S | Изучение нового материала Формирование знаний о железе - химическом элементе. Слайд 5 Давайте определим положение железа в ПСХЭ и составим его электронную формулу. Fe +26 ) ) ) ) 2 8 18 2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Согласно этой формуле в атоме железа из восьми валентных электронов четыре находятся в спаренном состоянии. Два спаренных 3d электрона разъединять нельзя, т.к. на 3 ЭУ нет свободных орбиталей. Но на 4 ЭУ имеются 3 свободные орбитали, поэтому спаренные 4s электроны можно разъединить. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s1 4p1 Вывод: Для железа наиболее характерные ст. ок. +2 и +3. На доске: Слайд 6 Радиус атома, нм Fe Na Mg Al 0.126 0,186 0,160 0,140 ? . Какое влияние на свойства железа оказывают такие размеры атома и возможность отдавать электроны с внешнего и предвнешнего слоя? Формирование знаний о железе - простом веществе. ? Действительно ли такими важными свойствами обладает железо? Убедиться в этом и познакомиться с железом, и будет целью нашего урока сегодня. Демонстрация физических свойств железа • теплопроводности (один конец стальной проволоки с кнопками на пластилине нагревается, кнопки по порядку падают на подставку демонстрационного стола) • электропроводности (замыкается простейшая электрическая цепь со стальными проводами, лампочка загорается • наличие металлического блеска (металлическая пластина поворачивается при дневном свете), • пластичности и ковкости (демонстрируются изделия из железа и его сплавов: трубки, решетки), слайд 7 • магнетизма (к железным гвоздям подносится магнит, и гвозди притягиваются), учащиеся делают вывод: железо магнитно. 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 Слайд 8 Здесь существовало богатое месторождение магнитного железняка. Слайд 9 Практическое применение магнетизм получил значительно раньше, чем началось его научное исследование. Мореходы издавна пользовались компасом с магнитной стрелкой. Слайд 10 В 1755 году швейцарский ювелир Дитрих впервые изготовил подковообразный магнит. Слайд 11 Электромагнит с железным сердечником изобрел в 1823 году самоучка, сын английского сапожника Стержен. Слайд 12 Его магнит состоял из одного слоя голого медного провода, навитого на лакированный железный сердечник. Американец Генри усовершенствовал электромагнит, навив на железный сердечник провод в несколько слоев. Генри изолировал сами провода вместо того, чтобы лакировать сердечник. Навивая на каркас все больше слоев проволоки, Генри делал более мощные электромагниты. В 1831 году он изготовил электромагнит, который мог поднимать 300 килограммов. Слайд 13 Как известно, у металлов довольно высокий коэффициент теплового расширения. По этой причине стальные сооружения в зависимости \ от времени года, а следовательно, от температуры окружающего воздуха, становятся то длиннее, то короче. Так, знаменитая Эйфелева башня - «железная мадам», как часто называют ее парижане, летом на 15 см выше, чем зимой. Слайд 14 Плотность железа в кг/м3 - 7900, температура кипения - 2770° С, температура плавления - 1536° С. Слайд 15 ? Как вы думаете, ребята, почему Ферсман дал такую высокую оценку железу? Вспомните, где этот металл находит применение. А что мы знаем о железе? Где встречается железо в природе? В земной коре железо распространено достаточно широко. Слайд 16-19 На его долю приходится: Около 4,1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. В морской воде 1·10–5 — 1·10–8% железа. (руда гидрогетит НFeO2·nH2O) (руда гематит Fe2O3) (руда сидерит FeСO3) (руда магнетит Fe2O4) Слайд 20-24 Действительно, применение железа насчитывает уже много столетий, но настоящее вторжение железа в технику произошло на рубеже XVIII и XIX в. Из сплавов, в состав которых входит железо, изготавливается плуг земледельца, станок рабочего, оружие воина, стоящего на страже мирного труда, игла, которой вы шьете. Без железа немыслима ни одна отрасль современной промышленности: кораблестроение строительство железных дорог, машиностроение, строительное дело, военное дело. Но не только техника нуждается в железе. Не будь его, на Земле не было бы жизни в привычных для нас формах: ведь этот элемент входит в состав крови почти всех представителей животного мира нашей планеты. Железо необходимо для образования хлорофилла. Железо, содержащееся в ферментах, в значительной степени влияет на интенсивность дыхания растений. В организме человека железо встречается в виде ионов железа. Оно входит в состав гемоглобина, который переносит кислород к клеткам, а обратно — углекислый газ. Обычно содержание железа в организме не превышает 5 г, но его значение очень велико. При недостатке железа в организме человек быстро начинает утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение. 3.