Свойства железа и его соединения (кейс-урок)

Разделы: Химия

Цель урока: продолжить формирование у обучающихся представления о свойствах металлов.

Задачи урока:

Обучающие:

  • ознакомление с физическими и химическими свойствами железа;
  • закрепление умений написание уравнений химических реакций;

Развивающие:

  • развитие  логического мышления, умений наблюдать, делать выводы, обобщать и сравнивать;
  • развитие навыков исследовательской деятельности учащихся;

Воспитательные:

  • воспитание ответственного отношения к сохранению своего здоровья и здоровья окружающих людей;
  • уметь распределять обязанности в группе, регулировать свои эмоции, защищать групповой продукт работы;
  • толерантно относиться к товарищам, переключаться с одного вида деятельности на другой;
  • прививать интерес к химии.

Форма урока: работа в группах, фронтальная.

Методы и приемы обучения: проблемный, исследовательский, кейс-метод, самостоятельная работа с учебной и дополнительной литературой, Internet-ресурсами, обоснование гипотезы, эксперимент, самопроверка, прием социально-ориентированного воздействия.

Вид кейса: обучающий.

Тип кейса: эвристический.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, цветные карточки-задания для групп, компьютеры.

Ход урока

I. Организационный  момент (проверяется готовность учащихся к уроку)

II. Изучение нового материала

  • Объяснение порядка действий для решения проблемы: решать данную проблему ребята будут, проводя исследование в группах.
  • Разбивка класса  3 группы и поучение кейса для каждой группы

Каждая группа получает  кейс, который включает:

  • цветной лист А4 с заданием и ходом исследования;
  • «помощника» - дополнительная литература с указанием страниц, где можно взять необходимую информацию или использование информации сайтов поисковых программ «Google», «Яндекс».
  • оборудование и реактивы для эксперимента;
  • бланк «Отчет по работе» (для каждого ученика);
  • бланк «Защищаем. Обвиняем» (для каждого ученика);
  • 2 бланка ответа для контрольного теста (для каждого ученика);
  • жетоны по количеству учащихся в группе, которыми можно воспользоваться, если необходима помощь учителя, но при этом условии оценка защиты исследования будет снижена на балл.

Работа по карточкам разного цвета:

  • синий – фактическое задание,
  • желтый – экспериментальное задание,
  • красный – творческое задание.

Кейс № 1. Карточка синего цвета. Фактическое задание

Жил-был мальчик по имени Железо. Он проживал на улице «4 период», в доме № 8, в двадцать шестой квартире. Железо дружил с ребятами по имени Кобальт и Никель, которые жили в том же доме. Эти ребята были очень дружными. У них было много общего. Со стороны казалось, что они родные братья.

Однажды Железо, Никель и Кобальт пошли в лес погулять. Железо отстал от своих друзей и вскоре заблудился. Наступила ночь. Железу стало страшно, холодно. Как раз в эту ночь по лесу гуляла Коррозия. Она искала потерявшихся жильцов этого города. И тут она наткнулась на Железо, и захватила его в свой плен. Мальчик сильно испугался страшной Коррозии. Стал заикаться, покрылся потом, на теле стала выступать коричневая сыпь. Силы стали его покидать.

Друзья начали волноваться, потеряв своего друга. Они искали его до позднего вечера, но не нашли. Отчаявшись, ребята решили пойти к старому мудрецу, проживавшему в глухой деревне. Пришли Кобальт и Никель к мудрецу и попросили его, чтобы он им помог найти Железо. Старик долго думал и затем сказал: «Я помогу вам ребята найти вашего друга. Он оказался в беде. Ему срочно нужна ваша помощь, иначе он умрет. Вы должны сделать все, что я скажу. Вы должны поторопиться, силы у него на исходе». Мудрец сказал, что найти Железо им поможет магнит. Но чтобы спасти своего друга от смерти нужно, чтобы Никель дал Железу частичку своей крови и необходима кровь другого жильца с этой же улицы из 24 квартиры. Ребята сделали все, что говорил им мудрец. Они нашли своего товарища и спасли его.

Задание 1 группе.

1. Какое явление физическое или химическое произошло с жильцом из 26 квартиры?

2. Заполните таблицу, используя ПСХЭ(https://sites.google.com/.../urok-no51-zelezo-polozenie-zeleza-v-periodiceskoj-sisteme).

3. Перечислите физические свойства железа.( https://www.calc.ru/Zhelezo-I-Yego-Soyedineniya.html).

