Железо – элемент побочной подгруппы Периодической системы

Разделы: Химия

Предлагаемая методическая разработка урока по теме “Железо – элемент побочной подгруппы Периодической системы” построена на применении методических приемов различных видов образовательных технологий.

В уроке используется базовая модель технологии критического мышления: “вызов – осмысление новой информации – рефлексия”. На стадии вызова используются аудиовизуальные средства обучения (на выбор преподавателя) и ЭОР. Это презентация, выполненная в программе Power Point, и видеоролик “Легенда о царе Соломоне” во flash – формате. Цель их использования – вызвать интерес к изучаемой теме.

Как известно, знания, добытые самостоятельно, всегда удерживаются сознанием дольше, чем полученные в готовом виде. Проблемное обучение является центральным звеном развивающего обучения. Изучение строения и свойств железа, как элемента побочной подгруппы, дает возможность для создания на уроке целого ряда проблемных ситуаций и вопросов. В содержание урока включены задания направленные на развитие логического мышления, умений сравнивать и анализировать факты, обобщать.

При изучении химических свойств железа используются иллюстративные эксперименты “Взаимодействие железа с кислородом”, “Взаимодействие железа с серой”. Немаловажным на уроке является принцип чередования разных видов деятельности учащихся с целью предупреждения утомления и поддержания интереса к изучаемому материалу. По ходу урока предполагается работа по оставлению конспекта по информационному листу (Приложение 1), просмотр электронных образовательных ресурсов, работа с учебником, беседа с учителем, программированный опрос.

Дидактические материалы и средства обучения
  1. Печатные (учебник, раздаточный материал)
  2. Аудиовизуальные (Слайды, иллюстративные эксперименты “Взаимодействие железа с кислородом”, “Взаимодействие железа с серой”)
  3. ЭОР (презентация, выполненная в программе Power Point), видеоролик “Легенда о царе Соломоне” во flash – формате.

Цель: Создать условия для изучения свойств элементов побочных подгрупп Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева на примере железа.

Задачи:

  1. Раскрыть особенности строения атомов элементов побочных подгрупп на примере железа. Показать влияние силы окислителя на степень окисления атомов в соединениях. Изучить особенности химической активности железа.
  2. Продолжить развитие памяти через работу с новыми понятиями, логического мышления через построение умозаключений, умения сравнивать, анализировать, делать выводы.

Тип урока: изучение нового материала.

Технологии: технологии развивающего обучение, информационно – коммуникативные технологии, технология развития критического мышления

Оборудование: компьютер, мультимедийная установка, презентация.

План урока:
  1. Актуализация знаний. Проверка знаний по ранее изученному материалу;
  2. Особенности строения атома железа;
  3. Химические свойства железа;
  4. Роль химического элемента железа в природе;
  5. Рефлексия. Закрепление изученного материала на уроке.

Ход урока
Деятельность учителя Деятельность ученика
I. Актуализация знаний. Проверка знаний по ранее изученному материалу
Вспомним особенности строения атомов элементов главных подгрупп I, II и III групп:
  1. Какие свойства проявляют атомы металлов?
  2. Как изменяются восстановительные свойства атомов элементов I – III групп главных подгрупп?
  3. Как изменяются металлические свойства этих атомов?
  4. Как называются электроны, которые участвуют в образовании химической связи между атомами? Где они располагаются в атомах элементов I – III групп главных подгрупп? (Слайд 2)
 Устно отвечают на вопросы учителя:
  1. Атомы металлов в реакциях проявляют восстановительные свойства, т.к. на внешних энергетических уровнях находится 1–3 электронов.
  2. По мере увеличения зарядов ядер по подгруппе восстановительные свойства увеличиваются, по периоду – ослабевают.
  3. По подгруппе металлические свойства возрастают, по периоду – ослабевают.
  4. Электроны называются валентными. Располагаются они на внешних энергетических уровнях.

Стадия вызова
Что объединяет изображения?

(Слайд 3)

* Либо возможен просмотр фильма.

Обратимся к Периодической системе химических элементов. Каково положение железа в ней? В какой подгруппе ПСХЭ расположен химический элемент железо?

