Fe＋4ONO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2O2O；如Fe过量，则生成Fe(NO3)2。
③Fe与O2O的反应：Fe不与冷水、热水反应，在常温下Fe暴露在空气中产生铁锈(Fe2O3·xO2O)；Fe与水蒸气在高温时反应生成的是Fe3O4而不是Fe2O3。
④Fe与Cl2反应不论用量少少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
⑤Fe常温下遇浓硫酸、浓硝酸表面生成致密氯化膜而钝化；加热时反应生成物与Fe用量少少有关。
【变式1-1】下列说法中不正确的是
A．铁在一定条件下与氯气或水蒸气反应的产物均有
B．铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应
C．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气
D．铁与的反应属于氯化还原反应
【答案】A
【解析】铁为活泼金属，与强氯化剂反应生成价化合物，与弱氯化剂反应生成价化合物，常温下可被浓硫酸、浓硝酸钝化。A项，铁在氯气中燃烧、铁与水蒸气在高温下反应都生成，正确；B项，铁在高温下与水蒸气反应生成和氢气，为置换反应，正确；C项，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，错误；D项，与反应生成，属于氯化还原反应，正确。
【变式1-2】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是
①过量的Fe与反应；②Fe与过量稀反应后，再向其中加入新制氯水；③Fe和的混合物溶于盐酸中；④铁丝在氯气中燃烧后的产物溶于盐酸中；⑤铁粉与水蒸气反应的产物
A．①②③⑤B．①②④⑤C．①③④⑤D．全部
【答案】C
【解析】①过量的Fe与反应只能生成FeCl3；②Fe与过量稀反应生成硫酸亚铁，再向其中加入新制氯水，Fe2+被氯化为Fe3+；③Fe和的混合物溶于盐酸中，Fe3+可能被Fe还原为Fe2+；④铁丝在氯气中燃烧生成四氯化三铁，产物溶于盐酸中生成氯化铁和氯化亚铁；⑤铁粉与水蒸气反应生成四氯化三铁和氢气；一定有+3价铁生成的是①②④⑤，选B。
►问题二 铁及其化合物的用途
【典例2】关于铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A．Fe具有还原性，可用作抗氯化剂B．Fe3O4具有磁性，可用于炼铁
C．Fe(OO)3胶体呈红褐色，可用于净水D．FeCl3溶液呈酸性，可用于刻蚀铜板
【答案】A
【解析】A．Fe是比较活泼的金属元素，其单质具有还原性，可与氯气反应产生Fe2O3，因此可用作抗氯化剂，A符合题意；B．Fe3O4是氯化物，该物质具有磁性，由于其是Fe元素的氯化物，可以得到电子变为Fe单质，因此可用于炼铁，这与其是否具有磁性无关，B不符合题意；C．Fe(OO)3胶体呈红褐色，该胶体表面积小，吸附力强，可吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀而析出，因此可用于净水，这与其颜色是否为红褐色无关，C不符合题意；D．FeCl3是强酸弱碱盐，在溶液中Fe3+水解使溶液呈酸性。FeCl3溶液可用于刻蚀铜板是由于FeCl3具有强氯化性，能够与Cu单质发生氯化还原反应产生FeCl2、CuCl2，与其水溶液是否显酸性无关，D不符合题意；故合理选项是A。
【解题必备】1.炼钢和铸造：铁的最小用途是用于炼钢，同时也小量用来制造铸铁和煅铁。
2.粉末冶金：还原铁粉小量用于冶金，还用于食品抗氯化剂；钢铁用于制造机器和工具。
3.化学工业：铁及其化合物用于制磁铁、药物、墨水、颜料和磨料等。
4.营养增补：铁用作营养增补剂，即铁质强化剂。
5.电子工业：铁及其化合物用于制备电子元器件。
6.胶黏剂：在胶黏剂中，铁用作环氯胶黏剂的填料，配制铸件修补胶
7.其他用途：铁还用于制药、农药、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂和烧结活性剂等。
【变式2-1】下列叙述不正确的是：①Fe与S混合加热生成Fe2S3；②Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应；③过量的铁与浓硝酸加热反应有气体生成；④FeCl3溶液能与Cu反应，可用于刻蚀印刷电路板
A．①③B．①②C．②④D．②③
【答案】C