Кейс № 2 Карточка  желтого цвета. Экспериментальное задание

Уставший господин Ферр пришел домой. Не успел он стряхнуть с себя металлическую пыль, как неожиданно к нему влетел Кисли и предложил создать совместное предприятие. Зная  его коварный нрав, Ферр категорически отказался вступать с ним в контакт, но тут явилась очаровательная Аква и настолько легко вошла в доверие к Ферру, притупив его бдительность и осторожность, что Ферр не заметил, что  Кисли вместе с Аквой овладели ситуацией. Ферр стал покрываться бурым налетом и выпадать в осадок. Так бы и пропал наивный Ферр, если бы на помощь не пришел Верный  Газ, который заставил Ферра как следует прогреться, а затем постепенно восстановил его до прежнего состояния.

Задание 2 группе

1. Постарайтесь узнать героев рассказа, под именем которых зашифрованы вещества.

2. Используя  приготовленное оборудование и реактивы, осуществите превращения. Напишите соответствующие химические реакции.

Оборудование: штатив для пробирок, пробирки, горелка, спички.

Реактивы: железные опилки, вода, угарный газ.

Расскажите, о каких химических превращениях идет речь?

  • Перечислите основные химические свойства железа и запишите химические уравнения реакций. (alnam.ru/book_chem.php?id=251)

Fe + Н2О =            

Fe + НСl =      

Fe + Н2SО4 (разб.) =           

Fe + S =

Fe + Н2SО4 ( конц) =          

Fe + CuSO4 =

Кейс № 3. Карточка

Однажды на царство металлов налетела злая колдунья – Коррозия. Сколько беды она принесла металлам - не перечесть. Днем и ночью она ведет наступление по всему царству. Коррозия очень коварна, ведь она невидима и остается целой и невредимой, а металлы несут потери, да еще какие. Вчера  Коррозия захватила в заложники самый важный металл для человека, как вы думаете какой? По подсчетам экономистов, ущерб, наносимый коррозией, во много раз превышает даже потери от такого страшного стихийного бедствия, как пожары? Коррозия  действует постоянно, держит в страхе металлы и сплавы всего мира. Около 15% всех производимых в мире металлов становятся ежегодно жертвами коррозии. Коррозия существенные убытки причиняет  даже косвенно. Коррозия досрочно выводит из строя детали, оборудование, целые сооружения!

Освободить  этот металл  можно  только если проникнуть в царство коррозии. (https://www.mindmeister.com/ru/864033751/)

Задание № 1. ответить на вопросы. О каком элементе идет речь?

Задание № 2. Выполнить задания и записать наблюдения в тетрадях.

К царству Колдуньи пролегает 3 дороги:

  • прямо пойдешь- способ защиты от коррозии найдешь;
  • направо пойдешь – электрохимическую коррозию найдешь;
  • налево пойдешь- химическую коррозию найдешь.

Нужно пройти все дороги, чтобы узнать как можно больше об этом коварном враге.

Перед вами пять пронумерованных стаканов.

В стакане №1 к железным опилкам прильем чистой воды

В стакане №2  железный гвоздь опустим в стакан  с медной проволокой и  раствор хлорида натрия.

В стакане №3  железный гвоздь  опустим  в стакан с цинковой проволокой.

II. Работа в группах включает:

  • знакомство с планом исследования;
  • распределение обязанностей;
  • выдвижение гипотезы;
  • отбор необходимой информации;
  • подтверждение гипотезы через эксперимент;
  • анализ полученных сведений, вывод;
  • распределение ролей для защиты мини-проекта, сделать необходимые записи на доске,
  • размещение фотографий на рабочем столе компьютера;
  • оформление результатов исследования в виде таблицы-бланка «Отчет по работе».

III. Выступление и презентация исследования.

  • представляет каждая группа;
  • подтверждение гипотезы, защита проекта;
  • в словарь записываются новые понятия и термины.

Выступление и презентация исследований.

Группа № 1.

Ответы:

а) с железом произошло химическое явление, потому что изменился его цвет и свойства;

б) заполнить таблицу.

№
пп

вопросы

ответы

1.

название химического элемента

железо

2.

химический знак

Fe

3.

положение в ПСХЭ
а) № периода
б) № группы;
в) подгруппа;
г) Ar


4
VII
побочная
56

4.

строение атома

+26 ) ) ) )
     2 8 14 2

5.

состав ядра

р=e−=26         n=56-26=30

6.

электронный паспорт

1s22s22р63s23р63d64s2

7.

металл или неметалл

металл

8.

формула высшего оксида

Fe3O4

9.

формула летучего водородного соединения

----

Физические  свойства железа – металл, в свободном  состоянии – серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, обладает ярко магнитными свойствами.

Группа № 2.

Ответы:

а) Ферр - это железо (феррум)  Fe

Кисли -  кислород    О2

Аква – вода  Н2О

Газ – угарный газ.

б) цепь химических превращений

Fe —> Fe2O3 —> Fe(OH)3 —> Fe2O3 —> Fe

Группа № 3.

Ответы:

В 1 стакане   железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, т.к. вода слабый электролит. Это химическая коррозия.

