Урок по химии на тему Железо и его соединения (9 класс)
Открытый урок химии в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Тема « Железо и его соединения»
Учитель МКОУ Екатеринкинская ООШ Кадыйского района Костромской области: Виноградова З.Н.
Цель:
обеспечить усвоение знаний о железе и его важнейших соединениях: железа +2 и +3;
изучить качественные реакции на ионы железа +2 и +3, практически закрепить полученные знания путём химического эксперимента;
выяснить биологическую роль железа, используя основные химические понятия;
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
Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания.
Изучение нового материала.
Закрепление (тест)
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 (FeOFe 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 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. 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 Fe2O3nH2O – 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 + 3Cl2 0 = 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 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 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+ + SО42- + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + SО42- + 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 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
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 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
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
15