Конспект урока "Металл созидатель, металл разрушитель"

«Железо - металл созидатель, металл разрушитель»

Цель урока:

• Продолжить формирование системы знаний о строении и свойствах металлов.

• Расширить знания учащихся об алюминии, как элементе и веществе

• Способствовать закреплению понимания взаимосвязи строения, свойств и применения веществ.

Задачи урока:

Обучающие:

• Через систему познавательных задач расширить и углубить знания учащихся о переходных элементах;

• формирование ключевых компетенций (искать, изучать, думать, анализировать результаты лабораторных исследований критически

оценивать информацию, адаптироваться).

• развитие коммуникативных качеств личности, дисциплины учебного труда, ответственность за результаты своего труда.

Развивающие 

• Развить умения формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку.

• Совершенствовать умения работать с лабораторным оборудованием и реактивами.

• Продолжить формирование умений обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, делать выводы о свойствах вещества.

Воспитывающие:

• Формировать потребности в познавательной деятельности и ценностное отношение к знаниям.

• Воспитать культуру общения через работу в парах "ученик - ученик", "учитель - ученик".

• Воспитать у учащихся наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу и культуру эксперимента.

Тип урока: комбинированный. 

Форма организации учебной деятельности учащихся: групповая работа, индивидуальная, химический эксперимент.

Методы и приемы обучения: проблемный, поисковый, частично-исследовательский, демонстрационный химический эксперимент,

работа в группах, устные ответы у доски, самостоятельная работа с текстами, взаимоконтроль.

КОНСПЕКТ УРОКА

Мотивационно – ориентированный этап

1. Вступительное слово учителя, подводящее к раскрытию темы урока.

Мы продолжаем изучение большой и важной темы “Металлы”. Сегодня на уроке нам предстоит познакомиться с металлом, о котором

говорят: Он и в войнах нашел применение,

И в сельском хозяйстве, в быту, 

Металл раздора и счастья 
Кто скажет, как его зовут? (Железо)

2. Формулируется тема урока

«Железо - металл созидатель, металл разрушитель»

Учитель: Сформулируйте цель нашего урока.

(Учащиеся формулируют цель: изучить железо и его свойства)

На уроке мы попытаемся провести вполне научное исследование, в котором требуется:

1) постановка цели;

2) формулирование гипотезы;

3) планирование эксперимента для проверки гипотезы;

4) планирование результата эксперимента;

5) проведение эксперимента;

6) интерпретация полученных данных;

7) формулирование выводов;

8) решение задач в новой ситуации.

Операционально – исполнительный этап

Вы уже знакомы с планом изучения химического элемента и простого вещества. Я предлагаю вам заполнить кластер.

Химический элемент

Fe

Простое вещество

1. Физические свойства

свойства

2.Химические свойства

1.Положение в ПТХЭ

Fe

Простое вещество

2. Строение атома

Химический элемент

3.Нахождение в природе

4.Применение

3.Получение

Учитель: Появление железа в человеческой цивилизации положило начало железному веку. Этот химический элемент хорошо

изучен. Тем не менее, ученые не знают, кем и когда было открыто железо: слишком давно это было.

Fe (лат. ferrum, от греко-лат fars. – быть твердым). Железо известно с древнейших времен. В древнем Египте Fe называли “ бе-нипет”,

что означало небесный металл или упавший с неба; древнегреческое sideros связывают с латинским sidus (род. падеж sideris) –

звезда, небесное тело. Ежегодно на землю падают тысячи метеоритов, большинство из которых состоят из никелистого железа.

Самый крупный железный метеорит найден в 1920 году на юго-западе Африки весом 60 т. Метеоритное железо

самородное, на Земле это редкость. Считается, что в глубинах нашей планеты находится, расплавленное ядро Земли, состоящее из

сплава железа с никелем. Железо обнаружено на Марсе и на Луне.

Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей

нас природы, оно – основа культуры и промышленности, оно – орудие

войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти

другой элемент, который был бы так связан с прошлым, настоящим и

будущими судьбами человечества.

А. Е. Ферсман.

« Трудно по всей таблице Д.И. Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и

будущим судьбами человечества», - так сказал о железе академик А.Е. Ферсман. Действительно, нет в таблице другого такого элемента,

при участии которого проливалось бы столько крови, терялось бы столько жизней, происходило бы столько несчастий.