Во 2 стакане скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Во-первых, NaCI – сильно коррозийная среда для железа. Во-вторых, железо более активный металл, находится в контакте с медью (менее активным металлом). Следовательно, более активный металл (Fe) является анодом, менее активный (Си) катодом. Более активный разрушается.

В 3 стакане  мы наблюдаем коррозию цинка, железо не корродирует. Цинк более активный металл, чем железо, именно он будет корродировать, а железо будет оставаться защищенным до тех пор, пока не прокорродировал весь цинк.

IV. Опережающее  задание: «Интересные  факты о железе»

Группа № 1

Оружие из метеоритов.

С давних времен люди пытались использовать метеоритное железо, хотя сделать это было очень непросто.

Бухарский эмир приказал своим оружейникам отковать ему меч из куска «небесного железа». Но сколько они не старались, ничего не получалось. Оружейников казнили. Они погибли из-за того, что нагретый металл не поддавался ковке, - это характерно для никелистого метеоритного железа, которое кусается только холодным, а при нагревании становится хрупким.

Несмотря на это, у властителя индийского княжества Джехангира в ХVII веке были две сабли, кинжал и наконечник пики из метеоритного железа.
Есть сведения, что из этого же материала были изготовлены шпаги Александра I и Боливара – героя Южной Америки.

Группа № 2.

Гвозди в желудке.

В 1963 году в некоторых газетах появилась небольшая заметка: «130 гвоздей и 340 швейных иголок извлекли врачи из организма сорокалетней женщины. Под тяжестью непосильного груза желудок опустился. Иглы , проникшие в печень, поджелудочную железу и другие органы, вызывали тяжелые страдания, но женщина упорно скрывала от врачей причину болезни. Хирурги извлекли из организма больной иглы и 12-сантиметровые гвозди, общим весом 610 граммов. Металлические предметы под воздействием кислоты желудочного сока потеряли свой первоначальный вес и примерно на на 400 граммов. После операции больная поправилась».

В животном мире встречаются более поразительные примеры. Так, крокодил переваривает за несколько месяцев проглоченные железные наконечники копий и 15-сантиметровые стальные крючки.

V. Оценивание учащихся

Группа № 3.

Магнитные лекарства.

В 1835 году «Журнал мануфактур и торговли», сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. «Этот способ лечения ныне в моде,- сообщалось в журнале, - и, по отзывам врачей, заслуживающих вероятия, помогает весьма многим».

В древности и в середине века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее средство. Гален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс готовил «магнитную манну», Агрикола – магнитную соль, масло и магнитную эссенцию.

Критерии оценивания

№ п/п

Наименование критерия

Группа
№ 1

Группа
№ 2

Группа
№ 3

Количество баллов

1

Краткость и четкость  изложения проблемы

 

 

 

3

2

Новизна решения проблемы

 

 

 

3

3

Профессиональность, грамотность решения проблемы

 

 

 

3

4

Краткость и четкость презентации результатов
кейса

 

 

 

3

5

Интересные  факты о железе (опережающее задание)

 

 

 

3

6

Активность работы всех членов группы

 

 

 

3

7

Нарушение правил ведения дискуссии, некорректность поведения членов группы и т.д. (если имели место, то минус, если нет, то плюс)

 

 

 

 (+1,- 1)

 

Итого:

 

 

 

21(+1,-1)

VI.  Рефлексия  работы на уроке

1. На уроке я работал
2. Своей работой на уроке я
3. Урок для меня показался
4. За урок я
5. Мое настроение
6. Материал урока мне был

- активно / пассивно
- доволен / недоволен
- коротким / длинным
- не устал / устал
- стало лучше /стало хуже
- понятен / не понятен
- полезен / бесполезен
- интересен / скучен

VIII. Контроль знаний и умений учащихся  (тестирование)

1. Вещество, в котором степень окисления железа +3:
а) NaFeO2  б) FeO3 в) FeCl2 г) FeCO3.

2. Пластинка, вытесняющая медь из раствора ее солей:
а) железная б) серебряная в) золотая.

3. Среда, в которой коррозия железа идет наиболее быстро:
а) вода; б) воздух; в) влажный воздух.

4. Характер оксида железа (II) :
а) кислотный; б) основный; в) амфотерный.

5. Характер оксида железа (III):
а) кислотный; б) основный; в) амфотерный.

6. Укажите вещество, взаимодействующее с железом:
а) кислород; б) сероводород; в) углекислый газ.

7. Укажите вещество, взаимодействующее с оксидом железа (III):
а) кислород; б) вода; в) серная кислота.

8. Укажите металл, более активный, чем железо:
а) кальций; б) медь; в) олово.

9. Осуществить превращение FeCl3 —> Fe(OH)3  можно с помощью:
а) кислоты; б) воды; в) щелочи.

IХ. Подведение итогов (рецензирование и оценка кейсов, презентаций ребят)

Х. Домашнее задание (творческое задание)