Урок химии для 9-го класса "Физические и химические свойства железа"

Разделы: Химия

Цели: Изучить физические и химические свойства железа.

Задачи:

  1. Закрепить знания о строении атомов металлов побочных подгрупп,
  2. Закрепить знаний о физических и химических свойствах металлов,
  3. Познакомиться со свойствами железа- металла побочной подгруппы,
  4. Выявить зависимость степени окисления железа от силы окислителя,
  5. Развивать умение сравнивать, обобщать выделять главное, значимое.

См. таблицу в Приложении.

Ход урока

1. Организационный момент

Учитель: Сегодня мы продолжим речь о металлах, вы узнаете о физических и химических свойствах железа, переходного элемента, элемента побочной подгруппы. Ответьте, пожалуйста, на вопрос: почему из такого количества металлов побочных подгрупп для изучения выбран один – именно железо?

Ученики высказывают возможные версии и среди них будут следующие:

Ученик 1: Наиболее широко используется в современной промышленности.

Ученик 2: Велика его распространенность в природе.

Ученик 3: Важен с биологической точки зрения.

Слайд № 2 См. Приложение 1

Учитель: Подтвердим эти версии заранее приготовленными сообщениями.

Три ученика заранее готовят минисообщения по указанным темам.

Ученик 1: Железо – это металл, использование которого в быту и промышленности не имеет пределов – станки, опоры мостов, транспорт и железнодорожные пути, оружие. Широко применимы различные виды сталей (сплавы железа). Из них изготавливают турбины электростанций и реактивных двигателей, измерительные приборы, химическую аппаратуру и медицинские инструменты и много других полезных и нужных вещей. Широко применяется и другой сплав – чугун. Это литые детали: колеса, шестерни, трубы и многое другое. Оксиды и соли железа применяются в производстве красок, магнитных материалов, катализаторов, лекарственных препаратов, удобрений и средств борьбы с болезнями и вредителями растений.

Ученик 2: Железо – один из самых распространенных элементов в природе. Он занимает 4-е место после кислорода, кремния и алюминия и второе среди металлов после алюминия. Железо входит в состав большинства горных пород.. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа от 30% до 70%.

Fe3O4 – магнетит или магнитный железняк, содержит 72% железа

Fe2O3 – гематит или красный железняк содержит 65% железа

F2O3*nH2O – лимонит или бурый железняк содержит до 60% железа

FeS2 – пирит или железный колчедан содержит 47% железа.

Красный цвет граната и зеленый цвет нефрита определяет входящее в их состав железо.

Ядро планеты, по мнению ученых состоит из никеля и железа.

Космическое железо –метеориты, чистое железо, не подвергается коррозии, но и плохо поддается обработке.

Ученик 3: без железа не может функционировать организм человека, в нем содержится 3–4 г железа, из них в крови 2 г. Железо входит в состав белка гемоглобина, транспортирующего кислород от легких к тканям всех органов, белок миоглобин запасает его в мышцах. Железо участвует в построении клеточного ядра. Недостаток содержания железа в организме приводит к головной боли, быстрой утомляемости, железодефицитной анемии(малокровию). Железо в организм поступает с пищей. Много его в морской капусте, печени, фасоли, овсянке, фруктах (яблоки). Но многие соединения железа вызывают и токсическое действие. Вдыхание пыли, содержащей некоторые соединения железа приводит к заболеваниям легких, сердца, желудка, крови. Лаборатория на городской станции водозабора ежедневно проводит анализ на содержание железа в воде, поступающей в наши квартиры.

В растениях железо входит в состав хлорофилла.

Учитель: Курьезный и печальный случай есть в истории химии. Студент хотел подарить своей любимой девушке кольцо из железа извлеченного из собственной крови …

Ученики обсуждают дальнейшие события, делают вывод.

Учитель: Велика роль железа и в развитии человеческого общества. Первобытный человек начал использовать железные орудия труда за несколько тысячелетий до нашей эры. В те годы единственным источником этого металла были упавшие на Землю метеориты. В середине 2-ого тысячелетия до н.э. в Египте была освоена металлургия железа – получение его из железных руд. Это стало началом железного века в истории человечества, который пришел на смену каменному и бронзовому векам. На территории России начало железного века относится к рубежу 2–1 тысячелетий до н.э. В древности железо ценилось очень высоко. Из письменных источников известно, что у африканских народов в 90 г. До н.э. железо стоило в 20 раз дороже серебра и в 6400 раз дороже меди.

2 Подготовка к усвоению новых знаний (проверка выполнения домашнего задания)

Учитель: Вернемся к теме урока. Чтобы определить свойства надо знать строение, свойства зависят от строения.

Слайд № 3

Учитель: Определим положение химического элемента Fe в Периодической системе Д.И.Менделеева.

Ученик: 4 большой период, 8 группа побочная подгруппа.

Учитель дает задание: один ученик записывает за доской строение атома железа на основании его положения в Периодической системе, все остальные работают со Слайдом № 4. Из таблицы выбирают схему строения атома железа и записывают ее в тетрадь. В формулах веществ определяют степени окисления железа.

Учитель открывает доску и Слайд №5, идет проверка, выставление оценки отвечающим..

Учитель: Какие степени окисления у железа в предложенных формулах? Окислительные или восстановительные свойства характерны для атома железа? Каким характером должны обладать его соединения?

Ученик: +2 и +3. Fe0 – 2 = Fe+2
Fe0 – 3e = Fe+3
Fe – восстановитель, валентность II u III.
FeO, Fe(OH)2- основный характер
Fe2O3, Fe(OH)3 – амфотерный характер.

