《2021新版学案 新教材人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料 学案讲义（知识点汇总及配套习题）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021新版学案 新教材人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料 学案讲义（知识点汇总及配套习题）（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 铁 金属材料第一节铁及其化合物- 1 -第1课时铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物- 1 -第2课时铁盐和亚铁盐- 13 -第3课时利用“价态二维图”认识铁及其化合物的关系- 20 -第二节金属材料- 26 -第1课时合金- 26 -第2课时物质的量在化学方程式计算中的应用- 37 -实验活动2 铁及其化合物的性质- 45 -第一节铁及其化合物第1课时铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物一、铁的性质1铁的物理性质铁有延展性和导热性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。铁能被磁体吸引。2铁的化学性质(1)铁与氧化性较弱的氧化剂(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。(2
2、)铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去3个电子生成3价铁的化合物。(3)红热的铁能与水蒸气发生反应，生成四氧化三铁和氢气。化学方程式：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。二、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4纯净物俗称铁红磁性氧化铁颜色和状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁的价态2价3价2价、3价水溶性不溶不溶不溶与盐酸反应(离子方程式)FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O三、铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色和溶解性白色固体,不溶于水红褐色固体,不溶于水稳定性在空气中易转化为Fe(OH)32Fe(OH)
3、3Fe2O3+3H2O与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O制备Fe2+2OH-=Fe(OH)2Fe3+3OH-=Fe(OH)3转化化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3现象白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色1判断下列说法是否正确：(1)在工业中需要炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁()提示：自然界中的陨铁中存在铁单质。(2) Fe在纯净氧气中燃烧生成黑色的Fe2O3()提示： Fe在纯净氧气中燃烧的产物为Fe3O4。(3) Fe3O4中铁的化合价有2和3价，为混合物()提示： Fe3O4中铁的化合
4、价有2和3价，但 Fe3O4是纯净物。(4) Fe(OH)2易转化为Fe(OH)3，表现强氧化性()提示： Fe(OH)2易转化为Fe(OH)3，表现强还原性。2教材中“思考与讨论”：“白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化”，在实验室中，怎么除去溶液中的氧气呢？提示：将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去其中的氧气。3杜甫是唐代伟大诗人，他的代表作之一自京赴奉先县咏怀五百字中有句千古名句：“朱门酒肉臭，路有冻死骨。”这里为何称为“朱门”呢？提示：古代王公贵族的住宅大门用氧化铁漆成红色，表示尊贵，称为“朱门”，后来借指豪富人家。铁及其氧化物的性质材料一：铁陨石在化学成分上除Ni和Fe外，还含有C
5、o、S、P、Cu、Cr、Ga、Ge和Ir等元素。有少数铁陨石还含有硅酸盐包体。铁陨石与地球岩石十分相似，所以一般很难鉴别。材料二：从上世纪70年代开始，珍品陨石的价格就已经与黄金相差无几。 陨石最终的价值高低，要综合陨石的材质、结构、纹理等一起来评定，稀有陨石则可达到每克万元以上。 探究铁的性质1铁陨石可以应用磁铁检验法，说明单质铁具有哪些性质？提示：说明铁具有可以被磁铁吸引的性质。2铁陨石中主要含有Fe和Ni，若取少量陨石，加入足量的稀盐酸，你会观察到哪些现象(假设铁陨石的其他成分不与盐酸反应)？请写出相关的化学方程式。提示：现象：部分固体溶解，有气泡冒出；化学方程式：Fe2HCl=FeCl
6、2H2；Ni2HCl=NiCl2H2。3某化学兴趣小组讨论：金属钠可以与水剧烈反应，生成氢气与氢氧化钠，那么金属铁是否可以与水反应呢？如果反应会生成氢气吗？针对问题，该小组设计出如下的实验装置进行探究。方法方法一(实验改进)方法二实验装置气体检验用小试管C收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了H2用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2实验结论铁可与水蒸气反应，生成的气体为H2化学方程式3Fe4H2O(g)Fe3O44H2方法二中湿棉花的作用提供反应所需水蒸气 掌握铁的氧化物的性质1阿尔法磁谱仪又译为反物质太空磁谱仪，我国科学家为磁谱仪倾注了大量心血，磁谱仪已随航天飞船升入太
7、空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是FeO、Fe2O3、Fe3O4中的哪一种？提示：Fe3O4。制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的各种化合物中，只有Fe3O4是具有磁性的物质，其他均不具有磁性。2“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。都是由黏土烧制的砖瓦(黏土中含有铁元素)，有的是黑色的，有的却是红色的，请分析其颜色不同的原因？提示：砖瓦显黑色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成黑色的FeO与Fe3O4。砖瓦显红色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成红棕色的Fe2O