Где кровь, там и железо - так говорят, когда имеют в виду военное использование железа. (Металл разрушитель)

 “В бою железо дороже золота” - гласит татарская пословица. Колоссальная масса железа истрачена на земном шаре в ходе войн. За

Первую мировую войну было израсходовано не менее 200 млн. тонн стали. За Вторую мировую - примерно 800 млн. тонн. За

последние три года войны было произведено 660 тыс. орудий, 1 млн. 350 тыс. ручных и станковых пулеметов, около 6 млн. автоматов.

Чтобы судить о масштабах расхода железа в минувшей войне, назовем одну цифру - миллион бомб сброшено фашистской авиацией на

Сталинград! Сплавы железа в виде броневых плит использовались при изготовлении корпусов и башен танков, бронеавтомобилей,

самоходных артиллерийских установок, бронепоездов.

Алхимический знак:

Планета	Атрибуты бога войны Марса	Символизирует	День недели
Марс	Щит и копье	войны тюрьмы ненависть

Однако железо не только омрачало жизнь людям, но и способно им приносить также и радость.

Музей фактов (Металл созидатель)

• Вспомним гробницу Тутанхамона: золото, золото. Великолепная работа восхищает, блеск слепит глаза. Но вот что пишет К.Керрам в книге “Боги, гробницы, ученые” о маленьком железном 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 железных изделий было найдено в гробнице фараона, среди них железный амулет бога Гора, небольшой кинжальчик с железным клинком и золотой рукояткой, маленькая железная скамеечка “Урс”.

• В 1813 году во время войны с Наполеоном прусская принцесса Мариана придумала способ пополнения казны. Немецким женщинам предложили обменивать золотые украшения на аналогичные ювелирные предметы из железа, на которых был надпись «Gold gab ich für Eisen» («Золотом отдам я за Железо»). Ношение таких украшений быстро вошло в моду и подчёркивало патриотизм обладательницы. Похожая идея способствовала созданию в том же 1813 году одной из самых знаменитых немецких наград, орден Железного креста. В отличие от других существующих медалей, Железный крест из драгоценного имел только скромную серебряную оправу.

• В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты П. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание.

• Улитки Crysomallon squamiferum, обитающие вблизи гидротермальных источников на дне Индийского океана, отличаются необычной «бронёй». Их раковина образована тремя слоями: внутренний состоит из арагонита, обычного для многих моллюсков минерала, средний слой образован мягким органическим наполнителем, а внешний — сульфидами железа. Кроме того, из минералов железа состоят чешуйки, которые защищают ногу этой улитки. Такой панцирь делает моллюска слабо уязвимым к атакам крабов, сжимающих их клешнями, и уже заинтересовал американских военных, ищущих новые идеи для усовершенствования бронежилетов.

• В Антарктиде из ледника Тейлора временами выходит Кровавый водопад. Вода в нём содержит двухвалентное железо, которое, соединяясь с атмосферным воздухом, окисляется и образует ржавчину. Это и придаёт водопаду кроваво-рыжий цвет. Однако двухвалентное железо в воде возникает не просто так — его производят бактерии, живущие в изолированном от внешнего мира водоёме глубоко подо льдом. Эти бактерии сумели организовать жизненный цикл при полном отсутствии солнечного света и кислорода. Они перерабатывают остатки органики, а «дышат» трёхвалентным железом из окружающих пород.

Железо - основа всей металлургии, машиностроения, железнодорожного транспорта, судостроения, грандиозных инженерных сооружений.

Железо – главная составная часть чугунов и сталей, а по их выплавке судят о мощности государства.

Задание

Сформулируйте тему урока и определите его цели.

1. Характеристика Fe по положению в ПТХЭ

Парная работа

Химический элемент Fe в периодической таблице расположен в ---- --------- периоде,----- группе, ----- ------------- ряду, -----------

подгруппе. Ar (Fe) = -------. Порядковый номер -------- , следовательно, _____ _______ равен _______. Находится в ----- группе,

следовательно ------ энергетических уровней. Находится в ---- группе, следовательно ---- ------------------ ------------------- ------------- ----

электронов. Число протонов ---, число электронов --- , число нейтронов ---. Атомная масса -------

Задание (взаимоконтроль)

1.Составить электронную формулу атома железа.

2. Составить графическую формулу атома железа.

Запомни!

Особенностью электронного строения элементов побочных подгрупп является заполнение электронами не последнего, а

предпоследнего уровня.

3. Сделать следующие выводы:

• Определить класс, к которому относится данный химический элемент.

• Определить семейство, к которому относится данный химический элемент.

• Железо может проявлять следующие степени окисления:

Fe +6

+2 +3

0

4. Чем объясняется разнообразие степеней окисления железа?

Соединения, в которых степень окисления железа равна +6 являются ковалентными, при их образовании атом железа переходит в

возбужденное состояние с ---- неспаренными ē.

Запомни!

K₂Fe⁺⁶O₄ – феррат калия, соль не выделенной в свободном состоянии железной кислоты.

Задание

Сравнивая атомные радиусы элементов, определите, какой из элементов наиболее ярко проявляет металлические свойства и почему?

Радиус атома, нм

Fe Na Mg Al

0.126 0,186 0,160 0,140

1. Нахождение в природе

Железо в космосе, на звездах, 
Железа много на Земле 
Железо образует горы 
Гора Магнитка, например.

Задание

1. Обратитесь к электрохимическому ряду напряжения металлов и определите, в каком виде возможно существования железа в природе. Выяснить какое место занимает железо по запасам в земной коре и по распространенности среди металлов.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛОВ

Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Au

Выступление ученика:

Самородное железо земного происхождения – это редчайший каприз природы (его еще называют «теллурическим», от

латинского слова «теллус» – земля). Такое железо получается в уникальных геологических условиях – там, где потоки расплавленной

лавы, богатой оксидом железа, на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. И уголь

восстанавливал железо до очень чистого металла, так же, как это происходит в доменных печах.

Железо – один из самых распространенных на земле элементов: на его долю приходится около 4,2% массы земной коры (4-е место

среди всех элементов, 2-е среди металлов). Это очень много: оно весит, ученые подсчитали 755 миллиардов тонн, но доступно

человеку лишь малое его количество. Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое

значение имеют красные железняки (руда гематит, Fe2O3; содержит до 70% Fe), магнитные железняки (руда магнетит, Fe3О4;

содержит 72,4% Fe) , бурые железняки (руда лимонит Fe2O3 · nH2O)

У гематита имеется синоним – «кровавик»; он напоминает запекшуюся кровь, с характерной чертой красного цвета.

Бурый железняк называют «болотная руда». Дело в том, что происхождение залежей бурого железняка связано с железобактериями.

Железобактерии развиваются, размножаются в прудах, болотах и даже водопроводных трубах. Для своего существования они

усваивают энергию окисления соединений железа, растворимых в воде. Когда бактерии отмирают, гидроксид железа(III), который

содержится в них, оседает на дно водоемов. Через некоторое время это приводит к образованию «болотных руд» (именно так возникло

Керченское месторождение железных руд).

В природе встречаются также большие месторождения пирита FeS₂ (другие названия — серный колчедан, железный колчедан,

дисульфид железа и другие), но руды с высоким содержанием серы пока практического значения не имеют.

По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. В морской воде 1 · 10–5 — 1 · 10–8% железа и очень много его в

рассеянном состоянии. Железноводск – это минеральный источник, содержащий соли железа.

Учитель: В своем составе железную руду содержит более 300 минералов.
В нашей стране железные руды находятся на Урале. Магнитогорск – магнетит, Уральские горы, горы Южной Сибири, западной и

восточной Сибири, на Дальнем востоке, Европейский север, Центральное Черноземье, Халиловское месторождение.

Уникальное месторождение железных руд (магнетита) – это Курская магнитная аномалия, где железа по крайней мере вдвое больше,

чем во всех месторождениях мира, вместе взятых. Его запасов может хватить на многие столетия. Многие месторождения КМА

расположены глубоко и их нужно осваивать. У КМА огромное будущее.

Вывод: железо в природе находится в виде соединений: руд и минералов, а самородное железо встречается очень редко. Наша страна занимает 1 место по запасам железных руд.

2.Заполните таблицу. Индивидуальная работа 4 колонка задание на дом

Таблица 1. Важнейшие руды и минералы, содержащие железо Индивидуальная работа

Название минералов	Химическая формула	Содержание Fe %	Важнейшие месторождения	Применение	Внешний вид
Магнетит (магнитный железняк)	Fe3O4	до 72	Южный Урал (Магнитогорск, Курская магнитная аномалия)	-электрод при электролизе - входит в состав красок, для военных кораблей, подводных лодок
Гематит (красный железняк)	Fe2O3	до 65	Криворожский район (Украина)	-порошком в качестве красителя, полировочного материала - украшения, обереги
Лимонит (бурый железняк)	2Fe2O3. 3H2O	до 60	Крым (Керченские месторождения)	-производство красок -формовочный материал - сырье для выплавки чугуна и стали
Сидерит (железный шпат)	FeCO3	до 10	г. Братск	-сырье для выплавки чугуна -утяжелитель буровых установок -талисман спортсменов, экстремалов
Пирит (железный колчедан)	FeS2	до 47	Урал	- материал для добывания сернистого газа, серной кислоты - драгоценные камни - для изготовления стали

Гематит, или красный железняк – основная руда главного металла современности – железа. Содержание железа достигает в нем 70%. Гематит известен с давних пор. В Вавилоне и Древнем Египте он использовался в украшениях, для изготовления печатей, наряду с халцедоном служил излюбленным материалом в качестве резного камня. У Александра Македонского был перстень с вставкой из гематита, который, как он полагал, делал его неуязвимым в бою. В древности и в Средние века гематит слыл лекарством, останавливающим кровь.

Магнетит, или магнитный железняк – минерал, содержащий 72% железа. Это самая богатая железная руда. Замечательное в этом минерале его природный магнетизм – свойство, благодаря которому он был открыт. Как сообщал римский ученый Плиний, магнетит назван в честь греческого пастуха Магнеса. Магнес пас стадо возле холма над р. Хинду в Фессалии. Неожиданно посох с железным наконечником и подбитые гвоздями сандалии притянула к себе гора, сложенная сплошным серым камнем. Минерал магнетит дал в свою очередь название магниту.

Пирит – один из тех минералов, увидев который хочется воскликнуть: «Неужели это так и было?» Трудно поверить, что высший класс огранки и полировки, поражающий нас в рукотворных изделиях, в кристаллах пирита – щедрый дар природы. Пирит получил свое название от греческого слова «пирос» – огонь, что связано с его свойством искрить при ударе стальными предметами. Этот красивый минерал поражает золотистым цветом, ярким блеском на почти всегда четких гранях. Благодаря своим свойствам пирит известен с глубокой древности.

1. Изучение физических свойств Индивидуальная работа

Значение железа в современной технике определяется не только его широким распространением в природе, но и сочетанием весьма ценных свойств.

Металл Fe ………. Кристаллическая решетка Физические свойства

 

Был нескромным я не в меру, Тысячи лет до нашей эры. А за блеск, мерцавший холодом, Люди там платили золотом!	А. Электропроводность Б. Ковкость и пластичность В. Теплопроводность Г. Магнетизм Д. Металлический блеск
Топор был выкован железный
Электромагнит с железным сердечником изобрел в 1823 г. самоучка, сын английского сапожника В.Стержен.
Знаменитая Эйфелева башня – «железная мадам», как часто называют ее парижане, – летом на 15 см выше, чем зимой.
На стыках рельсов электрофицированных железных дорог делают толстые медные перемычки, чтобы цепь не была разомкнута

Соотнесите факты применения железа с его физическими свойствами.

А	Б	В	Г	Д

Индивидуальные свойства: плотность железа 7,87 г/см^3, температура плавления -1539 ⁰С, температура кипения – 2770 °С.

Учитель: Способность притягиваться магнитом и самому быть магнитом – одно из удивительных свойств железа. Явление магнетизма

известно с глубокой древности. Слово «магнетизм» происходит от названия горы Магнезии в Малой Азии. Здесь существовало богатое

месторождение магнитного железняка. Практическое применение магнетизм получил значительно раньше, чем началось его научное

исследование. Мореходы издавна пользовались компасом с магнитной стрелкой.

Сплавы железа эти свойства могут терять. Дело в том, что железо существует в виде аллотропных соединений: α и γ – железо.

Кристаллическая решётка α –железа – кубическая, объёмно – центрированная, а γ- железа – кубическая гранецентрированная.