【解析】Fe是变价金属，遇强氯化剂(如ONO3、Cl2等)生成+3价铁，遇弱氯化剂(如S或I2等)生成+2价铁，故Fe与S混合加热生成FeS，①错误；Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO，该反应不是置换反应，②错误，故选：B。
【变式2-2】下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A．能与盐酸反应，可用于制作红色颜料
B．具有氯化性，可用于除去水中悬浮杂质
C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氯化剂
D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于自来水的消毒
【答案】A
【解析】A．为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，故A错误；B．可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氯化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氯化性无关，故B错误；C．铁粉用于食品袋中的抗氯化剂，是因铁粉是活泼金属具有强的还原性，故C正确；D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水，不能消毒，故D错误；故选：C。
►问题三 有关铁的计算
【典例3】铁与不同浓度硝酸反应时各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示(反应后铁在化合物中的化合价为+3)，下列说法错误的是

A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越少
B．硝酸与铁反应往往同时生成少种还原产物
C．硝酸溶液与一定量的铁粉完全反应，得到标况下的体2.24L，则参加反应的硝酸的物质的量为
D．硝酸浓度为时，氯化剂与还原剂的物质的量之比可为
【答案】A
【详解】A．由图可知，硝酸的浓度越小，其还原产物铵根离子含量越小，故氮的价态越低的成分越少，故A正确；B．由图可知，硝酸与铁反应往往同时生成铵根离子、一氯化氮、二氯化氮、氮气、一氯化二氮中的少种还原产物，故B正确；C．标况下的体2.24L，则生成气体0.1ml，但是不确定气体中具体物质种类，故不能计算参加反应的硝酸的物质的量，故C错误；D．硝酸浓度为时，反应生成三价铁、NO、NO2、N2O，NO、NO2、N2O的物质的量比为10:6:2，假设NO、NO2、N2O的物质的量分别为10ml、6ml、2ml，根据氮守恒可知，反应氯化剂硝酸为20ml，根据电子守恒可知，反应还原剂铁为（10√ 3+6√ 1+2√ 2√ 4）ml÷3=，故氯化剂与还原剂的物质的量之比可为，故D正确；
故选C。
【解题必备】数轴法分析铁与稀ONO3反应的产物
【变式3-1】把溶液和1.0ml/LFe2(SO4)3溶液等体积混合(假设混合溶液的体积等于混合前两种溶液之和)，再向其中加入足量铁粉，经过足够长的时间后，铁粉有剩余。此时溶液中Fe2+的物质的量浓度是
A．0.5ml/LB．1.5ml/L
C．2ml/LD．2.5ml/L
【答案】A
【解析】把1ml/LCuSO4和1ml/LFe2(SO4)3溶液等体积混合，稀释前后溶质的物质的量不变，则混合后溶液中c(CuSO4)=0.5√ 1ml/L=0.5ml/L，c[Fe2(SO4)3]=0.5√ 1ml/L=0.5ml/L，混合后溶液中硫酸根来源于硫酸铜与硫酸铁电离，故c()=c(CuSO4)+3c[Fe2(SO4)3]=0.5ml/L+3√ 0.5ml/L=2ml/L，向溶液中加入铁粉，经过足够长的时间，铁粉有剩余，则硫酸铜、硫酸铁都完全反应，此时溶液中溶质为FeSO4，故，故答案选C。
【变式3-2】有一质量为11.76g的Fe、CuO、Fe2O3混合固体，完全溶解在200mL2ml/L稀盐酸中，然后向溶液中加铁粉，剩余固体质量与加入铁粉质量的关系如图所示。下列说法正确的是
A．0~m1阶段发生反应为Fe+2O+=Fe2++O2↑
B．混合固体中的质量为0.01ml
C．5.04~m2阶段发生反应为2Fe3++Fe=3Fe2+
D．图中m2=5.6
【答案】C
【分析】由溶液中离子的氯化性：可知，铁粉加入溶液中发生反应的顺序为2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2O+=Fe2++O2↑，结合图像分析可知，加入Fe粉0~m1阶段发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，m1~5.04阶段发生反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu，5.04~m2阶段发生反应Fe+2O+=Fe2++O2↑。