8、3。铁的还原性Fe只有还原性，可以被氧化成Fe2或Fe3。(1)FeFe2(2)FeFe3O4(3)FeFe32Fe3X22FeX3(X代表F、Cl、Br)【思考讨论】从氧化还原反应的角度，分析FeO、Fe2O3、Fe3O4的氧化性和还原性。提示：FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，2价的铁均被氧化成3价。【典例】类比是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测的说法中正确的是()A已知Fe与O2能直接化合生成Fe3O4，推测C
9、u与O2可直接化合生成Cu3O4B已知Na与H2O反应生成 NaOH和H2，推测Fe与H2O反应生成Fe(OH)2和H2C已知Fe能与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应D已知Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应【解题指南】解答本题需要注意以下两个方面：(1)金属钠及铁的化学性质；(2)钠的金属活动性(还原性)比铁强。【解析】选C。Fe与O2在点燃的条件下反应生成Fe3O4，Cu与O2反应生成CuO，故A错误；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；Fe是活泼金属，能把金属活动性顺序中位于其后的金属离子从其盐溶液中置换出来，故C正确；Na在常温下
10、能与H2O反应，但是Fe与水在常温下不反应，故D错误。上题中，若将金属钠加入氯化亚铁溶液中，是否会置换出铁单质？(关键能力分析与推测)提示：不会。钠与溶液中的水反应生成氢氧化钠与氢气，氢氧化钠与氯化亚铁溶液反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁沉淀最终被氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀。【误区警示】铁与其他物质反应易错点(1)铁在空气中不能燃烧；(2)铁在纯净的氧气中可以燃烧，其产物为Fe3O4，不是Fe2O3。(3)铁与酸反应不一定都生成Fe2，铁与弱氧化性酸相遇时生成Fe2，与强氧化性酸相遇时生成Fe3。某学习小组进行了如图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是()A.甲同学认为试管b中收
11、集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰B乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应D丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色【解析】选C。在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰，A正确；乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁，B正确；铁与水不反应，应该是水蒸气，C错误；丁同学认为用盐酸溶解固体生成物得到氯化亚铁和氯化铁的混合溶液，溶液带有颜色，D正确。【补偿训练】如图所示，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，可完成高温下Fe
12、与水蒸气反应的实验。回答下列问题：(1)写出有关反应的化学方程式：_。(2)干燥管C中盛放的药品是_，作用是_。(3)在D处画出用简单方法(用试管)收集氢气的装置图(所需其他仪器自选)。(4)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置的主要作用是_；圆底烧瓶底部放入几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_。(5)实验开始时应先点燃_，理由是_。【解析】(1)书写化学方程式时，应注意H2O的状态与产物的成分。(2)应选固体干燥剂。(3)应采用向下排空气法收集，注意导管伸入的位置。(4)通过加热圆底烧瓶中的水获得水蒸气。(5)实验时，应先加热圆底烧瓶，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再加热硬质玻璃管，防止铁粉被空气中的氧气
13、氧化。答案：(1)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2(2)碱石灰(或无水CaCl2等)除去H2中的水蒸气(3)如图所示(注意用向下排空气法，导管伸入试管底部)(4)为反应提供持续不断的水蒸气防止液体暴沸(5)酒精灯先点燃酒精灯，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再点燃酒精喷灯，防止Fe与O2反应第五套人民币100元纸币对老版人民币部分图案做了适当调整，对整体防伪性能进行了提升。采用了磁性全埋安全线，采用了特殊磁性材料和先进技术，其特殊磁性材料中含有一种金属氧化物，它在磁码识别器上有磁性信号反应，机读性能更好。(1)该金属氧化物是_(写化学式)。(2)糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋，
14、其作用是吸收氧气，使食物因缺氧而不变质，从而长期保存食品。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气，最终产物是Fe2O33H2O。有关反应方程式如下：a2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2b4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3c2Fe(OH)3=Fe2O33H2O铁脱氧剂使用后最终的颜色为_。以上反应中，属于氧化还原反应的是_(填编号)。反应b的还原剂是_(填化学式)。(3)近年来，我国以铁矿石为原料的产业发展迅猛，磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等都得到了大力开发。赤铁矿的主要成分是_。工业上用焦炭和赤铁矿为原料炼铁，写出反应的化学方程式_。【解析】(1)根据信息，人民币采用的特殊
