- изучить физические и химические свойства железа;
- рассмотреть строение атома железа;
- познакомиться с природными источниками железа – минералами, в которых оно содержится.
2. Развивающие:
- развивать у учащихся умение самостоятельно работать с текстом учебника, извлекая из них нужную информацию;
- развитие умений выделять признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы;
- формировать у учащихся умение осуществлять основные мыслительные операции и излагать их в устной и письменной форме;
- развивать воображение, память и внимание;
- развивать у учащихся интерес к научным познаниям на примере видеороликов и презентаций.
3. Воспитательные:
- воспитывать у учащихся бережное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих;
- продолжить формирование интереса учащихся к научным знаниям;
- формирование мировоззрения у учащихся и расширение их кругозора.
Оборудование: ПСХЭ Д.И. Менделеева, проектор.
Понятия урока: строение атома железа, степени окисления железа: +2, +3, физические и химические свойства железа.
Тип урока: изучение нового материала.
Вид урока: комбинированный
Ход урока:
1. Организационный момент.
Итак, сегодня на уроке мы начинаем изучать еще один важный металл, который применяется повсеместно – железо. Но прежде, чем приступить к знакомству с железом, нам необходимо закрепить знания по амфотерным элементам, а именно – алюминию(выполнение тестов).
Изучение нового материала.
Слайд 2. Сегодня на уроке мы с вами должны изучить строение и свойства атома железа, познакомиться с природными источниками железа – минералами, в которых оно содержится, а также изучить физические и химические свойства этого металла.
Слайд 3, 4.
1. положение железа в ПСХЭ Д.И. Менделеева. Железо – элемент побочной подгруппы 8 группы, 4-го периода, порядковый номер 26. 26 электронов, 26 протонов, относительная атомная масса 56, 30 нейтронов.
Строение электронной оболочки атомов железа несколько отличается от строения электронных оболочек атомов элементов главных подгрупп.
4 электронных слоя, 2)8)14)2), электронная конфигурация 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2(заполняется не последний уровень, а предпоследний, третий от ядра уровень – на последнем уровне – 2 е, на предпоследнем – заполняется всего 14(вместо 18)).
Слайд 5.
Подобно всем металлам какие свойства проявляет железо? Правильно, железо проявляет восстановительные свойства,- может отдавать как 2е(с внешнего уровня), так и еще 1 е с предвнешнего уровня, проявляя при этом более устойчивую степень окисления +3.
Слайд 6. Нахождение в природе.
В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1 % массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и ультраосновных породах, и мало — в кислых и средних породах.
Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красный железняк (гематит, Fe2O3; содержит до 70 % Fe), магнитный железняк (магнетит, FeFe2O4, Fe3O4; содержит 72,4 % Fe), бурый железняк или лимонит (гётит и гидрогётит, соответственно FeOOH и FeOOH·nH2O).
Слайд 7. Применение железа.
Когда открыто железо никто не знает и не узнает, так как это было слишком давно. Но пользуются железом до сих пор, и в настоящее время железо не заменимо в промышленности и труде.
В настоящее время железо – основа современной техники и с/х машиностроения, транспорта, средств связи, космических кораблей и вообще всей современной цивилизации.
Слайд 8. Физические свойства.
Железо - сравнительно мягкий ковкий серебристо-серый металл.
Температура плавления – 1535 0С
Температура кипения около 2800 0С
При температуре ниже 770 0С железо обладает ферромагнитными свойствами (оно легко намагничивается, и из него можно изготовить магнит).Выше этой температуры ферромагнитные свойства железа исчезают, железо «размагничивается».
Слайд 9. Химические свойства.
Железо, отдавая два внешних электрона, проявляет степень окисления +2;
отдавая три электрона (два внешних и один сверхоктетный с предпоследнего энергетического уровня), проявляет степень окисления +3. Fe-2e=Fe+2 Fe-3e=Fe+3
Электронные структуры 3d- и 4s-орбиталей атома железа и ионов Fe+2 и Fe+3 можно изобразить так:
Слайд 10.
Железо — активный металл. На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая ржавлению металла.
3Fe + 2O2 = Fe2O3 • FeO (Феррит железа)
Во влажном воздухе железо окисляется и покрывается ржавчиной, которая частично состоит из гидратированного оксида железа (III).
4Fe + 3О2 + 6Н2О = 4Fe(ОН)3
Слайд 11.
Взаимодействие с простыми веществами:
1. Горит в кислороде
3 Fe + 2 O2 =Fe3 O4
2. Реагирует с хлором
2Fe + 3 Cl2 = 2FeCl3
3. Взаимодействует с серой
Fe + S = FeS
Слайд 12.
4.Железо вытесняет из растворов солей металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений правее железа:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
5. При высокой температуре (700-900°С) железо реагирует с парами воды:
3Fe+4Н2O=Fe3O4+4Н2
Слайд 13. С кислотами.
С соляной и разбавленной (приблизительно 20%-й) серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа(II):
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
Растворяется железо в разбавленной азотной кислоте.
8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O
Слайд 14.
Концентрированная серная и азотная кислоты пассивируют железо, образуя на его поверхности прочную плёнку оксида.
Слайд 15. Окисление железа.
При хранении водных растворов солей железа(II) наблюдается окисление железа(II) до железа(III):
4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)Cl2
Соединения железа (III) в растворах восстанавливаются металлическим железом:
