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第20讲 铁单质
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知识精讲
一、铁的冶炼
1. 冶炼方法：用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
2.高炉炼铁
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
其中生成CO的反应是
C+O2CO2
CO2+C2CO
二、铁的物理性质及铁元素的存在
1.铁的物理性质
①铁是一种有金属光泽的银白色金属，粉末为黑色。
②铁有良好的导热性和延展性。
③铁能导电，但其导电性不如铜和铝。
④铁能被磁铁吸引。
2.铁元素在自然界的存在形态
①游离态：陨铁中的铁以单质形态存在
②化合态：以＋2价和＋3价化合物的形态存在
三、铁的化学性质
思考与交流：回顾所学知识，铁可以与哪些物质发生化学反应？反应前后铁的化合价变化有何异同？
1.铁与非金属反应
①Fe与O2：3Fe＋2O2Fe3O4 （剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体）
②Fe与Cl2：2Fe＋3Cl22FeCl3 （产生棕黄色的烟）
③Fe与S：Fe＋SFeS
2. Fe与非氧化性酸反应：Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑
3. 与盐溶液（如硫酸铜）反应： Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu
铁与氧化性较弱的氧化剂（如硫、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；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。
4.Fe与水蒸气反应
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＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
资料卡片——人体中的铁元素
铁在成人体中的含量为4~5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。
为了满足生理需要，成人每天铁的适宜摄入量为15~20mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。一般蔬菜中铁的含量较少，吸收率也低，但我国膳食中一般食用蔬菜量很大，仍为铁的重要来源。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施，以减少缺铁性贫血问题的发生。
对点训练
题型一：高炉炼铁
【例1】（2021·安徽·定远县育才学校）高炉炼铁中存在反应：3CO+Fe2O33CO2+2Fe。下列说法正确的是
A．Fe2O3是氧化剂 B．Fe是氧化产物
C．CO2是还原产物 D．CO既不是氧化剂又不是还原剂
【变1】（2020·陕西·榆林十二中）高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是
A．铁 B．氮 C．氧 D．碳
题型二：铁的物理性质
【例2】（2020·黑龙江·宾县第二中学高一月考）下列关于铁的叙述中错误的是
A．纯净的铁是光亮的银白色金属
B．铁能被磁体吸引
C．铁是地壳中含量最多的金属元素
D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具
题型三：铁的化学性质
【变3-1】（2021·全国·高一课时练习）在一定条件下，下列物质能将铁元素从0价转变为+3价的是
A．氯气 B．硫酸铜溶液 C．盐酸 D．氢氧化钠
【变3-3】（2021·全国·高一课时练习）如图转化过程中错误的是
A．① B．② C．③ D．④
【例4】（2021·陕西·蒲城县教学研究室高三期中）我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是
A．“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性
B．“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈
C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化
D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁
【变5】（2021·江苏江苏·高一月考）在实验室制备下列物质中，理论正确、操作可行、环境友好的是
A．CCOCO2Na2CO3
B．FeFe2(SO4)3溶液Fe(OH)3溶液
C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
题型四：铁与水蒸气反应的实验探究
【变6-2】（2020·江西·贵溪市实验中学高一月考）下图是铁粉和水蒸气反应的实验装置示意图。
(1)写出该反应的化学方程式___________
(2)实验中，D处排出的气体几乎点不着，已知该装置不漏气，使用的各种药品没有质量问题，你认为气体点不着的可能原因是(说出一点即可)：___________
(3)将46g金属钠投入到500ml 5mol/L 盐酸溶液中，计算生成的氢气(标准状况下)的体积为：___________
(4)甲乙两烧杯中各有100ml 3mol/L的HCl和NaOH，向烧杯中分别加入等质量的铝粉生成气体体积比为甲：乙=1：2，铝的质量为：___________
题型五：铁的相关计算
【变7-2】（2021·山东·招远市第二中学高一月考）将11.5g钠、28g铁分别放入1L浓度为0.4的盐酸中，下列说法正确的是
A．钠与盐酸反应比铁剧烈，且产生的气体多
B．铁与盐酸反应比钠剧烈
C．铁与盐酸反应产生的气体多
D．反应结束时产生的气体一样多