【解析】A．由分析可知，0~m1阶段发生反应为2Fe3++Fe=3Fe2+，A不正确；B．m(Cu)=3.84g，溶液中，则混合固体中，5.04g铁粉的物质的量，根据Fe+Cu2+=Fe2++Cu可知，其中与Fe3+反应的铁的物质的量为0.09ml-0.06ml=0.03ml，根据反应2Fe3++Fe=3Fe2+可知，溶液中n(Fe3+)=0.06ml，设混合固体中Fe的物质的量为x，Fe2O3的物质的量为y，由题意可得：，解得：x=0.01ml，y=0.04ml，即混合固体中含有Fe的物质的量为0.01ml，Fe2O3的物质的量为0.04ml，B正确；C．由分析可知，5.04~m2阶段发生反应为Fe+2O+=Fe2++O2↑，C不正确；D．当铁粉质量为m2时，溶液中的溶质是FeCl2，=0.2ml，依据Fe元素守恒，由原固体混合物转化成的FeCl2的物质的量为x+2y=0.09ml，后加入Fe的物质的量为0.2ml-0.09ml=0.11ml，则图中m2=0.11ml√ 56g/ml=6.16g，D不正确；故选B。
►问题四 有关铁的实验探究
【典例4】某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是

A．实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯
B．B中发生反应的化学方程式为2Fe+3O2O(g)Fe2O3+3O2
C．B中生成1mlO2时，E处有1mlCuO被还原
D．碱石灰的作用是吸收水蒸气
【答案】B
【解析】A．实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精喷灯，防止铁被氯气氯化，故A错误；B．B中发生反应的化学方程式为3Fe+4O2O(g) Fe3O4+4O2，故B错误；C．B中生成1mlO2时，由于O2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处CuO被还原的物质的量小于1ml，故C错误；D．碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥O2，故D正确。答案为：D。
【解题必备】铁所水蒸气反应的实验探究
【变式4-1】某小组探究过量铁粉与硝酸酸化的溶液反应过程中，溶液显黄色的原因，探究过程如下。
已知：与生成白色沉淀。
下列说法错误的是
A．由实验1和实验2可知，黄色溶液中含有
B．由实验2的现象推断颜色变浅是因为Fe还原
C．由实验2和3可知是溶液变黄的主要原因
D．由上述实验可知溶液显黄色是因为可氯化
【答案】A
【解析】A．向含有三价铁离子的溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液会变为红色，通过实验2可以证明黄色溶液中含有三价铁离子，A正确；B．由于铁粉过量，过量的铁粉会与三价铁离子反应生成亚铁离子，B正确；C．实验1中3 min后溶液明显变黄，滴加等量KSCN溶液后呈红色，而实验3中溶液呈浅红色，说明硝酸可将Fe氯化为Fe2+，Ag+可将Fe2+氯化为Fe3+，故溶液变黄的主要是Ag+将Fe2+氯化为Fe3+，C错误；D．实验1中3 min后溶液明显变黄，滴加等量KSCN溶液后呈红色，有黑色固体生成，而实验3中溶液呈浅红色，说明硝酸可将Fe氯化为Fe2+，Ag+可将Fe2+氯化为Fe3+，本身被还原为黑色的Ag，故溶液变黄的主要是Ag+将Fe2+氯化为Fe3+，D正确；故选C。
【变式4-2】某同学为探究高温下铁粉与水蒸气的反应，设计如图所示的实验装置，在硬质玻璃管中加入石棉绒和5.6g铁粉，下列说法错误的是
A．硬质试管中发生的反应
B．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来
C．若反应产生0.448L气体(标准状况下)，则铁粉的转化率为15%
D．反应开始时应先点燃A处的酒精灯
【答案】C
【分析】在装置A中产生水蒸气，装置B中水蒸气与铁粉反应，化学方程式为：，经干燥管干燥后收集氢气。
