Урок по химии на тему 'Железо и его соединения' (9 класс)

Открытый урок химии в

Тема « Железо и его соединения»

Учитель МКОУ Екатеринкинская ООШ Кадыйского района Костромской области: Виноградова З.Н.

Цель:

1. обеспечить усвоение знаний о железе и его важнейших соединениях: железа +2 и +3;

2. изучить качественные реакции на ионы железа +2 и +3, практически закрепить полученные знания путём химического эксперимента;

3. выяснить биологическую роль железа, используя основные химические понятия;

4. закрепить и обобщить знания учащихся о железе и его соединениях при выполнении тестов, упражнений и решении задач.

Оборудование: сера, железо (порошок), соляная кислота, сульфат меди, хлорид железа (III), сульфат железа (II), гидроксид натрия, роданит калия, красная и желтая кровяная соль; пробирки

Ход урока

1. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания.

2. Изучение нового материала.

3. Закрепление (тест)

4. Итог урока

IV. Домашнее задание

1. Историческая справка о железе и актуализация урока

Наш век называют по-разному: и атомным, и нейлоновым, и веком полупроводников и пластмасс. Тем не менее, существует традиция, по которой век называют именем материала, из которого делают самые нужные и сложные орудия труда. Если следовать этой традиции, то мы живем во времени пластических материалов, которому предшествовал век железа. Одна из версий связывает это слово с «жальжа», что означает «металл, руда». Другая версия усматривает в слове железо славянский корень «лез», тот же, что и в слове «лезвие».

Почему люди называют этот век железным? Какими свойствами обладает это вещество?

Поиски ответа на этот вопрос начнем со строения атома железа. А затем будем рассматривать его соединения.

Тема урока. Железо, его соединения и их значение.

Определим задачи урока:

• ознакомиться с соединениями железа и качественными реакциями на ионы железа Fе²⁺ и Fе³⁺

• научиться определять ионы железа Fе²⁺ и Fе³⁺ путём проведения опытов

• развивать способности эффективно использовать знаковые системы, наблюдения, сравнения; делать выводы; совершенствовать навыки выполнения химического эксперимента.

2. Положение железа в П. С.Х.Э. Д. И. Менделеева и строение атома

Железо - элемент VIII группы побочной подгруппы, 4 периода П.С.Х.Э. Д.И.Менделеева

Запишите схему строения атома железа. А также его графическую формулу. Строение атома Fe: ₂₆ Fe +26 )))) 2 е, 8 е, 14 е, 2 е ( все выполняют самостоятельно, 1 уч-ся у доски)

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↑

↑

↑

↑

↑↓

Вопрос: какая особенность строения атома железа отличает его от металлов, расположенных в главных подгруппах?

Ответ: У него на внешнем уровне 2е, и 14 е на предвнешнем уровне, т.е. оба являются незавершенными. Поэтому в соединениях железо чаще всего проявляет степени окисления (+2) при отдаче 2-х электронов с внешнего уровня и (+3), если используется еще и электрон предпоследнего уровня.

Дополнительная информация. С сильными окислителями железо образует соединения со степенью окисления (+3), со слабыми - (+2). Иногда образуется смесь соединений железа (+2) и (+3) например, в железной окалине: Fe ₃O₄ (FeO•Fe ₂O ₃) - магнитный железняк или магнит

3. Нахождение в природе. (Сообщение учащегося о распространенности железа и его соединений в природе.)

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 . 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 Fe3O4 - содержит 72% железа, месторождения магнетита встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии;

- гематит Fe2O3 - содержит до 65% железа, такие месторождения - железа встречаются в Криворожском районе;

- лимонит Fe2O3•nH2O - содержит до 60% железа, месторождения лимонита встречаются в Крыму, например керченское месторождение;

- пирит FeS2 - содержит примерно 47% железа, месторождения пирита встречаются на Урале.

