Сайт учителя Фомичевой Елены

Урок-лекция (2ч.)

Тема: «Железо – представитель металлов побочных подгрупп Периодической системы»

Цель: Опираясь на ранее изученный материал об общих свойствах металлов и межпредметные связи, изучить строение атома и свойства химического элемента железа и его соединений.

Оборудование: Периодическая система, Физическая карта России, таблица «Состав крови», таблица «Типы кристаллических решеток», подборка литературы, жетоны в виде колбочек за правильные ответы.

Реактивы: Желтая и красная кровяная соль, роданид аммония, гидроксид натрия, соли железа (II) и (III), порошок железа.

План: 1. Положение железа в П.С., строение атома, возможные степени окисления.

           2. Нахождение в природе, месторождения, история использования.

           3. Биологическая роль.

           4. Лабораторные и промышленные способы получения.

           5. Химические свойства железа и его соединений.

           6. Качественные реакции на Fе²⁺ и Fе³⁺.

           7. Роль металлов в быту и технике.

           8. Домашнее задание, темы для сообщений.

Оформление доски:

Ход урока:

1.      Постановка цели. Актуализация знаний по теме «Металлы». (фронтальный опрос по общим свойствам металлов с использованием О.К.)

2.      Эпиграф урока (А.Е. Ферсман, «Занимательная минералогия».)

«…Я хочу поразить вас и нарисовать картинку того, что было бы с человеком, если бы он, встав в одно прекрасное утро, узнал, что все железо на поверхности Земли исчезло и что его ниоткуда больше взять нельзя. Правда, он узнал бы это довольно решительным образом, ибо исчезла бы его кровать, распалась бы вся мебель. Уничтожились все гвозди, обвалились потолки, и уничтожилась крыша.

    На улицах стоял бы ужас разрушения: не было бы больше рельсов, вагонов, трамваев и метро, не было бы автомобилей, троллейбусов. Решеток в оградах садов и парков, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла.

    Разрушение ураганом прошло бы по всей Земле и гибель человечества сделалась бы неминуемой. Впрочем, человек, вероятно, не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись нарисованные события. Потерять все железо – 0,005% своего веса – было бы для него смертельно!»

3.      Положение в П.С. Строение атома.

(работа с классом, записи в тетради)

   ⁵⁶₊₂₆Fе )   )  )  )              №26   Z=+26, е – 26, р – 26

            2   8 14 2            А_r(Fе)=56, n – 30

Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

 Энергетические диаграммы   Fе⁰, Fе⁺², Fе⁺³.

Известны соединения Fе⁺⁶, но они неустойчивы.

? Символ Fе записан в 8 группе, однако, железо не проявляет С.О. +8 (в отличие от осмия и рутения). Почему?

4.      Нахождение в природе (сообщение учащихся).

 Элемент 4-й по распространенности в земной коре, существует предположение, что земное ядро состоит из железа и никеля.

В Зейском районе открыты, но пока не разрабатываются Золотогорское и Сиваканское месторождения железа.

(учащиеся работают с учебником – таб. 36, ст.140)

? Устно, не производя расчетов. Ответьте, какое из соединений богаче железом?

FeS или FeS₂; FeO или FeCO₃ ?

? Пользуясь Рядом напряжений, ответьте на вопрос: Почему железо в природе встречается только в виде соединений?

5.      Биологическая роль. (сообщения учащихся).

В растениях при недостатке железа не образуется хлорофилл, и, соответственно, развивается хлороз.

В организме человека железо накапливается в печени, мозге, селезенке. Плазма крови, молоко и яичный белок так же содержат много железа.

6.      История использования железа. (сообщение учащегося)

Дополнительно: алхимики называли железо «больное золото». А процесс осаждения меди на железо из раствора медного купороса – «трансмутацией».

  В истории человечества железо боле применялось как материал для изготовления оружия. (отрывок из стихотворения Ю. Кузнецова «Стальной Егорий» читает ученица)

 Мне приснилась иная печаль.

Про седую дамасскую сталь.

Я увидел, как сталь закалялась.

Как из юных рабов одного

Выбирали, кормили его,

Чтобы плоть его сил набиралась.

Выжидали положенный срок,

А потом раскаленный клинок

В мускулистую плоть погружали,

Вынимали готовый клинок.

Крепче стали не ведал Восток,

Крепче стали и горше печали.

7.      Способы получения. (ученик у доски) Остальные ребята записывают в тетради:

1) FeCO₃ = FeO + CO₂

2)4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

3) Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

4) Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃

5) Fe₃O₄ + 4C = 3Fe + 4CO

6) Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4CO₂

Данные уравнения показывают промышленные и лабораторные способы получения

железа. Из уравнений 1-2 видно, что первая стадия сводится к получению оксида железа.

Последующие – к его восстановлению.