Формирование знаний о химических свойствах железа. Задача. Не так давно в Моравском музее города Брно появился новый экспонат - небольшой топор, найденный археологами при раскопках древнего поселения Мстенице, относящего к раннему средневековью. Масса топора 6 кг. Оказалось, что в отличие от других железных изделий, найденных при раскопках, топор изготовлен из природнолегированного железа, содержащего 2,8 % никеля и 0,6 % кобальта. Такой состав свидетельствует о небесном происхождении материала, который воспользовался средневековый мастер из Мстенице. Сколько кг железа в этом топоре? А теперь рассмотрим химические свойства железа. Железо —металл средней активности Слайд 25 Демонстрация химических свойств. Опыт 1. Взаимодействие железа с хлором. Для этого опыта потребуется предварительно получить хлор в пробирке с пробкой и газоотводной трубкой путем взаимодействия КМпО4 и НС1 (тяга!): 2КМпО4 + 16НС1 = 2КС1 + 2МпС12 +5С12 +8Н2О Хлор собирают в колбу и закрывают пробкой. Берут тонкую стальную проволоку (12-15 см). Конец ее обматывают вокруг небольшого кусочка спички и поджигают. Когда проволока накалится, опускают ее в колбу с хлором. Кусочек спички гаснет, а проволока раскаляется и сгорает, образуя бурый хлорид железа (III). 2Fе + ЗС12 = 2FеС13 (F, Cl, Br)слайд 27 Fе + S = 2FеS (S, I) ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ Опыт 2. Взаимодействие железа с кислородом. Предварительно собирают кислород в колбу и закрывают пробкой. Реакцию проводят в пробирке с газоотводной трубкой. 2КМпО4 = К2МпО4 + МпО2 + О2| Нагрейте до воспламенения железные опилки и опустите в колбу с кислородом. ЗFе + 2О2 = FeО • Fе2О3 слайд 27 ?Чем является железо в данных уравнениях реакций? ?Действует ли вода и кислород на железо? При обычных условиях вода не действует на железо, однако, в присутствии кислорода протекает следующая реакция: (запись в тетради) 4Fe + 6Н2О + 3О2 = 4Fe(ОН)3 Fe0 - 3ē = Fe+3 4 восс-ль, окисления О20 + 4ē = 2О-2 3 окислитель, вос- ния Слайд 28-30Fe(OH)3 - гидроксид железа (III) - основная часть ржавчины. Для протекания данной реакции необходимо одновременно присутствие воды и кислорода, в противном случае коррозия так и не наступит. Известно, что в течение многих столетий стоит знаменитая Почему? ?Может вытеснять железо водород из воды Опыт 5. Взаимодействие железа с водой. Для проведения этой реакции необходима высокая температура, поэтому учитель предлагает учащимся только записать уравнение реакции. ЗFе + 4Н2O = Fе3O4 + 4Н2 слайд 31 Лабораторная работа Инструктивная карточка к лабораторной работе «Взаимодействие железа растворами кислот, солей» Опыт 3. Взаимодействие железа с медным купоросом. В пробирки налейте по 4—5 мл сульфата меди и хлорида алюминия (II). Насыпьте немного железных опилок или бросьте кнопку. Перемешивайте содержимое пробирки до тех пор, пока не изменится окраска растворов. Fе + СuSО4 = Сu +FеSО4 Fе + AlCl3 = Опыт 4. Взаимодействие железа с кислотами. В пробирки положите по 1 канцелярской кнопке и налейте по 4-5 мл раствора соляной кислоты, серной кислоты, Пробирку нагревают до начала выделения водорода (не до кипения). Когда реакция закончится (пузырьки водорода начнут выделяться медленно), обратите внимание на окраску раствора хлорида железа (II). Fе + 2НС1разб. = FеС12 + Н2 Fе + Н2SО4 = FеSО4+Н2 Fе + Н2SО4(к) = Fе + 6НNO3 = Fе(NО3)3+ 3Н2O + 3NO2 слайд 32-33 Эти кислоты создают на поверхности металла такую прочную и плотную пленку оксида, что металл становится совершенно пассивным и уже не вступает в другие реакции. Закрепление Вернутся к плану урока, обсудить достигли ли мы цели урока 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, | Записывают на доске схему электронного строения атома железа. Один ученик работает у доски Ответ: Железо, имеющее атомы небольших размеров и большое число электронов, участвующих в металлической связи, должно обладать высокой температурой плавления и значительной твердостью, но вместе с тем небольшой электропроводностью. Все выводы записываются в тетради. учащиеся делают вывод: железо теплопроводно; учащиеся делают вывод: железо электропроводно; учащиеся делают вывод: металлический блеск есть; учащиеся делают вывод: железо пластично и ковко; слайд 7 учащиеся делают вывод: железо магнитно. Выступления учащихся с докладами Демонстрация На столах листы с задачей. Один человек решает у доски остальные в тетради Решение: 1)m(Ni) = 0,028-6 = 0,168 кг 2) m (Со) = 0,006 - 6 = 0,036 кг 3) m (Fе) = 6 - (0,168 + 0,036) =*$- 0,204 = 5,796 кг Ответ: Железа в топоре 5,796 кг. По ряду напряжения металлов определяют активность железа и прогнозируют химические свойства. Видео Записывают уравнения реакции один человек у доски Записывают уравнения реакции один человек у доски Ответ : восстановителем Ответ: да Ответ: Там сухой воздух Ответ: да на столах учащихся микролаборатории и инструктивные карты проводят опыты работу оформляют в тетради, делают выводы Обсуждение результатов вывод: железо взаимодействует с неметаллами, водой, разбавленными кислотами и солями, образованными менее активными металлами. Слайд 34 |