Проблемный вопрос:

По какой причине атом принадлежит к той или иной подгруппе ПСХЭ? Например, кальций – элемент главной подгруппы, а железо элемент побочной.

Озвучивает тему урока. Сегодня на уроке мы рассмотрим особенности строения и свойств элементов побочных подгрупп на примере железа. (Слайд 4)

Все что изображено на Слайдах имеет отношение к железу.

В побочной.

 

 

 

Называют причины. (Причина в строении атомов химических элементов.)

Железо – элемент побочной подгруппы.
Записывают тему урока.

Стадия осмысления новой информации
А. СТРОЕНИТЕ АТОМА ЖЕЛЕЗА

1. Что можете сказать о положении химического элемента в ПСХЭ.

Самостоятельно в тетради запишите электронную и графическую формулы атома железа. (Слайд 5)

2. Глядя на графические формулы атомов железа и кальция (Слайд 6), ответьте на вопрос:

– В чем отличие в распределении электронов по энергетическим уровням в атомах железа и кальция?

– Сколько валентных электронов на внешнем уровне в атоме железа?

– Запишите схему отдачи 2 – х электронов. Обратите внимание на степень окисления атома железа.

– А не могут ли принять участие в образовании химических связей электроны с предвнешнего уровня? (Слайд 6). Оказывается еще один электрон с предвнешнего энергетического уровня может участвовать в образовании химической связи. Запишите схему. (Слайд 7)

– Какой вывод по этой части работы можно сделать? Каковы особенности строения атомов элементов побочных подгрупп на примере железа? (Слайд 8)

 

 

 

Б. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА

Дадим характеристику химическим свойствам простого вещества железа.

– По какому плану мы будем их изучать?

– Перечислите простые вещества, с которыми железо вступит в реакцию. Называемые вещества делит на две группы. Записывает схему:

Проблемный вопрос:

– По какому признаку перечисленные вещества учитель разделил на две группы? При этом напоминаю, что железо – восстановитель.

Дополните схему (Слайд 9):

Демонстрирует Слайд 10 и видеоопыты: Приложение 4, Приложение 5.

“Взаимодействие железа с кислородом”, “Взаимодействие железа с серой”,

– Закончите уравнения реакций, используя текст учебника. Укажите условия их протекания. Обратите внимание на состав железной окалины.

 1. Порядковый номер 26. Период 4 VIII группа побочная подгруппа.

Записывают заголовок “Строение атома”

1s22s22p63s23p63d64s2

 

 

В атоме железа электронами заполнен предвнешний энергетический уровень, а именно 3d – подуровень.

2 электрона.

Fe0 – 2e– = Fe+2

Могут. Записывают схему отдачи 3 – х электронов:

Fe0 – 3e– = Fe+3

Записывают выводы:

  1. В атоме железа электронами заполняется предвнешний энергетический уровень;
  2. Валентными являются электроны внешнего и, частично, предвнешнего энергетических уровней;
  3. Атомы железа проявляют переменную степень окисления (+2 и + 3).

 

I. Взаимодействие с простыми веществами– неметаллами.

II. Взаимодействие со сложными веществами: с водой, кислотами, солями.
Записывают в тетрадь: Химические свойства железа

III. Взаимодействие с простыми веществами– неметаллами.

 

– По силе окислителя.

сильные окислители
слабые окислители

Записывают схему и вывод: степень окисления атома железа зависит от силы окислителя.

Записывают уравнения реакций:

1) 3Fe + 2O2 = Fe2O3 · FeO или Fe3O4 (при нагревании)
2) 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
3) Fe + S = FeS (при нагревании)

Cоставляют электронный баланс.
Рассмотрим реакции железа со сложными веществами.

Учитель создает проблемную ситуацию (Слайд 11).

Предлагает ученикам вспомнить продукты взаимодействия с водой натрия, кальция и алюминия.

 

 

 

 

На стр. 64 учебника прочитайте условия течения реакции взаимодействия железа с водой.

 

Предлагает сделать вывод о химической активности железа, используя электрохимический ряд напряжений металлов.

 

 

Говорит о реакции железа с кислотами и растворами солей.

Записывает реакции:
Fe + HCl = ? + Н2↑
Fe + CuSO4 = ? + Cu

Какие частицы в данных реакциях являются окислителями?

