Тема урока "Железо". 9-й класс

Цель урока: Познакомить учащихся со строением атома,свойствами,нахождением в природе, получением и применением железа.

Образовательные задачи: Рассмотреть особенности строения атома железа на основе положения элемента в ПСХЭ. Способствовать усвоению знаний о свойствах железа как простого вещества. Познакомить учащихся с соединениями железа, качественные реакции на ионы железа (II, III) и нахождением их в природе. Рассмотреть способы получения железа и применение железа.

Развивающие задачи: Способствовать умению писать электронную конфигурацию атома формировать интерес учащихся, расширять кругозор, практические навыки, умение сравнивать, анализировать, умение находить ответы на поставленные вопросы.

Воспитательные задачи: Формировать умение осуществлять само и взаимоконтроль, формировать культуру речи, умение поддерживать сознательную дисциплину.

Оборудование и реактивы: коллекция минералов, ПСХЭ, стаканы, растворы FeCl_3, FeCl_2, NaOH_, К SCN, Na SCN, NH₄ SCN (роданид аммония).

Литература: Занимательная химия, Л. Ю. Аликберова, М.АСТ-ПРЕСС,1999,учебник химии 9 класс автор О.С.Габриелян Дрофа, М.2008, журнал “Химия в школе № 2, 3 2002.

План урока:

I. История открытия железа
II. Положение железа в ПСХЭ, строение атома
III. Физические свойства железа.
IV. Качественные реакции на ионы Fe²⁺, Fe ³⁺.
V. Нахождение железа в природе.
VI. Способы получения Fe
VII. Применение железа и его соединений
VIII. Закрепление.
IX. Домашнее задание.

I. Беседа с учащимися по вопросам:

1) Какие свойства элементов называются металлическими, почему?
2) Каковы общие физические свойства металлов и с чем это связано?
3) Какие металлы находятся в природе в свободном виде и почему?
4) Где располагаются металлы в ПСХЭ?

История открытия железа.

Fe (лат. ferrum, от греко-лат fars. – быть твердым).Железо известно с древнейших времен. В древнем Египте Fe называли “ бе-нипет” что означало в буквальном смысле небесный металл или упавший с неба – метеоритным. Ежегодно на землю падает больше тысячи метеоритов, часть их– железные, состоящие в основном из никелистого железа. Считается также, что в глубинах нашей планеты находится, расплавленное ядро Земли, состоящее из сплава железа с никелем. Самый большой из обнаруженных метеоритов весит приблизительно 60 т, он найден в 1920 г. в юго-западной части Африки. Fe обнаружено также на Луне, причем в лунном грунте оно присутствует в самородном, не окисленном состоянии. Метеоритное железо всегда самородное. С ним видимо и познакомились древние наши предки, когда на смену бронзовому веку пришел век железный. Правда небесный металл содержащий никель не поддается ковке в обычных условиях, его следует обрабатывать как ни странно в холодном виде, а не в разогретом. Согласно легенде, оружейники, которые не знали этого секрета и не умели отковать из небесного камня меч для бухарского эмира, были безжалостно казнены. Поэтому Fe так неразрывно связано с жизнью человечества. При участии железа проливалось столько крови, терялось столько жизней, происходило столько несчастий.

Век девятнадцатый, железный,
Воистину жестокий век!
Тобою в мрак ночной, беззвездный,
Беспечный брошен человек!

Однако железо не только омрачало жизнь людей но и приносило также радость людям. Ведь в гробницах фараонов находили не только лезвия, кинжалы, но и бусы, амулеты из железа. Амулет Тутанхамона-это скромная находка, одна из ценных с точки зрения истории культуры ценность. Также до сих пор радует глаз знаменитая Кутубская колонна высотой около 7 метров и массой 6,5 т. (близ г. Дели в Индии). Надпись на колонне говорит о том, что она была поставлена в 9 в.до н. э и оказалась что была изготовлена из чистого металла железа. Массовая доля железа в колонне 99,7%.Одной из объяснения ее долговечности и коррозионной устойчивости считается чистота металла, а другим объяснением – благоприятные климатические условия.

II. Строение атома железа.

Fe р=е=26 Аr (55,84). На валентном слое у атома железа, помимо двух электронов четвертого 4s² подуровня имеются шесть электронов3d подуровня. Из этих 3d ⁶ электронов активны 4 неспаренных электрона. В образовании валентных связей участвуют3d ⁶ 4s² электрона. Электронную конфигурацию атома железа-

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d ⁶ 4s² .Характерные степени окисления железа:+2, +3.

Задание для учащихся:

Определите степени окисления элементов в соединениях:

Fe₃ (PO ₄)_{2 ,} K₂ Fe O_4, Fe(OH)SO₄ , FePO _4, Fe₃O _4, Fe(O H) _2, Fe(O H) _3.

Феррит

III. Физические свойства железа.

Блестящий серебристо-белый металл, плотность 7,87г/cм³ (тяжелый),
tпл.=1539⁰ С(тугоплавкий), с хорошей пластичностью, легко намагничивается и размагничивается.

