Цели урока: рассмотреть положение железа в ПСХЭ Д.И.Менделеева, строение атома железа, возможные степени окисления железа в соединениях, познакомиться с распространенностью железа, его соединениями в природе, значением железа для человека, изучить физические и химические свойства данного элемента.
Оборудование: ПСХЭ Д.И.Менделеева, электрохимический ряд напряжения металлов, коллекция “Соединения железа в природе”, коллекция “Сталь и чугун”, реактивы: железо металлическое (Fe), разбавленная соляная кислота (HCl), сульфат меди (CuSO4), серный порошок (S).
Ход урока
Урок начинается с рассказа-легенды “Пир Соломона”, которую приготовил дома один из учеников.
Пир Соломона (легенда)
Рассказывают, что после окончания строительства Иерусалимского храма мудрый царь Соломон устроил пир, на который пригласил всех участников строительства. Стенографические записи речей, произнесенных на этом торжестве, не сохранились. Но говорят, что в разгар пиршества царь вдруг спросил:
— Ну, а кто же у строителей самый главный? Без кого нельзя было бы построить наш чудо-храм?
Поднялся каменщик и сказал:
— Конечно я – главный! Мы, каменщики – выложили весь храм по кирпичику. Какие стены, своды, арки, фундамент! Храм – это, безусловно, мы!
— Это не так, – возразил плотник, – ведь, если бы не было наших лесов, каменщики никогда бы не смогли построить храм. А наши стропила? Они из лучшего ливанского кедра!
А паркет из пальмовых дощечек? Конечно, основа храма каменная, но без нашей работы это был бы не храм, а ободранные голые стены!
— Оба вы хвастуны! – закричал землекоп. – Хотел бы я знать, как можно построить храм, не вырыв под него котлован. Да ваш храм слетел бы от первого порыва ветра! Конечно, мы, землекопы, и есть главные строители храма!
Высказывали свое мнение и представители других специальностей. И каждый утверждал, что именно его роль была первостепенной.
Но царь Соломон недаром был прозван мудрым. Подозвав к себе каменщика, он спросил:
— Кто делал твой инструмент?
— Конечно, кузнец, – ответил удивленный каменщик.
— А твой? – спросил царь у плотника.
— Кузнец, – не задумываясь, ответил тот.
— А твои лопату и кирку? – поинтересовался Соломон у землекопа.
— Кузнец.
Тогда царь встал, подошел к угловому столику и вывел на середину зала скромного, закопченного человека в кожаном переднике.
— Вот он, главный строитель храма! – воскликнул Соломон.
Он усадил кузнеца на возвышение рядом с собой и поднес ему хорошую чарку вина!
В этой легенде отразилось значение, которое издревле имело железо в жизни человека.
Учитель: И так, ребята, сегодня мы будем изучать железо – элемент № 26 ПСХЭ Д. И. Менделеева. Познакомимся с планом урока (написан заранее на доске):
- Положение железа в ПСХЭ Д. И. Менделеева.
- Строение атома железа.
- Степени окисления железа.
- Распространенность в природе.
- Соединения железа в природе.
- Слово о железе:
- Физические свойства железа.
- Химические свойства железа.
а) Ферсман “Великий труженик”.
б) Стихотворение о железе.
в) Роль железа в годы ВОВ.
1. Положение железа в ПСХЭ Д. И. Менделеева.
Работа с периодической системой Д. И. Менделеева. Эвристическая беседа. Отвечаем на вопросы. Элемент № 26. Охарактеризуйте положение элемента в ПСХЭ.
Учитель: Акцентирую внимание учащихся, что данный элемент находится в побочной подгруппе периодической системы, в отличии от всех других элементов металлов, ранее изученных.
2. Строение атома железа изобразить на доске.
.+26Fe 2)8)14)2) |
Обращаю внимание учащихся, что данный элемент имеет незавершенный энергетический уровень, т.е. застраиваются до 18 – третий энергетический уровень
Исходя из строения атома написать:
Электронная формула железа
1S22S22P63S2Р63Д64S2
Изобразить графическую формулу железа
3. Степени окисления.
Определяем степени окисления Fe (Акцентирую внимая учащихся на том, что элемент находится в побочной подгруппе). Какая степень окисления может быть у железа?
Дополняю учащихся, что у железа может быть ещё степень окисления +3. Констатирую, что элементы побочных подгрупп имеют, как правило, несколько степеней окисления. Пример тому железо.
Далее даем ответ на четвертый вопрос плана.
Делает сообщение один из учащихся, заранее получивший задание подготовить данный вопрос.
4. Распространенность железа в природе.
Железо - один из самых распространенных в природе элементов. В земной коре его массовая доля составляет 5,10%, и оно уступает лишь кислороду, кремнию и алюминию. Много железа содержится и в небесных телах, что установлено методом спектрального анализа. В образцах лунного грунта, которые доставила советская автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в не окисленном металлическом состоянии.
Железо входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа 30-70%. Однако с развитием техники становится возможным использование горных пород и с меньшим содержанием железа. Основными железными рудами являются магнитный железняк (основной компонент – магнетит Fe3O4), красный железняк (содержит гематит Fe2O3), бурый железняк (содержит различные гидроксиды железа (III), например гидрогетит Fe2O3 • Н2О), шпатовый железняк (содержит минерал сидерит FeCO3). Железорудные месторождения имеются на всей территории нашей страны. Наиболее богатые месторождения в европейской части бывшего СССР: Курская магнитная аномалия, Криворожский железорудный бассейн. Крупные месторождения железных руд находятся также на Урале, в Казахстане, Западной Сибири.