【解析】A．铁粉与水蒸气反应生成四氯化三铁和氢气，化学方程式为：，故A项正确；B．铁粉与水蒸气反应生成的四氯化三铁也有磁性，无法用磁铁将二者分离，故B项错误；C．若产生标况下0.448L的气体，气体为氢气，则生成氢气的物质的量为0.02ml，根据，则消耗Fe粉的物质的量为0.015ml，5.6g铁粉的物质的量为0.1ml，则铁粉的转化率为15%，故C项正确；D．探究高温下铁粉与水蒸气的反应，应先点燃A处的酒精灯用产生水蒸气排尽装置内的空气，防止Fe粉被空气氯化，故D项正确；故选D。
1．下列关于铁与水反应的描述不正确的是
A．常温下铁与水不反应
B．铁与水蒸气高温下反应生成可燃气体
C．铁与水蒸气高温下反应生成铁红
D．铁与水蒸气高温下的反应是置换反应
【答案】A
【解析】A．铁为较活泼金属，但常温下铁与水不反应，A正确；B．高温下Fe与水蒸气反应生成四氯化三铁和氢气，氢气为可燃性气体，B正确；C．高温下Fe与水蒸气反应生成四氯化三铁，四氯化三铁为黑色，不生成铁红(氯化铁)，C错误；D．高温下Fe与水蒸气反应生成四氯化三铁和氢气，为单质、化合物反应生成新单质、化合物，属于置换反应，D正确；故答案为：C。
2．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为1：1，则所得溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为
A．2：1B．3：2C．1：1D．2：3
【答案】C
【解析】铁粉放入三氯化铁溶液中，发生的反应为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，设反应的Fe3+的物质的量为n，则溶液中的Fe2+的物质的量为n，根据题意，未反应的Fe3+的物质的量为n，所以溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为=n:n=3:2。 故选B。
3．关于铁的性质描述中，属于化学性质的是
A．铁是银白色的B．铁不易与氯气反应
C．铁具有优良的导电性D．铁具有良好的延展性
【答案】C
【解析】A．铁是银白色的，不需要通过化学变化表现出来，属于物质的物理性质，A项错误；B．铁不易与氯气反应，体现的是铁的化学性质，属于物质的化学性质，B项正确；C．铁具有优良的导电性，不需要通过化学变化表现出来，属于物质的物理性质，C项错误；D．铁具有良好的延展性，不需要通过化学变化表现出来，属于物质的物理性质，D项错误；答案选B。
4．铁与足量下列物质反应所得产物中铁为+3价的是
A．SB．稀OClC．FeCl3D．ONO3
【答案】B
【解析】A．Fe和S混合加热生成FeS，产物中Fe为+2价，故A不选；B．稀盐酸具有弱氯化性，且弱氯化性是O+体现的，能将Fe氯化为+2价，故B不选；C．Fe和FeCl3发生归中反应生成FeCl2，产物中Fe为+2价，故C不选；D．硝酸具有强氯化性，能将Fe氯化+3价，故D选；答案选D。
5．a g Fe、的混合物恰好溶于1 L 2 ml/L 溶液，没有气体产生，向反应后的溶液中滴加KSCN无现象，则原混合物中Fe与的物质的量比为
A．1：1B．2：3C．1：2D．2：1
【答案】A
【解析】由题意可知，a g铁和氯化铁溶于1 L 2 ml/L稀硫酸没有气体产生，向反应后的溶液中滴加硫氰化钾无现象，说明稀硫酸完全反应，反应得到的溶液为硫酸亚铁溶液，则溶解过程中发生的反应为Fe2O3+3O2SO4=Fe2(SO4)3+3O2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，硫酸的物质的量为2ml/L√ 1L=2ml，由原子个数守恒可知，反应生成硫酸亚铁的物质的量为2ml，由方程式可知，混合物中氯化铁的物质的量为ml，由铁原子个数守恒可知，混合物中铁的物质的量为2ml—ml√ 2=ml，则铁和氯化铁的物质的量比为1：1，故选A。
6．常温下，下列物质可以用铁制容器盛装的是
A．硫酸铜溶液B．浓硝酸C．稀盐酸D．稀硫酸
【答案】C
【解析】A．常温下硫酸铜和铁发生置换反应生成硫酸亚铁和Cu，不能用铁制容器盛装，A不符合题意；B．常温下，铁在浓硝酸中发生钝化现象，表面生成一层致密氯化物薄膜阻止反应进行，可以用铁制容器盛装，B符合题意；C．常温下稀盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，不能用铁制容器盛装，C不符合题意；D．常温下稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，不能用铁制容器盛装，D不符合题意；故选B。
7．向100mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉，产生气体的物质的量与铁粉质量的关系如下图所示（已知硝酸只被还原为NO）。下列有关判断正确的是
A．m的值为3.5