Гранецентрированная решётка имеет более плотную упаковку ионов, поэтому, при переходе α –железа в γ- железо оно заметно

уменьшает свой объём. Это происходит при температуре + 910 ⁰С. При нагревании железа до 710 ⁰ С металл теряет магнитные

свойства.

Химически чистое железо – серебристо-серое, блестящее, довольно мягкий, пластичный. Его можно обрабатывать: резать, ковать,

прокатывать, штамповать. Ему можно придавать большую прочность и твердость путем закалки - метод термического воздействия.

Химически чистое железо устойчиво к коррозии (вспомним, что такое коррозия?) и хорошо сопротивляется действию кислот.

Однако ничтожные доли примесей лишают его этих драгоценных свойств. Свойства железа и стали сильно различаются: железный шарик при

ударе о металлическую плитку расплющивается, а чугунный – раскалывается.

Железо, а соответственно, и сталь, и чугун во всех своих «ипостасях» имеют несравнимую ни с каким другим металлом цветовую

палитру. В холодном состоянии оно может быть серым и черным, почти белым, голубым и синим, золотистым и красноватым.

Более того, железо является единственным металлом, который может сам себя украшать декоративным орнаментом, проступающим

как бы изнутри. Варианты этого фактурного орнамента бесконечны, и их нельзя причислить ни к одному из общеизвестных, так как

этот рисунок рождается самим металлом.

1. Химические свойства Парная работа

Демонстрация: на столе учителя образцы соединений железа: FeCl₂,  FeCL₃ ,FeSO₄,  Fe₃O_4.

Гипотеза:  если есть  такие соединения железа, то их можно получить  химическим путём.

Предложите вещества, которые необходимо взять, для получения соединений железа.

Для решения  мысленного эксперимента воспользуйтесь  опорной схемой:

Для железа характерны две основные степени окисления: +2, +3.

Fe⁰ –2e  = Fe⁺²   +   (кислоты: соляная, серная, соли, сера)                 

Fe⁰ –3e  = Fe⁺³     + (сильные окислители: хлор, азотная кислота конц., серная кислота  конц.)

Запомни!    Fe₃О₄   - двойной оксид  (FeО  ∙Fe₂О₃)- железная окалина

Работа с опорной схемой.

Работая в парах, учащиеся должны предсказать, какие химические свойства будет проявлять железо?

Составить уравнения реакций в соответствии со схемой превращений и заполнить таблицу:

Я известен с давних пор и имею спрос,

Опусти меня в раствор – медный купорос.

Изменить хочу я соль, ну-ка, выйди, соизволь!

Удивительный момент: стал другим раствор!

Вытесняю элемент, не вступая в спор.

На меня взгляни, ответь. Начинаю я ржаветь.

- Какой это металл? (Железо)

3Fe +С = Fe₃С-цементит 3 Fe + 4H₂O (пары) = Fe₃O₄ + 4H₂ при температуре 700-900^оС .

Эту реакцию использовал Лавуазье для получения водорода.

?

? Fe₃O₄

+Cl_{2 +} ?

Fe

+S

+CuS + HCl

+ H₂O

? +? 700-900^оС ? +?

? +?

Химические свойства железа

Без нагревания	При нагревании
С кислородом во влажном воздухе образуется Fe2O3 • nH2 O	С кислородом 3Fe +2O2 =Fe2O3 • FeO
C разбавленными HСl и H2SO4 Fe +2 HCl = FeCl2 + H2 Fe0 + 2H+ = Fe2+ + H2 0 С HNO3 (конц.) и H2SO4 (конц.) не реагирует	C хлором 2Fe +3Cl2 =2FeCl3 C серой Fe +S= FeS
С солями Fe +CuCl2 = FeCl2 + Cu Fe0 + Cu2+ = Fe2+ +Cu0	С водой 3Fe +4H2O = Fe3O4 + 4H2 C HNO3 (конц.) и H2 SO4 (конц.) реагирует

Интересный факт про железо. Если железо нагреть до 5000 ⁰С, то оно станет газообразным.

Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ пассивируют железо на холоде, а при нагревании взаимодействуют с ним ( Fe⁺³). Азотную кислоту можно

перевозить в железных цистернах.

2Fe +6H₂SO₄(конц. )= Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

3Fe + 10HNO₃ (конц. )=3Fe(NO₃)₃ + NO+ 3H₂O

Вывод: железо – восстановитель. Образует два ряда соединений: Fe⁺² и Fe⁺³.

