Урок по химии по теме: Железо, строение атома, свойства, применение.

Урок по химии по теме: Железо, строение атома, свойства, применение .

Задачи урока:

Образовательные задачи: Рассмотреть особенности строения атома железа на основе положения элемента в ПСХЭ. Способствовать усвоению знаний о свойствах железа как простого вещества. Познакомить учащихся с соединениями железа, качественные реакции на ионы железа (II, III) и нахождением их в природе. Рассмотреть способы получения железа и применение железа.

Развивающие задачи: Способствовать умению писать электронную конфигурацию атома формировать интерес учащихся, расширять кругозор, практические навыки, умение сравнивать, анализировать, умение находить ответы на поставленные вопросы.

Воспитательные задачи: Формировать умение осуществлять само и взаимоконтроль, формировать культуру речи, умение поддерживать сознательную дисциплину.

Оборудование и реактивы: коллекция минералов, ПСХЭ, стаканы, растворы FeCl_3, FeCl_2, NaOH_, К SCN, Na SCN .

NH₄SCN (роданид аммония).

Литература: Занимательная химия, Л. Ю. Аликберова, М.АСТ-ПРЕСС,1999,учебник химии 9 класс автор О.С.Габриелян Дрофа, М.2008, журнал «Химия в школе №2,3 2002.

План урока:

1. История открытия железа

2. Положение железа в ПСХЭ, строение атома

3. Физические свойства железа.

4. Химические свойства железа.

5. Применение железа и его соединений

1.Беседа с учащимися по вопросам:

1)Какие свойства элементов называются металлическими, почему?

2)Каковы общие физические свойства металлов и с чем это связано?

3)Какие металлы находятся в природе в свободном виде и почему?

4)Где располагаются металлы в ПСХЭ?

История открытия железа.

Fe (лат. ferrum, от греко-лат fars.-быть твердым).Железо известно с древнейших времен. В древнем Египте Fe называли " бе- нипет" что означало в буквальном смысле небесный металл или упавший с неба-метеоритным. Ежегодно на землю падает больше тысячи метеоритов, часть их- железные, состоящие в основном из никелистого железа. Считается также, что в глубинах нашей планеты находится, расплавленное ядро Земли, состоящее из сплава железа с никелем. Самый большой из обнаруженных метеоритов весит приблизительно 60 т, он найден в 1920 г в юго-западной части Африки. Fe обнаружено также на Луне, причем в лунном грунте оно присутствует в самородном, не окисленном состоянии. Метеоритное железо всегда самородное. С ним видимо и познакомились древние наши предки, когда на смену бронзовому веку пришел век железный. Правда небесный металл содержащий никель не поддается ковке в обычных условиях, его следует обрабатывать как ни странно в холодном виде, а не в разогретом. Согласно легенде, оружейники, которые не знали этого секрета и не умели отковать из небесного камня меч для бухарского эмира, были безжалостно казнены. Поэтому Fe так неразрывно связано с жизнью человечества. При участии железа проливалось столько крови, терялось столько жизней, происходило столько несчастий.

Век девятнадцатый, железный,

Воистину жестокий век!

Тобою в мрак ночной, беззвездный,

Беспечный брошен человек!

Однако железо не только омрачало жизнь людей но и приносило также радость людям. Ведь в гробницах фараонов находили не только лезвия, кинжалы, но и бусы, амулеты из железа. Амулет Тутанхамона-это скромная находка, одна из ценных с точки зрения истории культуры ценность. Также до сих пор радует глаз знаменитая Кутубская колонна высотой около 7 метров и массой 6,5т ( близ г. Дели в Индии). Надпись на колонне говорит о том, что она была поставлена в 9 в.до н. э и оказалась что была изготовлена из чистого металла железа. Массовая доля железа в колонне 99,7%.Одной из объяснения ее долговечности и коррозионной устойчивости считается чистота металла, а другим объяснением - благоприятные климатические условия.

Строение атома железа.

Fe р=е=26 Аr (55,84). На валентном слое у атома железа, помимо двух электронов четвертого 4s²подуровня имеются шесть электронов3d подуровня. Из этих 3d ⁶ электронов активны 4 неспаренных электрона. В образовании валентных связей участвуют3d ⁶ 4s² электрона. Электронную конфигурацию атома железа-

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d ⁶ 4s² .Характерные степени окисления железа:+2,+3.

Задание для учащихся:

Определите степени окисления элементов в соединениях:

Fe₃ (PO ₄)_{2 ,} K₂ Fe O_4, Fe(OH)SO₄ , FePO _4, Fe₃O _4, Fe(O H) _2, Fe(O H) _3.

Феррит

Качественные реакции на ионы Fe²⁺, Fe ³⁺.

Лабораторные опыты:

В пробирке№1 находится раствор хлорида железа(II) ,в пробирке№2 находится раствор хлорида железа(III).В обе пробирки добавьте раствор роданида калия. Какие изменения происходят в растворах? Сделайте соответствующий вывод об обнаружении ионов железа: Fe ³⁺ и Fe²⁺ роданидом калия. Напишите качественную реакцию в молекулярно-ионном видах.

Ответ:

FeCl₃ +3 К SCN Fe (SCN)₃ +3KCI Fe³⁺ +3 SCN ^-Fe (SCN)₃ ↓

Роданид калия темно-красный

FeCl ₂ + К SCN бесцветный раствор.

