Тема урока Железо. 9-й класс

Цель урока: Познакомить учащихся со строением
атома,свойствами,нахождением в природе, получением и применением железа.

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
FeCl3, FeCl2, NaOH, К SCN, Na SCN, NH4
SCN (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:

I. История открытия железа
II. Положение железа в ПСХЭ, строение атома
III. Физические свойства железа.
IV. Качественные реакции на ионы Fe2+, Fe 3+.
V. Нахождение железа в природе.
VI. Способы получения Fe
VII. Применение железа и его соединений
VIII. Закрепление.
IX. Домашнее задание.

I. 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 6,5 т. (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.

II. Строение атома железа.

Fe р=е=26 Аr (55,84). На валентном слое у атома железа, помимо двух
электронов четвертого 4s2 подуровня 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 O4,
Fe(OH)SO4 , FePO 4, Fe3O 4, Fe(O
H) 2, Fe(O H) 3.

Феррит

III. Физические свойства железа.

Блестящий серебристо-белый металл, плотность 7,87г/cм3 (тяжелый),
tпл.=15390 С(тугоплавкий), с хорошей пластичностью, легко
намагничивается и размагничивается.

IV. 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 v+ 3 NaCl
Fe3+ + 3 OH= Fe(OH)3 v
FeCl 2 +2 NaOH = Fe(OH)2 v + 2NaCl
Fe2+ + 2 OH= Fe(OH)2 v
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 ржавчины на 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

V. Нахождение железа 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 3-х граммов 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.)

VI. 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

В1905 г. 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 +C
Fe+CO 2

Производство железа началось в конце 1-го 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 2–3 кг. Железо
здесь варили чегандинцы – одно из ответвлений ананьинцев. Ананьинцы (в 8–9 в.до
н. э.) положили начало железному веку в нижнем Прикамье.

VII. Применение железа и его соединений

Работа с учебником (стр.76–77).

VIII. 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?

IX. Домашнее задание: прочитать§14 стр. 82 №1 ,3 ,7 письменно.

Следующий: