Урок по химии для 9-10 классов по теме «Применение железа и его соединений. Сплавы железа: сталь, чугун и их применение»

Тема урока: Применение железа и его соединений. Сплавы железа: сталь, чугун и их применение.
Учитель: Вам более месяца назад нужно было сделать информационный лист по определенному разделу этой темы. Послушаем, что вы узнали интересного, посмотрим, как вы поработали с дополнительной литературой.
Много лет до нашей эры
Были странные манеры
Из железа украшенья
Отдавать как подношенья.
Слово «железо» произошло от санскритских слов «джальжа» (метал, руда) или «жель» (блестеть, пылать).1 ученик. Люди стали применять железо уже в IV-III тысячелетии до н.э., подбирая упавшие с неба камни, железные метеориты, превращая их в украшения, орудия труда и охоты. Имеются доказательства того, что было время, когда железо ценилось дороже золота. Лишь знатные люди могли украшать себя изделиями из железа, оправой для которого нередко служило золото.
Железо наряду с золотом и серебром входило в состав дани, которую платили коренные народы Ассирии в IX веке до н.э . Жены богатых людей несли на себе иногда чуть - ли не целый пуд таких железодрагоценных украшений
Было время, когда гвоздь
Был свинье эквивалентен
Кук бранился, довелось,
Хоть и был интеллигентен.
2ученик. Туземцы почти до середины XIX века считали железо дороже всех металлов. За десяток железных костылей моряки на островах Полинезии получали 10 свиней. Джеймс Кук писал: « Ничего не манило к себе посетителей наших судов, как этот металл. Железо было для них самым желанным товаром». Однажды матросам Кука удалось выменять ржавый гвоздь на свинью. Из- за этого на корабле начали твориться невообразимые вещи. Матросы тянули гвозди отовсюду и даже хотели перековать якорь на гвозди, поэтому Кук вынужден был издать приказ о суровом наказании за кражу железа.
А один из вождей острова Таити имел два гвоздя и получал значительный доход, ссужая их для пробивания отверстий. А в средние века вся экипировка рыцаря и его коня, доспехи тоже делали из железа.
Время шло, железо смело
Стало в технику входить
Лошадь многим надоела
Конь железный начал жить.
3 ученик. Применение железа насчитывает много столетий, но настоящее вторжение железа произошло на рубеже 18 и 19 веков. В 1779 через реку Северн (Англия) был построен первый мост из чугуна. В 1818 было спущено на воду первое железное судно. Первая железная дорога была введена в действие в Англии в 1825 году.
На долю железа и его сплавов приходится около 90 % всех производимых в мире металлов. Машиностроение, приборостроение, транспорт, энергетика, строительство, оборонная промышленность немыслимы без железа.
Демонстрируется опыт: Кровь без раны.
(Для опыта используют 3% раствор хлорида железа FeCl3, которым протирают ладонь, а бесцветным KCNS смачивают меч)
Мечом проводят по ладони, на бумагу обильно течет «кровь».
FeCl3 + 3KCNS = Fe (CNS) 3 + 3KClКровь с ладони смывают ватой, смоченной раствором NaF.
Есть железо в человеке
И в животном тоже есть.
Есть в растениях, в аптеке
Без него не встать, не сесть.
Этот опыт демонстрирует одну из областей применения железа.
4 ученик. Не будь железа на земле, не могли бы существовать живые организмы, т.к. Fe входит в состав крови почти всех представителей животного мира. Оно входит в гемоглобин, обеспечивает дыхание тканей. При недостатке его у человека быстро начинается утомление, возникает головная боль. Рецепты различных «железных» лекарств были известны в старину и применяются в современной медицине.
В 1707г Луи Лемери обнаружил Fe в составе золы растений, выяснилось, что оно входит в состав растений, необходимо для образования хлорофилла и содержится в дыхательных ферментах.
Морской планктон потребляет в год полмиллиарда тонн Fe , почти столько производят металлургические заводы планеты.
Учитель проводит викторину:
1.Сколько Fe содержит организм человека?
3-5 г; в эритроцитах до 2,45г.
2. Какой орган в организме запасает Fe
печень (у мужчин до 1 г)
3.Какой планете, дню недели и алхимическому символу, по мнению химиков древности, соответствует Fe?
Марс, вторник, ♂
4.Как разрезать стальную плиту, не дотрагиваясь до нее твердым предметом?
Газовая горелка.
Учитель: Еще одна из областей применения Fe,ферромагнетики, вещества, усиливающие магнитное поле. Они работают в телевизорах, радиоприемниках, электромоторах.