1. Химические свойства

Производство железа из руд началось в конце 1 тысячелетия до н.э. Бронзовый век сменился железным только тогда, когда человечество смогло поднять температуру пламени в печах до 1540 С – температура плавления железа. Металлическое железо выплавляли путем нагревания руды с древесным углем при высокой температуре.

2Fe₂⁺³O₃^-2 + 3C⁰→ 4Fe⁰ + 3C⁺⁴O₂^-2 

 FeO + C →Fe + CO. Промышленное получение железа и его сплавов осуществляют в доменных печах.

Чугун и сталь – сплавы, основу которых составляет железо. Чугун получают из железной руды в доменных печах. Самая большая домна в

Череповце. Это башня высотой с девятиэтажный дом, расширенная книзу. Стены изнутри выложены огнеупорным кирпичом, а снаружи обшиты

стальными листами. Загрузочное устройство имеется на верху доменной печи. Жидкий чугун удаляется через отверстия горна нижней части

доменной печи). В доменном процессе главная задача – восстановление железа из руды коксом, поэтому в чугуне содержатся довольно большие

количества углерода (4%), кремния (2–3%), серы и фосфора (до 0,03%). Сера придает сплаву красноломкость, фосфор – хладноломкость.

Процесс удаления этих элементов, а также уменьшения количества углерода и кремния приводит к получению стали. Во второй половине XIX

в. английский инженер Генри Бессемер изобрел аппарат для превращения чугуна в сталь – конвертер. В 1864 г. французский металлург Пьер

Мартен изобрел другой способ выплавки стали – мартеновский. Удобно перерабатывать железный лом. Конвертерный способ позволяет за 20

минут получить 20 т стали. Количество добываемого железа примерно в 15 раз превосходит добычу всех остальных металлов вместе взятых.

Получает развитие производство железа прямым восстановлением его из рудных концентратов водородом, природным газом или углем

при относительно низких температурах. Написать уравнения реакций данных процессов и составить окислительно-восстановительный баланс.

•Fe₃ O₄ + CO = ? + ?

•FeO + H₂ = ? + ?

•Fe₂ O₃ + Al = ? + ?

VІ. Применение железа и его сплавов.

В настоящее время железо – это основа современной техники, с/х машиностроения, транспорта. Назовите предметы изготовленные из

железа. (швейные иглы, скрепки, батареи, гвозди, инструменты, ножницы (хранить в сухом помещении). Примерно 90% используемых

человечеством металлов – это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире очень много, примерно в 50 раз больше, чем алюминия,

не говоря уже о прочих металлах. Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны, дешевы. Железу еще долго быть

фундаментом цивилизации.

Соединения железа: железный купорос, хлорное железо, оксиды железа используют для приготовления красителей, лекарств,

катализаторов, магнитных материалов, составов, защищающих древесину от гниения.

Термит используется для сварки стальных изделий, например, железнодорожных рельсов встык .

Железный купорос используется при крашении тканей, для борьбы с вредителями.

Железный сурик Fe₂O₃ , охра – применяется как пигмент для приготовления красок

VІІ. Биологическая роль железа

Какова роль железа в жизни человека и растений?

Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Железо обусловливает красную окраску гемоглобина, от

которого 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 есть и

миоглобине – белке, запасающем кислород в мыщцах.

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. Это железо легко вступает в связь с кислородом и именно соединение кислорода с

железом окрашивает кровь в красный цвет. Кислород - это окислитель. Но союз кислорода и железа в гемоглобине – невероятное

исключение. Здесь никакого окисления не происходит. Ион железа как бы "берет за руку" молекулу кислорода и "ведет" ее к месту

свершения действительного окисления и там ее "отпускает". За это свойство английский физиолог, один из основателей науки о дыхании

Дж. Баркрофт, назвал гемоглобин "самым удивительным веществом в мире". Кроме того, гемоглобин выполняет и другую очень важную

функцию - выведение с места окисления углекислого газа. И если кислород вводится в клетку гемом, то углекислоту оттуда "выносит"

глобин.