5. Соединение железа в природе.
Следующий ученик рассказывает о соединениях железа в природе и демонстрирует коллекцию “Соединения железа в природе”.
На доске заранее записаны формулы основных природных соединений железа:
Fe3O4 – магнитный железняк (магнитит)
Fe2O3 – красный железняк (гематит)
Fe2O3•H2O – бурый железняк (лимонит)
FeCO3 – шпатовый железняк (сидерит)
На местах ребята записывают в тетради формулы и названия.
Урок продолжают выступления учеников о значение железа в жизни человека.
6. Слово о железе.
а) “Что будет, если железо исчезнет на земле?”.
а) Высказывание академика А.Е. Ферсмана.
А задумывался ли кто-нибудь из вас, что было бы, если все железо исчезло на земле и не осталось бы ни одного грамма этого элемента?
“...На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей... не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла.
Разрушение ураганом прошло бы по всей земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой. Впрочем, человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события. Потерять все железо — пять тысячных процента своего веса — было бы для него смертью!” Эту картину нарисовал академик А. Е. Ферсман.
б) Стихотворение “железо”
Под призывный звон кольчуги
О железе, как о друге,
Каждый вспомнит и не раз.
Сколько силы в нем сокрыто:
Вилки, чайники, корыто,
И ведро, и даже таз!
Инструменты и машины,
Сталь, чугун оно дает,
Потому, не без причины,
Его очень уважает
Весь химический народ!
В клетках и морских глубинах,
Жизнь дает гемоглобину,
Кислород в крови храня.
Все сидящие здесь в зале
Вряд ли бы существовали,
Если б не было железа,
То бы не было меня!
Учитель: В свое время алхимики обозначали металл железа следующим знаком >, что означало щит и меч и соответствовало ему планета Марс (планета войны).
в) Железо в годы ВОВ.
Сейчас, накануне Дня победы (урок проведен 03.05.07г.), послушаем какую роль сыграл данный металл в годы ВОВ.
Колоссальная масса железа истрачена на земном шаре в ходе войн. Только за Первую мировую войну было израсходовано не менее 200 млн. тонн стали. За Вторую мировую - примерно 800 млн. тонн. За последние три года войны было произведено 660 тыс. орудий, 1 млн. 350 тыс. ручных и станковых пулеметов, около 6 млн. автоматов. Более 90% всех металлов, которые использовались в Великой Отечественной войне, приходится на железо. Железо – главная составная часть чугунов и сталей, а по их выплавке судят о мощности государства. Сколько этого металла было выброшено в снарядах, бомбах, минах, гранатах! Чтобы судить о масштабах расхода железа в минувшей войне, назовем одну цифру - миллион бомб сброшено фашистской авиацией на Сталинград!
Сплавы железа в виде броневых плит и литья толщиной 10 - 100 мм использовались при изготовлении корпусов и башен танков, бронеавтомобилей, самоходных артиллерийских установок, бронепоездов. Толщина брони военных кораблей и установок береговой обороны доходит до 500 мм. Ответственные узлы боевых самолетов тоже защищает броня.
7. Физические свойства железа.
Учитель: Переходим к изучению физических свойств железа.
Работа с учебником: стр. 77. Ребята отвечают на вопрос: Каковы физические свойства железа?
Учитель: Железо в чистом виде, как правило, не используется, а используются сплавы железа - сталь и чугун. Сообщение учащихся и демонстрация набора “Сталь и чугун”. Делаем выводы о сходстве и различии данных сплавов.
8. Химические свойства железа.
Учитель: Переходим к изучению последнего вопроса намеченного на сегодняшний урок. Химические свойства железа. Работаем с электрохимическим рядом напряжения металлов. Нашли в данном ряду Fe.
а) Что вы можете сказать об активности железа?
б) С какими веществами взаимодействуют металлы средней активности.
Повторяем правила техники безопасности при работе с кислотами.
Демонстрация: все наблюдают, один из учащихся делает.
1) Соляная кислота (на доске написано словами “Соляная кислота + Железо”) Ученик должен написать данную реакцию на доске химическими знаками. Все остальные пишут в тетради.
2) Железо + сера > Один из учащихся у доски проделывает данную реакцию у доски при нагревании. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.
3) Железо + сульфат меди > Один из учащихся у доски проделывает данную реакцию. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.
4) Железо – металл средней активности. Как он будет реагировать с Н2О.
Fe + Н2О = FeO + H2^
Заключительное слово учителя: Итак, железо может иметь степень окисления +2 и +3.
Составим схему:
Дома: § 14 стр. 76-78 (до соединения железа), № 4 стр. 82.
Список использованной литературы
- Габриелян О.Е. Химия. - М. Дрофа, 2007г.
- Енякова Т.М. Внеклассная работа по химии. – М.: Дрофа, 2004. – 176 с.
- Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. В 2 ч.: Ч. 2/ Сост. В.А. Крицман. – 3-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1992. – 191с.
- Курганская С.М. Внеклассная работа по химии: Викторины и химические вечера. – М.: 5 за знания, 2006. – 192 с.
- Сгибнева Е.П., Скачков А.В. Современные открытые уроки химии 8-9 классы (Серия “Школа радости”.) – Ростов н/Д: изд-во “Феникс”, 2002. – 320 с.
- Энциклопедия химических элементов / Под. Ред. А.М. Смолеговского. М.: Дрофа, 2000.