【变7-4】（2021·全国·高一专题练习）250mL 2mol/L的稀盐酸与一定量的铁屑充分反应，铁屑全部溶解，生成标准状况下1.12L的氢气，则参加反应的铁屑的质量是
A．2.8g B．5.6g C．11.2g D．78.4g
提分特训
【题1】（2021·江苏无锡·）在工业炼铁过程中，炼铁高炉内部的不同区域发生不同的反应。其中不属于氧化还原反应的是
A．
B．
C．
D．
【题2】（2019·安徽宿州·高一期中）下列关于铁的说法正确的是
A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属
B．铁在硫蒸气中燃烧生成
C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化
D．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在
【题3】（2022·河南·唐河县文峰高级中学高一月考）下列说法中正确的是
①钠在空气中燃烧生成白色的氧化钠
②钠投入硫酸铜溶液中有红色的铜析出
③过氧化钠可在防毒面具中做供氧剂
④铁丝在氯气中燃烧生成棕色的
⑤钠、氢气在氯气中燃烧都能产生白烟
A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤
【题4】（2021·山东·枣庄八中高一月考）下列实验现象描述正确的是
A．氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白色烟雾
B．金属钠在氯气中燃烧，发出黄色火焰，产物溶于水产生无色气体
C．铁丝在氯气中燃烧，产生红棕色的烟，产物溶于水得浅绿色溶液
D．铜在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，产物溶于水得蓝绿色溶液
【题5】（2020·湖南·常德市一中高一月考）将18.6 g铁、锌混合物，加入到200 mL某浓度的稀硫酸中，恰好完全反应，在标准状况下生成氢气6.72 L。求：
(1)混合物中铁的质量_____________。
(2)原稀硫酸的物质的量浓度______________。
【题6】（2021·四川成都·高一期末）某小组设计如下实验探究铁与水蒸气反应(夹持装置省略)。
回答下列问题：
(1)写出铁和水蒸气反应的化学方程式，并用双线桥表明电子转移的方向和数目___________；试管2的作用是___________。
(2)酒精灯与酒精喷灯点燃顺序为___________，理由是___________。
(3)通过点燃试管3中产生的肥皂泡，来检验生成的气体，肥皂液的作用是___________。
(4)检验反应后的固体是否存在Fe3O4，引起小组成员争论：
①甲同学认为可以使用化学方法，先用足量盐酸溶解，再分别检验Fe2+和Fe3+。大家认为该方法不合理，请写出至少1条理由___________；
②乙同学认为可以利用Fe3O4的磁性检验。由于铁粉和生成的Fe3O4难以分离鉴别，乙同学查阅资料之后，用极细钢丝网代替铁粉进行实验。在实验前后分别剪下少量钢丝，用铁片靠近钢丝，观察到___________现象，证明了反应后的固体中含有Fe3O4。
【题7】（2021·甘肃·天水市第一中学高一开学考试）A~J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体.它们的相互转化关系如下图所示。
请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：B_______ D_______ I_______ J_______
（2）反应①②③④中属于置换反应的是_______(填序号)
（3）写出反应④的化学方程式_______
（4）写出反应②的离子方程式_______(澄清石灰水过量)
（5）写出反应⑤的离子方程式_______
提分作业
【练1】（2021·山西·长治市第一中学校）高炉炼铁的主要反应为，下列对该反应的说法正确的是
A．是氧化剂 B．中碳元素被还原
C．的化合价升高 D．该反应是置换反应
【练2】（2020·上海市奉贤区奉城高级中学高二期末）下列关于铁的物理性质，叙述不正确的是（ ）
A．铁具有良好的延展性 B．铁是热和电的良导体
C．铁是黑色的固体 D．铁能被磁化
【练3】（2020·全国·高一课时练习）下列关于铁的叙述错误的是
A．纯净的铁是光亮的银白色金属
B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性
C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳的铁有游离态也有化合态
D．纯铁的抗蚀能力相当强，在干燥的空气里不易被氧化
【练4】（2021·山东·枣庄市第三中学高一月考）下列物质不能由对应的两种单质直接化合制备的是
A． B． C． D．
【练5】（2021·吉林·长春外国语学校高一期末）我国宋代的药物著作《开宝本草》中记载了铁华粉的制法：“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上生衣，铁华成矣。”由此判断铁华粉是指
A．铁粉 B．氢氧化亚铁 C．氢氧化铁 D．醋酸亚铁
【练6】（2021·陕西·洋县中学高一月考）铁片加入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加的是
A．硫酸铜溶液 B．氯化钠溶液 C．盐酸 D．硝酸银溶液
【练7】（2021·全国·高一课时练习）铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下能与多种物质发生化学反应。
(1)反应①的化学方程式为_______。
(2)反应②的化学方程式为_______。
(3)反应③的化学方程式为_______。
【练8】（2020·四川·攀枝花市第十五中学校高一月考）某探究小组采用下图所示装置进行Fe粉与水蒸气的反应。
(1)实验前检查装置气密性的方法为______________。
(2)检验实验中生成气体的实验操作是_____________。
(3)写出试管中发生的化学反应方程式______________。_
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