Редчайший каприз природы - самородное железо земного происхождения (его еще называют "теллурическим", от латинского "теллурс" - 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. Химически чистое железо в природе встречается в составе метеоритов. Метеоритное железо - всегда самородное. Правда, "небесный металл" всегда содержит примесь никеля, поэтому он почти не поддается ковке в обычных условиях. Его следует обрабатывать только в холодном виде, а не разогретом, как обычное железо. (Демонстрация коллекции «Минералы и горные породы - образцы железняков: бурого, красного, магнитного)

4. Физические свойства железа (самостоятельная работа)

Железо - сравнительно мягкий, ковкий, серебристо-серый металл, образующий сплавы: чугун и сталь. 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».

5. Химические свойства железа

1. Взаимодействие с неметаллами.

А) Железо реагирует с неметаллами: Fe + S = FeS

Б) При нагревании до 200-250⁰С реагирует с хлором: Fe+Cl ₂=FeCl₃

(1 уч-ся у доски расставляет коэффициенты методом электронного баланса)

2 Fe⁰ + 3Cl₂⁰ = 2 Fe ³⁺ Cl₃ ^1-

2. Взаимодействие с кислотами. Железо реагирует с растворами кислот.

А) Fe + H ₂SO ₄ = FeSO₄ + H₂ ↑

Б) Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ ↑.

(2 уч-ся у доски расставляет коэффициенты методом электронного баланса)

В концентрированных и серной кислотах железо не растворяется, так как на поверхности металла возникает защитная оксидная пленка, препятствующая реакции металла с кислотой, поэтому концентрированные серную и азотную кислоты можно перевозить и хранить в железной таре (происходит пассивация металла).

• Задание для самостоятельной работы: Прочитайте текст учебника, составьте уравнения реакций:

Fe + H ₂О =

Fe + CuSO₄ =

Fe + O₂ =

3. Эксперимент1. Получение гидроксида железа Fе(ОН)_{2 ↓} и изучение его свойств.

Ход эксперимента.

А) В чистую пробирку прилейте 1-2 мл раствора соли FеSО₄, добавьте щелочь NaOH. Что наблюдаете?

Fе(ОН)_{2 ↓} - зеленый осадок. В сухом виде вещество представляет собой белый порошок.

FеSО₄ + 2NaOH = Na₂SО₄ + Fе(ОН)₂↓ Запишите уравнение в ионном виде:

Fе ²⁺ + SО₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- = 2Na⁺ + SО₄^2- + Fе(ОН)₂ ↓

Fе²⁺ + 2OH^- = Fе(ОН)_{2 ↓}

Б) Нагрейте получившийся осадок. Что наблюдаете? Fе(ОН)₂ ^{нагревание}→ FеО + Н ₂О

FеО - черное кристаллическое вещество.

4. Эксперимент 2. Получение гидроксида железа Fе(ОН)₃ ↓ и изучение его свойств.

А) В чистую пробирку прилейте 1-2 мл. раствора соли FеСl₃, добавьте щелочь NaOH. Что наблюдаете?

Fе(ОН)₃ - бурый осадок, обладающий слабо выраженными амфотерными свойствами.

FеСl ₃ ↓+ 3NaOH = 3NaСl + Fе(ОН)_{3 ↓} Запишите уравнение в ионном виде:

Fе ³⁺ + 3Сl^- + 3Na⁺ + 3OH^- = 3Na⁺ + 3Сl^- + Fе(ОН)₃↓

Fе ³⁺ + 3OH^- = Fе(ОН)₃↓

Б) 2Fе(ОН)₃ ^{нагревание} → Fе ₂О₃ + 3 Н₂О

5.Качественные реакции на Fe ²⁺; Fe ³ (демонстрация опытов)

1) Для определения ионов Fe ²⁺ используется красная кровяная соль - K ₃ [Fe(CN)₆]

FeCl₂ + K ₃ [Fe(CN)₆] → КСl + KFe³⁺ [Fe ²⁺(CN)₆^-]↓ синий осадок

2) Для определения ионов Fe ³⁺ используется жёлтая кровяная соль - K ₄ [Fe(CN)₆]

FeCl₃ + K ₄ [Fe(CN)₆] → КСl + KFe³⁺ [Fe ²⁺(CN)₆^-]↓ синий осадок

Вывод: в обоих случаях выпадает одинаковый осадок синего цвета KFe³⁺ [Fe ²⁺(CN)₆^-]↓

3) Для обнаружения ионов Fe³⁺ также используют взаимодействие солей железа (III) с роданитом калия KNCS.