В пробирке№3 находится раствор хлорида железа(II) ,в пробирке№4 находится раствор хлорида железа(III).В обе пробирки добавьте раствор гидроксида натрия. Какие изменения происходят в растворах? Сделайте соответствующий вывод об обнаружении ионов железа: Fe ³⁺ и Fe²⁺ щелочью. Напишите качественные реакции в молекулярно-ионном видах.

Ответ:

FeCl₃ + 3 NaOH = Fe(OH)₃ ↓+ 3 NaCl Fe³⁺ + 3 OH^- = Fe(OH)₃ ↓
FeCl ₂ +2 NaOH = Fe(OH)₂ ↓ + 2NaCl Fe²⁺ + 2 OH^- = Fe(OH)₂ ↓
Реакция со щелочью - один из способов обнаружения ионов железа. Гидроксид железа (II) Fe(OH)₂ - осадок серо-зеленого цвета, гидроксид железа (III) Fe(OH)₃ - осадок бурый.

Демонстрационный опыт:

Для обнаружения Fe ³⁺ в составе ржавчинына образце ткани, необходимо нанести несколько капель подкисленного раствора тиоцианата натрия (NaSCN ) .Появившийся розовый цвет можно удалить водой.

Fe(O H) _3. +3НCI +3Na SCN Fe (SCN)₃+3 NaCI+ 3 H₂ O

Физические свойства железа.

Блестящий серебристо- белый металл, плотность 7,87г/cм³ (тяжелый),

tпл.=1539⁰ С(тугоплавкий),с хорошей пластичностью, легко намагничивается и размагничивается.

Нахождение в природе.

Железо состоит из 4 стабильных изотопов с массовыми числами 54,56,(основной),57,58.Радиоактивные изотопы-55,59.

Название минерала

Формула

Содержание железа в %

Ильменит (триоксид титана, железа)

(Fe, Ti)O₃

36,8

Бурый железняк (лимонит)

Fe₂O _3*n H₂O,если2 Fe₂O_.* 3H₂O

55-30

Гематит (красный железняк)

Fe₂O₃

65

Магнетит (магнитный железняк)

Fe₃O ₄

72

Шпатовые железняки (сидеритовые)

FeСO₃

48,3

Пирит(железный колчедан)

Fe S₂

47

В организме человека содержится около 3граммов чистого железа,75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль железа гемоглобина - перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении-СО₂. Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Без железа у растений листья белеют. Так от одной и той же причины- наличия железа в соках и тканях -весело зеленеют листья и ярко румянятся щеки человека.(Рассказ о влюбленном человеке -пытавшемся изготовить кольцо для своей возлюбленной из собственной крови и умершем от малокровия).

Задания для учащихся:

1. Какое соединение богаче железом ильменит (триоксид титана, железа) или сидерит?

(Ответ : Mr (FeСO₃ )< Mr((Fe, Ti)O₃ )

2. В подвале дома обнаружен ящик с гвоздями, многие из которых от неправильного хранения заржавели. Что представляет собой ржавчина с химической точки зрения?

(Ответ: ржавчина- это сложная смесь оксидов, гидроксидов железа со степенью окисления +3).

2)Как можно убрать пятно ржавчины с ткани?

(Ответ: убрать с ткани ржавчину можно раствором лимонной кислоты или щавелевой кислоты)

Способы получения Fe (работа по таблице).

1.Восстановление более активными металлами (металлотермия)

Fe₂O ₃ + 2AI2 Fe+ 2AI₂О₃

2.Обжиг сульфидов

Fe S₂ Fe₂O ₃ Fe

4 Fe S₂ +11О₂2 Fe₂O ₃+8SO₂

3.Восстановление Н₂

Fe₂O ₃ +3H ₂2 Fe+3H ₂O

4. .Восстановление оксидом углерода (II)

Fe₂O ₃ +3CO2 Fe+3CO ₂

5. .Восстановление углем

Fe₂O ₃ +3C2 Fe+3CO ₂

В1905г у острова Русский на Дальнем Востоке обнаружен самородный чугун с содержанием в железе 3,2% С.Это железо образовалось в универсальных условиях, там, где расплавленные потоки лавы, богатые оксидом железа Fe O и низким содержанием SiO₂ на пути извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля

Fe O +CFe+CO ₂

Производство железа началось в конце 1 тысячелетия до н.э. Сначала люди научились получать «железо кричное» представляющее собой губчатую массу, образующуюся при нагревании железной руды гематита или сидерита с углем при t =700⁰ С.А еще ранее в 600-400г.до н. э. африканцы изобрели плавку железа.

На Нижней Каме на городище Чегадо ( на правом берегу Камы, напротив впадения в нее р. Белой) открыты древнейшие на Урале домницы (предки современных домен) для варки железа. Каждая из них давала за одну плавку крицу весом 2-3кг. Железо здесь варили чегандинцы- одно из ответвлений ананьинцев. Ананьинцы (в 8-9 в.до н. э.) положили начало железному веку в нижнем Прикамье.

Применение железа.

Работа с учебником ( стр.76-77).

Закрепление.

1.Дописать уравнения по схеме, проставить степени окисления над каждым элементом:

Fe₂O ₃ + Mg Fe+ ?

FeO + ? Fe+ CO ₂

?+3H ₂2 Fe+3H ₂O

2.Какие природные соединения железа вам известны?

Домашнее задание : прочитать§14 стр82 №1,3,7 письменно.