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 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:
История открытия железа
Положение железа в ПСХЭ, строение атома
Физические свойства железа.
Химические свойства железа.
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 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
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 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
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 +C Fe+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.