Железо

9­класс Тема урока: Железо. Нахождение в природе. Свойства железа Цели урока: Образовательные: сформировать понятие о железе как химическом элементе и простом  веществе. представление о физических и химических свойствах железа в зависимости от  проявляемой им степени окисления и природы окислителя; Развивающие:  развивать теоретическое мышление учащихся и их умения прогнозировать  свойства вещества, опираясь на знания о его строении;развивать способности проводить  анализ, сравнивать и обобщать. Воспитательные: воспитывать коммуникативные навыки, формировать научное  мировоззрение, интерес к предмету, поддерживать устойчивую мотивацию к изучению  химии на основании положительного эмоционального восприятия предмета и  использования ИКТ – технологии. Задачи урока:         актуализировать знания учащихся по теме: “Строение атома”; организовать коллективную работу учащихся от постановки учебной задачи до  конечного результата; рассмотреть свойства железа; организовать самостоятельную исследовательскую работу в парах по изучению  качественных реакций на соединения  железа. Планируемые результаты обучения. ­ учащиеся должны знать положение химического элемента железа в ПСХЭ, уметь  характеризовать свойства атома на основании положения в ПСХЭ, особенности  строения атома железа; ­ уметь объяснять химические реакции, протекающие между простым веществом  железом и простыми и сложными веществами; ­ уметь записывать ОВР, указывать окислитель и восстановитель, процессы  окисления и восстановления; ­ знать общие физические свойства, области применения и биологическую роль  железа. Тип урока: изучение нового материала. Методы организации и осуществления учебно­познавательной  деятельности: словесный, наглядный, метод самостоятельной исследовательской работы  (работа в парах). Оборудование: проектор, компьютер, электронная презентация, видеофрагменты,  лабораторное оборудование и реактивы Ход урока: I. Оргмомент II .Мотивация Прочитайте отрывок и скажите, о каком металле в нём говорится? Впишите пропущенные слова (работа на индивидуальных карточках) ……………..в переводе с шумерского языка – это металл, “капнувший с неба, небесный”.  Первое ………. с которым столкнулось человечество, было ……………… .из метеоритов.  Впервые доказал, что “………….. камни падают с неба”, в 1775 г. русский ученый П.С.  Палас, который привез в Петербург глыбу самородного …………… метеорита весом 600  кг. Самым крупным ………….. метеоритом является найденный в 1920 г. в Юго­Западной  Африке метеорит “Гоба” весом около 60 т. Вспомним гробницу Тутанхамона: золото,  золото. Великолепная работа восхищает, блеск слепит глаза. Но вот что пишет К.Керрам в  книге “Боги, гробницы, ученые” о маленьком ……………. амулете Тутанхамона: “Амулет  относится к числу наиболее ранних изделий Египта, и в гробнице, наполненной чуть ли не  до отказа золотом, именно эта скромная находка имела наибольшую с точки зрения  истории культуры ценность”. Всего несколько ………….. изделий было найдено в гробнице фараона, среди них …………… амулет бога Гора, небольшой кинжальчик с ……………  клинком и золотой рукояткой, маленькая …………… скамеечка “Урс”. Учитель: Железо было известно еще в доисторические времена, но широкое применение  получило гораздо позже, т.к. в чистом виде его в природе встречается очень редко, а  получение его из руды стало возможным гораздо позже. Железо один из важнейших  металлов в настоящее время. Одновременно это и оружие войны и средства мирного  производства. Поэтому, сегодня речь пойдет о железе. III. Изучение нового материала 1.Самостоятельная работа с учебником, дополнения учителя  Характеристика по плану:  1.Положение железа в ПСХЭ (период, ряд, группа, подгруппа, порядковый номер) 2.Атомное строение (число электронов,  протонов , нейтронов, относительная атомная масса) 3.Электронные слои, распределение электронов по слоям, электронная  конфигурация,возможные  валентности и степени окисления 4.Распространенность железа в природе, его роль 5.Физические свойства 1­3. Положение железа в периодической таблице химических элементов и  строение его атома Железо ­ это d­ элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса Ar(Fe) =  56; состав атома: 26­протонов; 30 – нейтронов; 26 – электронов.Схема строения атома:  Электронная формула: 1s22s22p63s23p63d64s2, Металл средней активности,  восстановитель:Fe0­2e­→Fe+2, окисляется восстановитель,     Fe0­3e­→Fe+3, окисляется  восстановитель. Основные степени окисления: +2, +3   4. Распространённость железа Железо – один из самых распространенных элементов в природе. В земной коре  его массовая доля составляет 5,1%, по этому показателю оно уступает только кислороду, кремнию и алюминию. Много железа находится и в небесных телах, что  установлено по данным спектрального анализа. В образцах лунного грунта, которые  доставила автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в неокисленном  состоянии.Железные руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в  почвах находят соединения железа.Железо входит в состав большинства горных  пород. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа 30­ 70% и более.  