? Какие из этих способов, по-вашему, выгоднее, и почему?

Более подробно с процессами восстановления железа мы познакомимся при изучении темы «Металлургия».

8.      Физические свойства железа. (учащиеся работают по учебнику ст. 141)

Известно ли вам, ребята, что из химически чистого железа можно прокатывать такие тонкие листы, что через них можно читать?

Позвольте привести высказывание философа 13 века Роджера Бэкона: «Кто поверил бы, что железо притягивается магнитом, если бы не увидел того своими глазами.»

      Оказывается, не только неметаллы проявляют явление аллотропии (что это за явление?).

При температуре до 898⁰С – ά-железо(кубическая объемно-центрированная кристаллическая решетка); при температуре 898-1404⁰С – γ-железо (немагнитно, кубическая гранецентрированная решетка, сохраняется при закалке); при температуре 1401-1528⁰С – ά-железо. Плотность 7,87г/см³, т.е. тяжелый металл.

9.      Химические свойства железа.

? Как по-вашему, будет вести себя железо в химических реакциях (окислитель или восстановитель?)

? Как изменяются окислительно-восстановительные свойства металлов в периоде, группе?

-При реакциях с сильными окислителями железо окисляется до С.О. +3:

(учащиеся записывают реакции с кислородом, хлором)

-«На холоде» пассивируются концентрированными серной и азотной кислотами.

(уч-ся записывают УХР между железом и кислотами при нагревании)

- Слабые окислители окисляют железо до С.О. +2.

Лабораторный опыт: взаимодействие железа с соляной кислотой, сульфатом меди.

Демонстрационный эксперимент : нагревание железных опилок с серой, горение стальной иглы в кислороде.

(записывают УХР с серой, водой, сульфатом меди, соляной кислотой)

? Почему при взаимодействии с соляной кислотой выделяется водород?

10.  Качественные реакции на катионы железа +2 и +3.

Гидроксиды железа (ІІ) и (ІІІ) – нерастворимые основания (вспомните химические свойства нерастворимых оснований). Первое из них нестойкое, легко окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа(ІІІ), но обладает свойствами типичного основания. 

Гидроксид железа(ІІІ) является амфотерным гидроксидом (вспомните, что значит «амфотерное соединение»).

(получение соединений железа учащиеся изучают самостоятельно, ст.142, п.1-4)

Лабораторный опыт: исследование растворов солей железа (ІІ) и (ІІІ) щелочью, раствором индикатора.

    ? Каковы выводы?

 Демонстрационный эксперимент: исследование растворов солей железа (ІІ) и (ІІІ)    растворами желтой и красной кровяной соли, роданида аммония.

    ? Каковы выводы?

   -Эти уравнения, ребята, не для запоминания. С такими соединениями (они называются комплексными) мы будем знакомиться позже.

11. Тест.

  - А теперь проверим, насколько успешно, мы с вами сегодня поработали. Вам предлагается за 10 минут ответить на вопросы теста.

(работы сдаются за 5-7 минут до конца урока; комиссия проверяет их, а в это время ребята выполняют задание – УХР по цепочкам превращений – закрепление)

12.Задания на закрепление (предложите реактивы для осуществления реакций):

1)Fe₂O₃ → Fe → FeCl₂ → Fe(OH)₂ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃

                            FeCl₃

2) FeS₂ → Fe₂O₃ → Fe

 C → CO₂ →CO

    3) Fe → Fe₂O₃ → Fe₂(SO₄)₃ → Fe(OH)₃ → Fe(OH)₂NO₃ → Fe(NO₃)₃

    4) Fe → FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe → FeCl₂

    5) FeS₂ → Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe

    6)  FeS₂ → Fe₂O₃ → FeCl₃→ Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe

?  Какие признаки реакции можно предположить, если:

А) В раствор хлорида трехвалентного железа опустить медную пластинку?

Б) В раствор сульфата двухвалентного железа добавить лакмус?

Г) К железным стружкам прилить концентрированные кислоты: соляную, серную, азотную?

13. Использование железа в технике – такие сообщения, ребята, вы можете подготовить к следующему уроку.

?  Почему чаще всего используют сплавы железа (чугун, сталь), чем чистый металл?

Добавлю еще, что люди в хозяйственной деятельности часто используют соединения железа. Например, железосодержащие пигменты – сурик, охру; турнбулиеву синь – краситель для тканей; изготавливали чернила, добавляя танин; окрашивали дубленые кожи. «Проявляющиеся чернила» использовали еще во времена Парацельса. И поныне железный купорос используется как ядохимикат, электролит. Хлорид железа трехвалентного – как протрава для окрашивания тканей, катализатор некоторых реакций.

14. Домашнее задание. §§51-53, в.4 ст.143, в.6 ст.144., подготовить практическую работу №7.

15. Итоги урока.  Результат теста.