В радиотехнике при изготовлении печатных плат проводят травление медных пластин хлоридом железа(III) FeCl3.
Уравнение этого процесса:
Cu0+ 2Fe+3Cl-13 → 2Fe+2Cl-12 + Cu+2Cl-12
Рассмотрим эту реакцию с точки зрения окисления – восстановления.
Cu + 2FeCl3 → 2FeCl2 + CuCl2
Восстановитель Cu0 - 2е → Cu+2│ 1 окисление
Окислитель Fe+3 + 1е → Fe+2│ 2 восстановление
Проводим опыт
Моментальная фотография. Рисуем рисунок № 1 раствором FeCl2 , № 2- FeCl3 , высушиваем. Раствором K3[Fe(CN)6] - красной кровяной соли, проявляем рисунок на 1-м листе, раствором K4[Fe(CN)6] - желтой кровяной соли на 2-м листе, брызгая их из пульверизатора. Появится изображение. Объясняется это явление тем, что эти соли используются в аналитической химии для определения солей железа. K3 [Fe (CN) 6] - гексоцианоферрат (III) калия красная кровяная соль - двухвалентного, а K4[Fe(CN)6] - гексоцианоферрат (II) калия желтая кровяная соль - трехвалентного.
Опыт № 2
1-я ионов Fe 2+ (добавим к FeCl2 + K3[Fe(CN)6])→ турнбулевая синь
2-я ионов Fe3+ (добавим FeCl3 + K4[Fe(CN)6])→ берлинская лазурь
А суть реакций изучим в 11 классе.
Учитель: Ребята подведем итог:
«Железо не только основа мира, самый главный материал окружающей нас природы, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми настоящими и будущими судьбами человечества» Ферсман.
Но еще большое применение имеют сплавы железа.
К железу углерод немного добавляя
Его родные свойства можно изменять.
Чугун и сталь, при этом получая
Границы применения мы можем расширять
Какие сплавы Fe вам известны?
Чугун, сталь.
Запись: Чугун - это сплав железа, содержащий более 1,7% углерода, а так же кремний, марганец и небольшое кол- во S и P.
Сталь: сплав железа, содержащий до 2% углерода и небольшое количество Si, Mn, P, S.
Лабораторный опыт. Рассмотрим образцы чугуна, а затем стали. В чугуне содержится больше углерода, чем может удержать его железо при затвердевании в виде твердого раствора. На изломе чугуна виден серый цвет графита. Именно большая массовая доля углерода объясняет его хрупкость по сравнению со сталью. Чугун бывает:
а) белый (с небольшим содержанием Si). Он идет на переработку в сталь.
б) серый (с высоким содержанием Si). Из него изготавливают литые детали: шестерни, маховые колеса, станины, плиты, трубы.
Сталь – сплав, где массовая доля углерода < 2%. Ее можно ковать, прокатывать, штамповать.
Промышленность производит, стали легкие, средней твердости (твердые они получаются под действием термической обработки - закалки и отпуска).
Опрос
Работа у доски.
Задание №1. Написать уравнения следующих превращений и объяснить:
(Слайд цепочки превращений на интерактивной доске).
→ FeCl2 → Fe
Fe
→ FeCl3 → Fe (OH) 3
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (Fe стоит до H2 и вытесняет его из состава к - т)

2)2 Fe + Cl2 → FeCl3 (с сильными окислителями Cl2, H2SO4 концентрированной, степень окисления Fe «+3».
3) FeCl3 + 3 NaOH →Fe(OH)3 + 3NaCl (нерастворимые в воде основания, а именно таким является Fe (OH) 3 (смотрим таблицу растворимости) получают действием на соль соответствующего металла щелочью (NaOH, KOH)
4) Из хлорида железа (II) железо можно получить электролизом расплава.
FeCl2 → Fe+2→ 2ClК(-) Fe +2 +2е → Fe0 восстановление
А(+)Cl -1 - 1е → Cl0 окисление
FeCl2 → Fe + Cl2
Эксперимент. Ученик выполняет практическое задание у доски (текст задания написан на интерактивной доске).
В четырех пробирках даны вещества:
а) карбонат калия Fe2CО3
б) хлорид натрия NaClв) нитрат бария (Ва(NО3)2
г) сульфат натрия Na2SО4
При помощи качественных реакций определите, в какой пробирке находится каждое из этих веществ.
Проводятся соответствующие реакции, уравнения которых записываются в молекулярном, полном и сокращенном ионом виде.