Основными железными рудами являются:  магнетит (магнитный железняк) –  Fe3O4 содержит   72%   железа,   месторождения   встречаются   на   Южном   Урале,   Курской магнитной аномалии.  Гематит  (железный блеск, кровавик)–  Fe2O3  содержит до 65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе.  Лимонит  (бурый железняк)   –  Fe2O3*nH2O  содержит   до   60%   железа,   месторождения   встречаются   в Крыму:Пирит (серный колчедан, железный колчедан, кошачье золото) – FeS2 содержит примерно 47% железа, месторождения встречаются на Урале.   Роль железа в жизни человека и растений Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав   чрезвычайно   сложно   построенного   органического   соединения,   называемого гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого в свою очередь,   зависит   цвет   крови   человека   и   животных.   В   организме   взрослого   человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина   –   перенос   кислорода   из   легких   к   тканям,   а   в   обратном   направлении   – CO2. Железо   необходимо   и   растениям.   Оно   входит   в   состав   цитоплазмы,   участвует   в процессе фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый цвет. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, и вскоре смазанное место зеленеет. Так от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека. 5. Физические свойства железа. Железо   –   это   серебристо­белый   металл   с   температурой   плавления   1539оС.   Очень пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется. Железо обладает   способностью   намагничиваться   и   размагничиваться,   поэтому   применяется   в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах. Ему   можно   придать   большую   прочность   и   твердость   методами   термического   и механического   воздействия,   например,   с   помощью   закалки   и   прокатки.Различают химически   чистое   и   технически   чистое   железо.   Технически   чистое   железо,   по   сути, представляет   собой   низкоуглеродистую   сталь,   оно   содержит   0,02   ­0,04%   углерода,   а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Химически чистое железо содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо­серый, блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Химически чистое железо устойчиво к коррозии  и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные доли примесей лишают его этих драгоценный свойств.   Получение железа –рассказ учителя с демонстрацией видео опыта Восстановлением из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом: 1)FeO + C = Fe + CO    2) Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2  3)Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O Видео Опыт     "Получение железа алюминотермией"    Химические свойства железа­беседа,составление учащимися уравнений  химических реакций,просмотр видеоопытов Как элемент побочной подгруппы железо может проявлять несколько степеней  окисления. Мы рассмотрим только соединения, в которых железо проявляет  степени окисления +2 и +3. Таким образом, можно говорить, что у железа имеется  два ряда соединений, в которых оно двух­ и трехвалентно. 1) На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):   4Fe + 3O2 + 6H2 O = 4Fe(OH)3   2) Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину ­ оксид  железа (II,III) ­ вещество чёрного цвета:   3Fe + 2O2 = Fe3O4 C  кислородом во влажном воздухе образуется  Fe2O3*nH2O  Опыт "Взаимодействие железа с кислородом" 3)  При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:   3Fe + 4H2O  t˚C→  Fe3O4 + 4H2  4)     Железо реагирует с неметаллами при нагревании:  2Fe + 3Br2  t˚C→  2FeBr3 Fe + S  t˚C→  FeS   5)     Железо легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при  обычных условиях:   Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2   6) В концентрированных кислотах – окислителях железо растворяется только при  нагревании   2Fe + 6H2SO4(конц.)  t˚C→  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe + 6HNO3(конц.)  t˚C→  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O   На холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо!  Опыт "Взаимодействие железа с концентрированными кислотами" 7)     Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из  растворов их солей.   Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 8) Качественные реакции на  Железо (II)   парах, обсуждение результатов  ­практическая работа в   ,  Железо (III) У вас в пробирках  две соли железа, прилейте к ним небольшое количество гидроксида  натрия.  ( NaOH) Отметьте цвет полученных веществ. № Исследуемое  вещество Цвет раствора до  реакции Реакти в Цвет раствора после  реакции             IV.Закрепление материала         Задания для закрепления –работа уч­ся у доски №1. Составьте уравнения реакций получения железа из его оксидов Fe2O3 и Fe3O4 ,  используя в качестве восстановителя: а) водород; б) алюминий; в) оксид углерода (II). Для каждой реакции составьте электронный баланс. V.Подведение итогов,рефлексия Д/З §48(Г.Е.Рудзитис,Ф.Г.Фельдман),задание №2 и  1. Осуществите превращения по схеме: Fe2O3   ­>    Fe    ­+H2O, t ­>    X    ­+CO, t­>    Y    ­+HCl­>    Z Назовите продукты X, Y, Z?