Проблемный вопрос.

Известно, что катионы водорода и катионы металлов являются слабыми окислителями. До какой степени окисления они окисляют атомы железа? По какой схеме (Слайд 10)

Самостоятельно запишите формулу второго продукта реакции.

Проблемный вопрос

Возможна ли реакция и почему:

Fe + ZnCl2 = ?

Растворы кислот нельзя перевозить в железной таре. А концентрированные HNO3 и H2SO4 можно. Почему?

* Концентрированные кислоты HNO3 и H2SO4 пассивируют железо при обычной температуре.

 II. Взаимодействие со сложными веществами: с водой, кислотами, солями

С натрием:
а) выделяется большое количество тепла, при комнатной температуре;
б) образуется щелочь NaOH

С кальцием:
а) реакция протекает более спокойно, при комнатной температуре;
б) образуется малорастворимое основание Ca(OH)2

С алюминием:
а) реакция протекает только после удаления оксидной пленки при комнатной температуре

С железом:
а) реакция с парами воды, при высокой температуре;
б) образуется железная окалина Fe2O3 · FeO

Записывают реакцию:
3Fe + 4H2O(пар) = Fe2O3 · FeO + Н2↑ (700 – 900°С)

Вывод: Fe – металл средней активности.

С соляной кислотой:

Н+ и Cu2+ – окислители

 

 

 

 

Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2↑

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Нет. Fe менее активно, чем Zn (см. электрохимический ряд напряжений металлов).

 

 

 

Записывают:

Концентрированные кислоты HNO3 и H2SO4 пассивируют железо при обычной температуре.

Стадия рефлексии
Мы рассмотрели строение и свойства железа. Что нового узнали о железе?
  1. По какой причине атом принадлежит к той или иной подгруппе ПСХЭ?
    2.
  2. Что можете сказать о его положении в ПСХЭ?
  3. Какие степени окисления проявляет железо в соединениях? Ответ поясните.
  4. Что объединяет элементы побочных подгрупп?
  5. Что можете сказать о химической активности простого вещества железа?

Проверим, как удалось усвоить материал. Проводит опрос “Верите ли вы, что … ?”

 

 

 

 

Учащиеся самостоятельно письменно отвечают на вопросы “да” или “нет”:

  1. Железо расположено в главной подгруппе ПСХЭ;
  2. На внешнем электронном уровне железа находится 2 электрона;
  3. Железо проявляет переменную степень окисления;
  4. Состав железной окалины Fe2O3 · FeO
  5. Медь активнее железа;
  6. Железо реагирует с солями всех металлов;
  7. Железо не реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами;
  8. Железо реагируют с водой при комнатной температуре;
  9. При взаимодействии железа с водой не выделяется водород.
Задает домашнее задание:

§14

  1. Нахождение железа в природе;
  2. Физические свойства железа;
  3. Задача. Железо массой 5,6 г прореагировало с хлором массой 14,2г. Определите массу образовавшейся соли.
  

 

Итоги урока.

I. На данном этапе уроке предполагается провести фронтальный опрос учащихся “Что нового узнали о железе?” по следующим вопросам:

  1. По какой причине атом принадлежит к той или иной подгруппе ПСХЭ?
  2. Что можете сказать о его положении в ПСХЭ?
  3. Какие степени окисления проявляет железо в соединениях? Ответ поясните.
  4. Что объединяет элементы побочных подгрупп?
  5. Что можете сказать о химической активности простого вещества железа?

II. С целью закрепления изучаемого материала в план урока включен опрос “Верите ли вы, что … ?”. Учащиеся самостоятельно письменно отвечают на вопросы “да” или “нет”:

  1. Железо расположено в главной подгруппе ПСХЭ;
  2. На внешнем электронном уровне железа находится 2 электрона;
  3. Железо проявляет переменную степень окисления;
  4. Состав железной окалины Fe2O3 · FeO
  5. Медь активнее железа;
  6. Железо реагирует с солями всех металлов;
  7. Железо не реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами;
  8. Железо реагируют с водой при комнатной температуре;
  9. При взаимодействии железа с водой не выделяется водород.