Учитель: В чем отличие железа – металла побочной подгруппы от изученных металлов главных подгрупп?

Ученик:

  1. Валентные электроны на S – орбитали последнего уровня и на d – орбитали предпоследнего уровня. Железо является d – элементом.
  2. Переменная степень окисления, два оксида и два гидроксида.

Учитель: В чем сходство?

Ученик: Число электронов на последнем уровне мало, проявляет металлические свойства, является восстановителем. А значит тип кристаллической решетки и вид химической связи – металлический.

3. Изучение нового материала.

3.1. Изучение физических свойств

Учитель: Исходя из того, что мы определили сходство и отличие строения атома и простого вещества железа и металлов главных подгрупп, нам будет несложно справиться с изучением физических и химических свойств железа.

Учитель демонстрирует образцы изделий из железа, ученики называют физические свойства и области применения, основанные на этих свойствах. Можно использовать подсказки: “железные нервы”, “стальной характер” – какое свойство железа подразумевают ? Ученики легко составляют список физических свойств в тетради, учитель добавляет плотность 7,87г/см и температуру плавления 1539оС. Учитель подчеркивает, что благодаря свойствам железо используют и при производстве иголки для шитья и для изготовления спутника..

3.2. Изучение химических свойств.

Слайд № 6

Учитель: Используем схему, применяемую нами для изучения химических свойств других металлов.

Учитель проводит демонстрационные опыты взаимодействия железа с простыми веществами: взаимодействие железа с серой, горение железа в кислороде. Ученики записывают уравнения реакций в тетрадь, определяют окислитель и восстановитель, степени окисления участников реакции.. Учитель предлагает самостоятельно записать уравнение реакции взаимодействия железа с хлором, определить степени окисления железа (+3).

Ученики:

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

3Fe0 + 2O20= Fe+2O-2 + Fe2+3O3-2 (Fe3O4)

2Fe0 + 3Cl20 = 2Fe+3Cl3-1

Проверка – Слайд № 7

Учитель: Почему в реакции с серой железо проявляет степень окисления +2. а в случае с хлором +3?

Обучающиеся делают выводы о зависимости степени окисления железа от силы окислителя.

Учитель: Для рассмотрения взаимодействия железа со сложными веществами обратим внимание на электрохимический ряд напряжения металлов. Где железо расположено в этом ряду? Как этот металл будет реагировать с водой? Какие продукты реакции будут получены?

Ученик 1: С водой железо будет реагировать при нагревании с образованием оксида и водорода.

Учитель: Смеси оксидов.

Ученики записывают уравнение реакции, проверяют. Слайд № 8

3Fe0 + 4H2O = Fe3O4 + H20 (Fe+2O-2 + Fe2+3O3-2 )

Ученик 2: С кислотами взаимодействует с вытеснением водорода.

Fe0 + 2H+1Cl = Fe+2Cl2 + H20

Учитель проводит демонстрационный эксперимент (взаимодействие железа и соляной кислоты), обращает внимание обучающихся на степень окисления железа. Рассказывает об особенностях взаимодействия железа с концентрированной и разбавленной серной и азотной кислотами. Ученики записывают в тетрадь уравнение реакции ,проверяют- Слайд № 8

Учитель: Как ведет себя железо по отношению к растворам солей?

Ученик 3: Вытесняет металлы, стоящие правее в электрохимическом ряду напряжения.

Учитель проводит демонстрационный эксперимент( взаимодействие железа с раствором сульфата меди). Ученики записывают в тетрадь уравнение реакции, проверяют – Слайд № 8

Fe0 + Cu+2Cl2 = Fe+2Cl2 + Cu0

4. Обобщение знаний

Работа проводится учителем по полученному конспекту урока фронтально.

5. Закрепление знаний

Работа проводится с тест –тренажером Слайд № 9

Задание обучающимся: выписать в тетрадь номер того утверждения, которое характеризует железо.

Тест-тренажер.

  1. У этого металла последние электроны заполняют не внешний, а предвнешний энергетический уровень.
  2. Этот металл относится к S-элементам.
  3. На внешнем энергетическом уровне этого металла 2 электрона.
  4. Для этого металла характерна постоянная степень окисления.
  5. Это один из самых легких и мягких металлов.
  6. Этот металл проявляет восстановительные свойства в реакциях.
  7. Этот металл не взаимодействует с растворами солей.
  8. При взаимодействии с серой этот металл приобретает степень окисления +2.
  9. Этот металл вытесняет водород из соляной и разбавленной серной кислоты.
  10. Этот металл относится к d-элементам.
  11. Этот металл образует металлическую кристаллическую решетку и металлическую связь.
  12. На внешнем энергетическом уровне у атома этого металла 3 электрона.
  13. Для этого металла характерна переменная степень окисления.
  14. Этот металл обладает сильными магнитными свойствами.
  15. Этот металл при взаимодействии с кислородом образует смесь оксидов МеО и Ме2О3
  16. При взаимодействии с хлором этот металл приобретает степень окисления +3
  17. Этот металл не взаимодействует с концентрированной серной и азотной кислотами при нормальных условиях.
  18. Это серебристо-серый металл, ковкий и пластичный, с температурой плавления 15390С.

Учитель и ученики проводят анализ результатов выполнения задания.

6. Подведение итогов

Учителем и учениками проводится рефлексия урока, соотносятся цели и результаты, делаются выводы. Учитель дает домашнее задание, делает необходимые разъяснения. (Параграф 14, с. 63–65 + конспект урока в тетради.)