Таким образом, красные кровяные тельца, "набитые" миллионами молекул гемоглобина, выступают в роли автобусов, которые никогда

не делают холостых пробегов: в одну сторону (от легких к клеткам) они "везут" кислород, а в другую (от клеток к легким) - "вывозят"

углекислоту. Вот так все рационально устроено в природе! Но не весь кислород, доставленный гемоглобином, сразу же идет в дело. Часть

его остается в мышцах про запас. И вот для чего. В экстремальной ситуации, при повышенной физической нагрузке, когда мышцы начинают

усиленно работать, им может не хватить доставленного кислорода, тогда они обратятся к своим запасникам. Роль таких запасников в

мышцах играет другой гемосодержащий белок - миоглобин - "младший брат" гемоглобина. Впервые железо в крови человека было

обнаружено в XIX в. Это открытие стало настоящей сенсацией.

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. Если белый лист

смазать раствором соли, содержащей железо, то 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. При недостатке замедляется развитие растений. В организм

железо поступает вместе с пищей. В пищевых продуктах содержится трехвалентное железо. А клетки кишечника пропускают только

двухвалентное. Попав в кишечник, Fe⁺³восстанавливается в Fe⁺². Если человек плохо пережевывает пищу, Fe⁺³ не восстанавливается и остается

недоступным. На усвоение влияет и состав пищи. Присутствие витамина С и фруктозы способствуют растворению и усвоению Fe. Но есть

враги железа – это чай, кофе, яичные желтки. В их присутствии железо образует труднорастворимые соединения. У человека, страдающего

недостатком железа, развивается малокровие (железодефицитная анемия).

Продукт питания	Содержание железа мг/100 г
Морская капуста	16
Печень говяжья	8,4
Фасоль	6,4
Петрушка	6,0
Овсянка	4,5
Изюм Земляника	2,7
Яблоки	2,6
Макароны	2,2
Телятина	1,5
Свекла	1,1
Смородина	1,0
Kурица	0,7
Рыба	0,5

Таблица 2.Содержание железа в продуктах питания

Ежедневно нужно съедать одно яблоко натощак. Ионы железа (II) всасываются в кровь в тонком кишечнике, ровно столько, сколько

необходимо организму. Тереть яблоко на терке нельзя Fe²⁺ Fe^{3 +}

VІІІ. Закрепление материала

Задание 1.«Крестики – нолики»

Покажите выигрышный путь, состоящий из формул веществ, в которых степень окисления железа +2

FeO	Fe	Fe(NO3)3
Fe(OH)3	FeSO4	Fe2O3
FeCl2	FeCl3	Fe(OH)2

степень окисления железа +3

Fe	FeS2	Fe2O3
FeS	FeCl3	Fe2(SO4)3
Fe(OH)3	Fe(NO3)3	FeCl2

Задание 2. Исправьте ошибки и расставьте коэффициенты.

Fe + S→Fe₂S₃

Fe +O₂ → Fe₃O₄

Fe + H₂SO_4(конц.) → FeSO₄ + H₂

Fe + HNO_3(разб.) → Fe(NO₃)₃ + H₂O + NO

Fe + CuCI₂ → Fe CI₃ + Cu

Fe + H₂O_(пар) → FeO + H₂

Задание 3. Найдите соответствие между реагентами и продуктами.

1. Fe +O2 → 2. Fe + HCI(разб.) → 3. Fe + H2SO4(конц.) → 4.Fe + H2SO4(разб.) → 5. Fe + H2O(пар) → 6. Fe + CI2 → А. Fe2 (SO4)3 + SO2 + H2O

Б.  FeCI2 + H2

В. Fe3O4 + H2

Г.  FeSO4 + H2

Д. FeCI3

Е. Fe3O4

Ж.  FeCI3 + H2

З. FeCI2

И. Fe SO4  + SO + H2O

Задание 4. Чтобы обнаружить примеси железа в платиновой посуде, например, чашке, ее нагревают до температуры красного каления. Тогда ее поверхность покрывается красным налетом. С чем связано появление налета? Как удалить этот налет не повредив изделие?

(4Fe+ 3O₂=2Fe₂O₃  Fe₂O₃ + 6HCl =2FeCl₃ + 3H₂O )

Для лечения малокровия (пониженного содержания гемоглобина в крови) издавна применяли препараты железа, в т.ч. сульфат железа (II), а

иногда и восстановленное железо в порошке. Известен и старинный народный рецепт средства от малокровия - «железное» яблоко:
в яблоко (лучше антоновское) втыкают несколько гвоздей и выдерживают сутки. Затем гвозди вынимают, а яблоко съедают. Как вы можете

объяснить эффективность «железного» яблока с точки зрения химии?