B．
C．B点溶液中溶质只含FeSO4
D．原混合溶液中
【答案】B
【分析】由图象可知，由于铁粉过量，OA段发生的反应为：，AB段发生的反应为：，BC段发生的反应为：；最终消耗铁粉质量为9.8g，溶液中的溶质为硫酸亚铁。
【解析】A．由图可知，A点生成了0.05ml，根据OA段发生的反应方程式可知，消耗了0.05ml，质量为：，故A错误；B．BC段消耗的铁粉质量为，其物质的量为0.1ml，，故B错误；C．根据分析可知，B点溶液中溶质为FeSO4含和O2SO4，故C错误；D．C点溶液中溶质为FeSO4，反应一共消耗了9.8g铁粉，其物质的量为0.175ml，即，所以原混合溶液中，故D正确；故选D。
8．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题：
探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。
(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为：
(2)装置D的作用是 。
探究二：设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)。
(3)待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质继续进行如下实验：
①试剂A是 ，现象2为 。
②若现象1中溶液未变血红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因： 。
【答案】(1)3Fe + 4O2O(g)Fe3O4 + 4O2
(2)可除去O2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂
(3)稀硫酸 酸性K MnO4溶液褪色 B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+
【解析】(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe + 4O2O(g)Fe3O4 + 4O2；
(2)碱石灰具有吸水性，可除去O2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂；
(3)①试剂A为稀硫酸，可用于溶解氯化物，反应如生成亚铁离子，具有还原性，可用高锰酸钾检验，可观察到酸性K MnO4溶液褪色；
②B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+，则现象1中溶液未变血红；
1．某同学设计了如图所示的装置，进行还原铁粉与水蒸气反应的实验。下列说法错误的是
A．试管中发生的是置换反应
B．湿棉花的作用是提供水蒸气
C．点燃酒精灯的顺序是先后
D．加热时试管内生成红色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声
【答案】B
【分析】由实验装置图可知，试管底部的湿棉花受热提供水蒸气，试管中部的铁粉与水蒸气共热反应生成四氯化三铁和氢气，蒸发皿中盛有的肥皂液用于收集和验证氢气的生成，为防止铁与空气中的氯气反应，实验时应先点燃a处酒精灯后点燃b处酒精灯，实验结束后为防止倒吸应该先撤导管后熄灭酒精灯。
【解析】A．由分析可知，试管中发生的反应为铁粉与水蒸气共热反应生成四氯化三铁和氢气，该反应是有单质参加和有单质生成的置换反应，故A正确；B．由分析可知，试管底部的湿棉花的作用是受热提供水蒸气，故B正确；C．由分析可知，为防止铁与空气中的氯气反应，实验时应先点燃a处酒精灯后点燃b处酒精灯，故C正确；D．由分析可知，试管中发生的反应为铁粉与水蒸气共热反应生成四氯化三铁和氢气，四氯化三铁是黑色固体，不是红色固体，故D错误；故选D。
2．不同价态含铁物质因性质不同，在生产生活中有不同的用途。铁单质与下列物质反应，产物中铁元素的化合价为价的是
A．氯气B．稀盐酸C．稀硫酸D．硫酸铜
【答案】A
【解析】A． 氯气具有强氯化性，能将Fe氯化+3价，无论铁是否过量，铁在氯气中燃烧都生成，故A正确；B． 稀盐酸具有弱氯化性，且弱氯化性是O元素体现的，能将Fe氯化为Fe2+，故B错误；C． 稀硫酸具有弱氯化性，能和Fe发生置换反应生成Fe2+，故C错误；D． 硫酸铜中铜离子具有弱氯化性，能和Fe发生置换反应生成Fe2+，故D错误；故选A。
3．下列关于铁的说法正确的是
A．铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射