FeCl₃ + KNCS- → KCl + Fe (NCSCl)₂ - раствор интенсивно-красного цвета.

6. Практическое значение соединений железа.

Из солей железа наибольшее техническое значение имеют сульфаты и хлориды.

• FеSО₄ х 7 Н₂О - железный купорос (степень окисления Fe - (+2)). Это гидратное соединение применяют для борьбы с вредителями растений, для приготовления минеральных красок, для .

• FеСl₃ - хлорид железа (III), степень окисления Fe - (+3). Применяют для очистки воды, в качестве протравы при крашении тканей.

Fе₂(SО₄)₃ х 9 Н₂О - сульфат железа (III), степень окисления Fe - (+3). Применяют при очистке воды, в качестве растворителя в .

7. Применение железа и его соединений.

Железо - это металл, использование которого в промышленности и быту не имеет пределов. Широко распространена сталь в современной технике. Оксиды и соли железа применяют в производстве красок, магнитных материалов, катализаторов, лекарственных препаратов, удобрений. Железо - основа всех черных сплавов

Где используются сплавы железа?

Чугун и сталь- сплавы на основе железа, материальная основа технических изделий. Булат - старинная узорчатая твердая сталь для клинков.

8. Биологическая роль железа (сообщение учащегося)

Интересно, что железо используется не только для строительства, не только в производстве, но и входит в состав живых организмов. Роль химического элемента железа в жизнедеятельности живых организмов очень велика. Оно входит в состав гемоглобина крови, который осуществляет перенос кислорода от органов дыхания к другим органам и тканям. Соединения железа издавна применяют для лечения малокровия, при истощении, упадке сил. Так, тонкий серый порошок восстановленного железа - «Феррум редуктум» - назначается при малокровии довольно большими дозами - по одному грамму 3 раза в день. Это свидетельствует о важной роли железа в жизни человека и высших животных. Организм взрослого человека содержит в среднем 3,5 грамма железа. Это очень немного по сравнению с содержанием, скажем, кальция или калия. Однако в крови концентрация того же кальция в пять раз меньше, чем железа. Почти все железо нашего организма сосредоточено в красных клетках крови - эритроцитах.

Гемоглобин, который переносит кислород из легких во все органы и ткани, это сложное металлорганическое соединение, в состав которого обязательно входят атомы железа со степенью окисления (+ 2). Молекула гемоглобина состоит из двух частей - чисто белковой (глобина) и элементоорганического комплекса (гемма), в центре которого и находится атом железа. Именно железо придает гемоглобину важнейшее его свойство - способность связывать кислород и отдавать его там, где это нужно организму. Характерно, что масса железа в гемоглобине сравнительно мала: килограмм эритроцитов содержит лишь один грамм железа, но это не умаляет его роли.

В человеческом организме железо есть не только в крови. Его содержат мышцы, костный мозг, селезенка, печень. В организм железо попадает с пищей. Много железа в зеленых овощах - салате, шпинате, капусте. Черешня жёлтая содержит наполовину меньше железа, чем черная. Светло-зеленый капустный лист в 6 раз беднее железом, чем зеленый. В говядине железа больше, чем в телятине. Причем, самый богатый железом пищевой продукт это не яблоки, а курага: в ее составе железа в 5 раз больше. В организме железо претерпевает ряд химических превращений. Главное из них - переход из трехвалентного состояния в двухвалентное - Fe ³⁺ в Fe ²⁺ .

ПРИМЕЧАНИЕ. Сообщение учащегося можно заменить заданием: использовать презентацию

III. Закрепление (тест)

IV. Итог урока

V. Домашнее задание