Разработка урока 'Железо и его соединения'

Предмет: химия

Класс: 9

Тема « Железо и его соединения»

Цель: 1. сформировать у учащихся представление о железе и его соединениях;

2. Закрепить и обобщить знания учащихся о железе и его соединениях при выполнении 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.

Ход урока

1. Организационный момент.

1. Ориентировочно-мотивационный этап.

Наш век называют по-разному: и атомным, и найлоновым, и веком полупроводников. 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 железа, которое около двух тысячелетий назад пришло на смену бронзовому веку.

Почему люди называют наш век железным?

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

2. Операционно-исполнительский этап.

Зачитываем эпиграф урока:

Элементы и атомы,
В менделеевский взятые круг,
Сделали химию самой богатой
И самой творческой из наук.
Г.Санников.

Тема урока. Железо, его соединения и их значение.

Наши задачи:

 Ознакомиться с соединениями железа и качественными реакциями на ионы железа Fе²⁺ и Fе³⁺

 Освоить навык определения ионов железа Fе²⁺ и Fе³⁺

 Развить способность эффективно использовать знаковые системы, наблюдения, сравнения; делать выводы

2. Изучение нового материала.

1. Историческая справка о железе

Одна из версий связывает это слово с «жальжа», что означает «металл, руда». Другая версия усматривает в слове славянский корень «лез», тот же, что и в слове «лезвие»).

2. Положение железа в п.с. Д.И. Менделеева и строение атома

Железо - элемент VIII группы побочной подгруппы. У него на внешнем уровне 2е. в соединениях железо чаще всего проявляет степени окисления +2 и +3. С сильными окислителями образует соединения со степенью окисления +3, со слабыми +2, иногда образуется смесь соединений железа +2 и +3, например, железная окалина:

Fe₂O₄(FeO•Fe₂O₃) - магнитный железняк или магнит

Строение атома ₊₂₆ ²⁶Fe 2 е , 8 е , 14 е , 2 е .(самостоятельно, у доски)

3. Нахождение в природе. Рассматривается распространенность железа в природе. Один из учащихся, заранее подготовивший сообщение, знакомит присутствующих с природными соединениями 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. 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. (Аликберова Л. Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. - М.: АСТ-ПРЕСС,2002.- 560 с.)

4. Физические свойства железа

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».

5. Химические свойства железа

1. Взаимодействие с неметаллами.

 Железо реагирует с неметаллами:

Fe + S = FeS

При нагревании до 200-250 0С реагирует с хлором

Fe+Cl₂=FeCl₃

2. Взаимодействие с кислотами. Железо реагирует с кислотами

Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂

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

Fe + HCl = FeCl₂ + H₂.

 Задание: Прочитайте текст учебника, составьте уравнения реакций

Fe+H₂О =

Fe+CuSO₄ =

Fe+O₂ =

Соединения железа

Железо образуетдва ряда оксидов и гидроксидов:

• FeO - оксид железа(II), черный; Fe(OH)2 - гидроксид железа(II), белый; проявляют осно?вные свойства;

• Fe2О3 - оксид железа(III), красно-бурый; Fe(OH)3 - гидроксид железа(III), бурый; проявляют амфотерные свойства

Соединения железа и их свойства

В ы в о д. Для распознавания солей железа можно использовать реакцию с растворами щелочей.

Для распознавания солей железа(ІІ) и (ІІІ) проводят и другие качественные реакции, с которыми учащиеся знакомятся при выполнении лабораторной работы.

Качественные реакции на ионы Fe2+и Fe3+.

Учащиеся работают в группах по 2-4 человека, пользуясь инструкцией по проведению лабораторной работы (приложение 2). Затем учащиеся отчитываются о своих результатах. Учитель делает вывод.

1) При добавлении к раствору хлорида железа(ІІІ) раствора желтой кровяной соли образуется темно-синий осадок (берлинская лазурь).

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃+ 12KCl.

Это качественная реакция нa ионы Fe3+.

2) При взаимодействии раствора сульфата железа(ІІ) с раствором красной кровяной соли образуется темно-синий осадок (турнбулева синь):

3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]₂+ 3K₂SO₄.

Это качественная реакция на ионы Fe2+ .

3) Для обнаружения ионов Fe3+ используется также реакция с роданидом калия, при которой реакционная смесь приобретает красный цвет:

FeCl₃+ 3KCNS = Fe(CNS)₃ + 3KCl.

6. Практическое значение соединений железа.

Из солей железа наибольшее техническое значение имеют сульфаты и хлориды.

FеSО₄ ^. 7Н₂О - железный купорос (степень окисления +2). Применяют для борьбы с вредителями растений, для приготовления минеральных красок, для обработки древесины.

FеСl_{3 -} хлорид железа (III). Степень окисления +3. Применяют для очистки воды, в качестве протравы при крашении тканей.

Fе₂(SО₄)₃.9Н₂О - сульфат железа(III)Степень окисления +3. Применяют при очистке воды, в качестве растворителя в гидрометаллургии

7. Применение.

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 нынешней техники.

Применение булата. Булат - старинная узорчатая твердая сталь для клинков.

8. Биологическая роль железа

Интересно, что железо используется не только для строительства, не только в производстве, но и в наших с вами организмах.

Какую роль железо и его соединения выполняет в организме?

Железо входит в состав гемоглобина крови.

Действительно, 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 входит железо( степень окисления + 2) Собственно, 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 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. Розовая черешня 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.

3. Закрепление

тест

3. Итог урока

V. Домашнее задание

Тест по теме «Железо и его соединения»

1. Электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶3s²3p6³d⁶ соответствует частице:
1) Fe⁺³ 2) Fe⁺² 3) Fe⁰ 4) Fe⁺⁶

2. Для железа не характерна степень окисления, равная:
1) +2 2) +6 3) +3 4) +5

3. Число электронов в ионе железа Fe³⁺ равно:
1) 26 2) 28 3) 24 4) 23

4. Установите соответствие между формулой частицы и ее способностью проявлять окислительно-восстановительные свойства
А) Fe³⁺ 1) только окислитель
Б) Fe²⁺ 2) только восстановитель
В) Fe⁰ 3) и окислитель и восстановитель
Ответ запишите в виде набора цифр, соответствующих буквам: А Б В

5. Сокращенное ионное уравнение Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂ соответствует взаимодействию веществ:
1) Fe(NO₃)₃ и KOH

2) FeSO₄ и LiOH

3) Na₂S и Fe(NO₃)₂

4) Ba(OH)₂ и FeCl₃

6. При обычных условиях практически осуществима реакция между железом и:
1) серой (кр.)

2) серной кислотой (конц.)

3) нитратом цинка (р-р)
4) нитратом меди (II) (р-р)

7. В схеме превращений FeCl₃ → X₁ → X₂ → Fe(OH)₃ веществами «Х₁» и «Х₂» могут быть соответственно:
1) Fe₂(SO₄)₃ и Fe₂O₃

2) Fe(NO₃)₃ и Fe₂O₃

3) FePO₄ и Fe₃O₄
4) Fe(OH)₃ и Fe₂(SO₄)₃