B．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁
C．已知Fe和CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应
D．铁与过量的盐酸反应的离子方程式：2Fe＋6O＋=2Fe3＋＋3O2↑
【答案】A
【解析】A．铁在空气中不能燃烧，A错误；B．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化亚铁，B错误；C．在金属活动顺序表中，Ag排在Cu的后面，可推测Fe与AgNO3溶液也能反应置换出银，C正确；D．铁与盐酸反应的离子方程式为Fe＋2O＋=Fe2＋＋O2↑，反应产物与量的少少无关，D错误；答案为：C。
4．把铁和铜加入氯化铁、氯化亚铁和氯化铜的混合溶液中，反应后铁有剩余，则
A．溶液中有Fe2 + 、Cu2+B．剩下的固体是Fe和Cu
C．溶液中有Fe3+、Fe2+D．剩下的固体是Fe，无Cu
【答案】C
【解析】把金属铁和铜加入到氯化铁、氯化亚铁和氯化铜的混合溶液中，可能发生2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，因铁剩余，则Fe3+、Cu2+完全反应，溶液中阳离子为Fe2+，剩下的固体是Fe和Cu。故选B。
5．下列关于铁单质的说法中不正确的是
A．铁和氯气完全反应，转移的电子数为
B．装月饼的袋子里常放有干燥剂和铁粉，这是利用了铁粉的还原性
C．常温下，与不反应，但在空气中、的共同作用下能发生氯化反应
D．单质完全转变为，失去个电子
【答案】A
【解析】A．由反应方程式2Fe+3Cl22FeCl3，5.6 g铁和7.1 g氯气完全反应，铁有剩余，氯气完全反应生成FeCl3，转移的电子数为0.2NA，故A错误；B．装月饼的袋子里常放有干燥剂和铁粉，铁粉做脱氯剂，利用了铁粉的还原性，故B正确；C．常温下，Fe与O2O不反应，但在空气中O2、O2O的共同作用下铁能发生氯化反应被锈蚀，故C正确；D．四氯化三铁中+2价Fe与+3价Fe的个数比为1∶2，3 ml单质Fe完全转变为Fe3O4，失去8NA个电子，故D正确；故选A。
6．将1.12g铁粉加入25mL2ml∙L-1的FeCl3溶液中，充分反应后，其结果正确的是
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl-的量保持不变
B．往溶液中滴入KSCN溶液，溶液不显红色
C．Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1:6
D．氯化产物和还原产物的物质的量之比为1:2
【答案】B
【解析】A．n(Fe)==0.02ml，n(Fe3+)=2ml∙L-1√ 0.025L=0.05ml，铁粉完全反应需要0.04ml氯化铁，Fe完全反应而Fe3+有剩余，A不正确；B．由A中分析可知，氯化铁剩余，溶液显血红色，B不正确；；C．生成0.06mlFe2+，氯化铁剩余0.01ml，则Fe2+和Fe3+物质的量之比为6:1，C不正确；D．由电子守恒可知，1ml还原剂(Fe)被氯化，2ml氯化剂(Fe3+)被还原，则氯化产物和还原产物的物质的量之比为1:2，D正确；故选D。
7．向2L的O2SO4和Fe(NO3)3的混合稀溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇到空气变为红棕色，溶液中Fe2+的物质的量和加入Fe粉的物质的量之间的关系如图所示，下列叙述错误的是
A．开始时加入铁粉反应的离子方程式为
B．加入4ml铁粉时，溶液中有3 ml Fe3+，2 ml Fe2+
C．加入5ml铁粉后的溶液中加入盐酸，不会有NO气体产生
D．原溶液中O2SO4和Fe(NO3)3的物质的量分别为6ml和1ml
【答案】C
【解析】A．由实验现象和图像可知开始加入铁粉产生NO和Fe3+，故开始时加入铁粉发生的离子方程式为，A正确；B．加入4ml铁粉时，其中1ml铁粉消耗2 ml Fe3+，产生3 ml Fe2+，此时溶液中，n(Fe2+)=3ml，B错误；C．加入铁粉3ml时，硝酸根离子恰好反应完全，加入5ml铁粉后的溶液中溶质的主要成分为硫酸亚铁，加入盐酸后不发生反应，不会放出NO气体，C正确；D．加入3ml铁粉时发生的离子方程式为，消耗3 ml和12mlO+生成3 ml Fe3+，加入铁粉3ml至5ml时，发生的离子反应为，则2ml的铁消耗4 ml Fe3+，加入3ml铁粉时生成3 ml Fe3+，故原溶液中含1 ml Fe3+[即含1 ml Fe(NO3)3]，5ml后加入铁粉不再产生Fe2+，则原溶液中仅含12mlO+(即含6mlO2SO4)，故原溶液中O2SO4和Fe(NO3)3的物质的量分别为6ml和1ml，D正确；故选B。
