Железо.Нахождение в природе.Свойства железа

9-класс

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 учебно-познавательной 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 Юго-Западной 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

1-3. 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: 26-протонов; 30 – нейтронов; 26 – электронов.Схема строения атома:  Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s², Металл средней активности, восстановитель:Fe⁰-2e^-→Fe⁺², окисляется восстановитель, Fe⁰-3e^-→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) – Fe₂O_3*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 серебристо-белый металл с температурой плавления 1539^оС. 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 – серебристо-серый, 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 железа-беседа,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),Железо (III)-практическая работа в парах, обсуждение результатов

У вас в пробирках  две соли железа, прилейте к ним небольшое количество гидроксида натрия.  ( NaOH)

Отметьте цвет полученных веществ.

IV.Закрепление материала

Задания для закрепления –работа уч-ся 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?