IV. Качественные реакции на ионы Fe²⁺, Fe ³⁺.

Лабораторные опыты:

В пробирке № 1 находится раствор хлорида железа(II), в пробирке № 2 находится раствор хлорида железа(III). В обе пробирки добавьте раствор роданида калия. Какие изменения происходят в растворах? Сделайте соответствующий вывод об обнаружении ионов железа: Fe ³⁺ и Fe²⁺ роданидом калия. Напишите качественную реакцию в молекулярно-ионном видах.

Ответ:

FeCl₃ +3 К SCN Fe (SCN)₃ +3KCI
Fe³⁺ +3 SCN ^– Fe (SCN)₃ ↓

Роданид калия темно-красный

FeCl ₂ + К SCN бесцветный раствор.

В пробирке № 3 находится раствор хлорида железа(II) ,в пробирке № 4 находится раствор хлорида железа(III).В обе пробирки добавьте раствор гидроксида натрия. Какие изменения происходят в растворах? Сделайте соответствующий вывод об обнаружении ионов железа: Fe ³⁺ и Fe²⁺ щелочью. Напишите качественные реакции в молекулярно-ионном видах.

Ответ:

FeCl₃ + 3 NaOH = Fe(OH)₃ v+ 3 NaCl
Fe³⁺ + 3 OH^– = Fe(OH)₃ v
FeCl ₂ +2 NaOH = Fe(OH)₂ v + 2NaCl
Fe²⁺ + 2 OH^– = Fe(OH)₂ v
Реакция со щелочью – один из способов обнаружения ионов железа. Гидроксид железа (II) Fe(OH)₂ – осадок серо-зеленого цвета, гидроксид железа (III) Fe(OH)₃ – осадок бурый.

Демонстрационный опыт:

Для обнаружения Fe ³⁺ в составе ржавчины на образце ткани, необходимо нанести несколько капель подкисленного раствора тиоцианата натрия (NaSCN ) .Появившийся розовый цвет можно удалить водой.

Fe(O H) _3. +3НCI +3Na SCN Fe (SCN)₃+3 NaCI+ 3 H₂ O

V. Нахождение железа в природе.

Железо состоит из 4 стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, (основной), 57, 58.Радиоактивные изотопы – 55, 59.

В организме человека содержится около 3-х граммов чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль железа гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – СО₂. Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Без железа у растений листья белеют. Так от одной и той же причины– наличия железа в соках и тканях -весело зеленеют листья и ярко румянятся щеки человека. (Рассказ о влюбленном человеке – пытавшемся изготовить кольцо для своей возлюбленной из собственной крови и умершем от малокровия.)

Задания для учащихся:

1. Какое соединение богаче железом ильменит (триоксид титана, железа) или сидерит?

(Ответ : Mr (FeСO₃ )< Mr((Fe, Ti)O₃ )

2. В подвале дома обнаружен ящик с гвоздями, многие из которых от неправильного хранения заржавели. Что представляет собой ржавчина с химической точки зрения?

(Ответ: ржавчина – это сложная смесь оксидов, гидроксидов железа со степенью окисления +3).

2) Как можно убрать пятно ржавчины с ткани?

(Ответ: убрать с ткани ржавчину можно раствором лимонной кислоты или щавелевой кислоты.)

VI. Способы получения Fe (работа по таблице).

1. Восстановление более активными металлами (металлотермия)	Fe2O 3 + 2AI2 Fe+ 2AI2О3
2. Обжиг сульфидов	Fe S2 Fe2O 3 Fe 4 Fe S2 +11О22 Fe2O 3+8SO2
3. Восстановление Н2	Fe2O 3 +3H 22 Fe+3H 2O
4. Восстановление оксидом углерода (II)	Fe2O 3 +3CO2 Fe+3CO 2
5. Восстановление углем	Fe2O 3 +3C2 Fe+3CO 2

В1905 г. у острова Русский на Дальнем Востоке обнаружен самородный чугун с содержанием в железе 3,2% С.Это железо образовалось в универсальных условиях, там, где расплавленные потоки лавы, богатые оксидом железа Fe O и низким содержанием SiO₂ на пути извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля

Fe O +C Fe+CO ₂

Производство железа началось в конце 1-го тысячелетия до н.э. Сначала люди научились получать “железо кричное” представляющее собой губчатую массу, образующуюся при нагревании железной руды гематита или сидерита с углем при t =700⁰ С.А еще ранее в 600–400г.до н. э. африканцы изобрели плавку железа.

На Нижней Каме на городище Чегадо (на правом берегу Камы, напротив впадения в нее р. Белой) открыты древнейшие на Урале домницы (предки современных домен) для варки железа. Каждая из них давала за одну плавку крицу весом 2–3 кг. Железо здесь варили чегандинцы – одно из ответвлений ананьинцев. Ананьинцы (в 8–9 в.до н. э.) положили начало железному веку в нижнем Прикамье.

VII. Применение железа и его соединений

Работа с учебником (стр.76–77).

VIII. Закрепление.

1. Дописать уравнения по схеме, проставить степени окисления над каждым элементом:

Fe₂O ₃ + Mg Fe+ ?
FeO + ? Fe+ CO ₂
? +3H ₂2 Fe+3H ₂O

2. Какие природные соединения железа вам известны?

IX. Домашнее задание: прочитать§14 стр. 82 №1 ,3 ,7 письменно.