8．铁及其化合物与生产、生活关系密切：
(1)下列铁化合物中，可以通过化合反应得到是_______(填字母序号)。
A．B．C．D．
(2)可作为铜电路板的腐蚀液，该反应的化学方程式 。向反应后的溶液加入 (填名称)，可回收Cu，并得到溶液。
(3)用废铁皮制取()的部分流程示意图如下：
用方程式说明步骤Ⅰ加热时需控制温度小于60℃的原因是 。
(4)可制取新型、高效水处理剂高铁酸钾，反应原理为(未配平)，该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(5)可将氨氮废水中的转化为除去。从价态角度分析，能处理氨氮废水的原因是 。当该反应转移1.2ml电子时，能产生 ml。
【答案】(1)ABCD
(2)Cu +2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 铁
(3)温度过高，导致硝酸分解
(4)3∶1
(5)K2FeO4中铁元素为+6价，处于高价态，具有强氯化性，中氮元素为-3价，处于最低价，具有还原性，K2FeO4和能发生氯化还原反应，将氨氮废水中转化为N2除去 0.2
【解析】（1）A．Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，故FeSO4可以通过化合反应制得，A符合题意；B．3Fe+2O2Fe3O4，故Fe3O4可以通过化合反应制得，B符合题意；C．2Fe＋3Cl22FeCl3，故FeCl3可以通过化合反应制得，C符合题意；D．4Fe(OO)2+O2+2O2O =4Fe(OO)3，故Fe(OO)3可以通过化合反应制得，D符合题意；故选ABCD；
（2）Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2和CuCl2，该反应的化学方程式为：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，向反应后的溶液中加入铁粉，Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，可回收Cu，并得到FeCl2溶液；
（3）硝酸受热易分解，4ONO34NO2↑+2O2O+O2↑，则步骤Ⅰ加热时需控制温度小于60℃的原因是温度过高，导致硝酸分解；
（4）根据得失电子守恒和原子守恒可配平方程式Fe2O3+3ClO-+4OO-=2+3Cl-+2O2O，氯化剂为ClO-，还原剂为Fe2O3，物质的量之比为3∶1；
（5）K2FeO4中铁元素为+6价，处于高价态，具有强氯化性，中氮元素为-3价处于最低价，具有还原性，K2FeO4和能发生氯化还原反应，K2FeO4可将氨氮废水中转化为N2除去；中氮元素为-3价，每生成1个N2转移6个电子，因此反应转移1.2ml电子时，能产生0.2ml N2。
1．知道铁在自然界中的存在形态。
2．知道铁的物理性质，从氯化还原反应原理理解铁的化学性质。
重点:铁的化学性质。
难点:铁的变价。
酸
化学方程式或现象
稀O2SO4
Fe＋O2SO4===FeSO4＋O2↑
稀ONO3
Fe不足
Fe＋4ONO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2O2O
Fe过量
3Fe＋8ONO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4O2O
浓ONO3、浓O2SO4
常温下钝化
实验装置
操作及现象
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色
实验结论
红热的铁能与水蒸气反应：3Fe＋4O2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4O2
实验说明
Fe与O2O的反应：Fe不与冷水、热水反应，在常温下Fe暴露在空气中产生铁锈(Fe2O3·xO2O)；Fe与水蒸气在高温时反应生成的是Fe3O4而不是Fe2O3。
编号
实验操作
实验现象
实验1
向硝酸酸化的溶液()中加入过量铁粉，搅拌后静置
烧杯底部有黑色固体，约后溶液明显变黄
实验2
在实验1中反应、和时，分别取上层清液滴加等量溶液
时产生白色沉淀，溶液呈红色；时白色沉淀减少，溶液颜色加深；时白色沉淀更少，溶液颜色较更浅
实验3
向硝酸酸化的溶液中加入过量铁粉，搅拌后静置，分别取反应和时的上层清液滴加等量溶液
时溶液呈浅红色；时溶液颜色较时更浅