Ответ: железо применяют для лечения малокровия, так как оно входит в состав гемоглобина. Железо, входящее в состав сплава, из которого

сделаны гвозди, растворяется, хотя и медленно, в органических кислотах, содержащихся в яблоке. Яблоко обогащается железом. Считается,

что из всех сортов яблок больше всего железа в антоновских, много в них и кислот, что облегчает растворение железа.

ІХ. Домашнее задание:

1. Осуществить цепочку превращений

Для I варианта:

Для II варианта:

1. Какие сведения, факты вы узнали из данного стихотворения о железе и его свойствах?

Громоподобные раскаты, 
И в небе раскаленный след:
На землю огненный камень падал, 
И ужасался человек. 
Но редким был подарок с неба, 
Им  лишь счастливец обладал: 
Топор был выкован железный, 
Сверкает лезвием кинжал.
Вот длинный ряд тысячелетий, 
Проходит в поисках, в борьбе, 
И наступает век железный 
Кровавый беспокойный век.
Он начинался резким звоном 
Жестоко скрещенных мечей
Потоком многомиллионным, 
Обрушил бомбы на людей. 
Железо в космосе, на звездах, 
Железа много на Земле 
Железо образует горы 
Гора Магнитка, например.
Железо - труженик, строитель.
Станки, заводы, корабли, 
Ведь от иголки до машины, 
Все из железа состоит. 
Железо в почве, в селезенке,
В любом растении, в крови... 
В составе всех эритроцитов
Чудеснейший гемоглобин!
Таинственны земные недра,
Но физики убеждены: 
Почти из чистого железа 
Ядро земное состоит. 
И верим мы, что век железа,
Не станет веком роковым, 
И дело мира неизбежно 
Мрак на планете не победит.

1. Домашнее задание для учеников, интересующихся химией.

Подготовить сообщения «Что такое булат?» (дамасская сталь). Секрет булатных мечей.

Знаменитую булатную сталь (или булат) делали на Востоке еще во времена Аристотеля (IV в. до н.э.). Но технология ее изготовления

держалась в секрете много веков. Поскольку булат – это сталь с очень большой твердостью и упругостью, изготовленные из нее изделия

обладают способностью не тупиться, будучи остро заточенными. Раскрыл секрет булата русский металлург П.П. Аносов. Он очень

медленно охлаждал раскаленную сталь в специальном растворе технического масла, подогретого до определенной температуры; в

процессе охлаждения сталь ковалась.

Мы расскажем вам о секрете булатных мечей. Много столетий назад в Индии процветало искусство изготовления из стали мечей и

кинжалов особой твердости с необычным узором, острых и тонких, как бритва, и гибких, как ветка ивы. С течением времени рецепты

изготовления такой булатной стали были забыты. Разгадать секрет производства булатов, объяснить чудесные свойства старинных

дамасских клинков пыталось ни одно поколение ученых 18-19 веков. Безуспешно занимался этой проблемой физик М. Фарадей.

П. П. Аносову первому удалось открыть тайну булата. В течение 10 лет он осуществил тысячи экспериментов, используя влияние на

качество стали кремния, марганца, хрома, углерода, алюминия, титана, алмаза, платины, золота. Эти опыты увенчались успехом, и

Аносов получил сталь, не уступающую по качеству прославленной дамасской, сочетающую изумительную твердость и невиданную

упругость. На клинках из этой стали были необыкновенные узоры.

Мне приснилась иная печаль про серую дамасскую сталь,

я увидел, как сталь закалялась, как из юных рабов одного выбирали,

кормили его, чтобы плоть его сил набиралась.

Выжидали положенный срок, а потом раскаленный клинок в мускулистую плоть погружали.

Вынимали готовый клинок. Крепче стали, не видел Восток, крепче стали и горше печали.

Ю. Кузнецов

4. Задание для творческих групп

Приготовьте презентацию по теме:

1. «Историческая справка о железе»

2. «Положение железа в периодической системе химических элементов и строение его атома».

3. «Распространение железа в природе. Физические свойства железа».

4. «Химические свойства железа».

5. «Применение железа и его сплавов в быту и промышленности».

6. «Биологическое значение железа»