Джахангирова Нина Таджаддиновна МАОУ СОШ №32 Г. Улан-Удэ


Тема: железо: известное и неизвестное.

Цели:
 Дать представление о строении атома железа на основании его положения в ПСХЭ, о физических и химических свойствах простого вещества железа и его нахождении в природе  Обобщить знания учащихся о применении железа и его сплавов в народном хозяйстве  Обсудить значение железа в организме человека
Задачи:

Образовательные:
1. Охарактеризовать железо по его положению в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. 2. Познакомить с физическими и химическими свойствами железа как простого вещества. 3. Показать области распространения и применения железа.
Развивающие
1. Продолжить формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами веществ. 2. Через лабораторнае опыты способствовать развитию исследовательских навыков. 3. Утвердить учащихся в познаваемости и единстве органического мира путем предоставления информации о разных формах существонания железа и его нахождении в природе. 4. Продолжить формирование умений работать в темпе, экономя время урока. 5. Повышение познавательной активности и самостоятельности учащихся в приобретении знаний, умений, навыков в составлении формул, характеристике веществ, определении степени окисления; 6. Продолжить обучение учащихся работе с лабораторным оборудованием; сформировать умение экспериментировать, наблюдать, анализировать опыты, делать выводы с соблюдением правил ТБ.

Воспитательные
1. Способствовать формированию интернациональных чувств, представив учащимся сведения об истории использования железа разными народами мира. 2. Утвердить учащихся в гордости за свою Родину, как самую богатую природными ресурсами страну.
Тип урока:
изучения нового материала. Сообщение новых знаний и их совершенствование.
Вид урока:
лабораторный.
Форма урока:
индивидуальная, парная,
Методы

:
репродуктивный, экспериментальный, словесный, проблемный, логический (сравнение, классификация, выделение главного), поисковый, наглядный.
Педагогические приемы:
постановка проблемных вопросов, приемы формулирования новых учебных выводов, передача информации ( запоминание по ассоциации, заучивание, повторение, воспроизведение), постановка вопросов, прием формулирования выводов, оценка деятельности учащихся, выделения главного, классификации, обобщение, систематизация, демонстрация иллюстраций, опытов,
Средства обучения:
справочный материал, лабораторное оборудование, раздаточный материал (таблицы), учебники
Оборудование:
металлическая проволока с кнопками на пластилине, простейшая электрическая цепь, колбы, магнит, штатив с пробирками.
Реактивы

:
железные гвозди, разбавленные и концентрированные: серная, соляная и азотная кислоты, раствор гидроксида натрия, железные опилки, сера, вода, хлор, кислород, роданид аммония, хлорид железа (II), хлорид железа (III), красная кровяная соль, желтая кровяная соль. Технические средства: компьютер, медиапроектор, экран.
на столах учащихся:
растворысоляной кислоты , серной кислоты «Среди металлов самый славный, Важнейший, древний элемент. В тяжелой индустрии — главный, Знаком с ним школьник и студент. Родился в огненной стихии, Расплав его течет рекой. Важнее нет в металлургии, Он нужен всей стране родной». О каком металле идет речь? Верно, это железо. Что бы вы хотели узнать о нем?
Уч-ся высказывают свои пожелания. Сегодня на уроке мы познакомимся с металлом, который занимает 4-е место по распространённости в земной коре (после кислорода, кремния и алюминия) (4,65%) – железом. С давних времен люди пытались использовать метеоритное железо, хотя сделать это было очень непросто. Бухарский эмир приказал своим оружейникам отковать меч из куска «небесного железа». Но сколько они ни старались, ничего не получилось. Оружейников казнили. Они погибли из-за того, что нагретый металл не поддавался ковке, - это характерно для никелистого метеоритного железа, которое куется только холодным, а при нагревании становится хрупким. Считается, что в глубинах нашей планеты находится расплавленное «ядро» Земли, состоящее из сплава железа с никелем. «Земное» железо – практически всегда связанное в виде соединений, минералов магнетита Fe 3 O 4 (магнитного железняка), гематита Fe 2 O 3 (красного железняка), лимонита Fe 2 O 3 ∙ nH 2 O (бурого железняка), пирита FeS 2 (железного или серного колчедана) и других . Итак, тема сегодняшнего урока металл побочной подгруппы – железо. Как вы думаете, что будет нашей главной целью на ближайшие 45 минут? (Изучить металл- железа). А какие задачи нам нужно будет решить для этого? (Изучить строение , свойства и применение железа)
2) Строение атома железа
Учитель. По какому признаку химические элементы относят к металлам? Ответ: По количеству электронов на последнем энергетическом уровне: от одного до трех. Учитель.А железо можно отнести к металлам? Ответ: По свойствам, конечно, можно, но нахождение железа в восьмой группе ставит это под сомнение Железо действительно находится в восьмой группе, но в побочной подгруппе. Давайте определим положение железа в ПСХЭ и составим его электронную формулу. Fe +26 ) ) ) ) 2 8 18 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 Согласно этой формуле в атоме железа из восьми валентных электронов четыре находятся в спаренном состоянии. Два спаренных 3d электрона разъединять нельзя, т.к. на 3 ЭУ нет свободных орбиталей. Но на 4 ЭУ имеются 3 свободные орбитали, поэтому спаренные 4s электроны можно разъединить.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 1 4р 1
Вывод:
Для железа наиболее характерные с. о. +2 и +3.
Учитель
. Дайте характеристику химического элемента железа по его положению в ПСХЭ
Учащиес
я. Железо – элемент побочной подгруппы VIII группы и 4-го периода ПСХЭ Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 26. Это означает, что в состав атома железа входят 26 электронов и 26 протонов (заряд ядра +26). Относительная атомная масса железа – 56, следовательно в состав ядра входят 30 протонов (56-26=30).
Учитель.
Запишите электронное строение атома железа.
Учащиеся
. Атомы железа устроены несколько отлично от атомов элементов главных подгрупп. Как и положено элементу 4-го периода, атомы железа имеют четыре энергетических уровня, но заполняется у них не последний, а предпоследний уровень. На последнем же уровне атомы железа содержат два электрона. Следовательно, распределение электронов по уровням в атомах железа таково: 26 Fe 2e - , 8e - , 14e - , 2e - .
Учитель
. Какие свойства (окислительные или восстановительные) проявляют атомы железа?
Учащиеся
. Подобно всем металлам, атомы железа проявляют восстановительные свойства.
Учитель.
Какую степень окисления при этом будет проявлять железо?
Уч-ся.
+2
Учитель.
Часто при химических взаимодействиях атомы железа отдают не только два электрона с внешнего уровня, но и один электрон с предпоследнего уровня, при этом степень окисления атома повышается до +3.
3) Физические свойства железа

Учитель
. Что означает латинское название железа « Ferrum»? «Крепость» Какие свойства железа отражает это название? Опишите физические свойства железа (Лабораторная работа), работа с справочным материалом. Это серебристо-белый блестящий металл. Пластичный. Температура плавления 1539 о С. Обладает способностью намагничиваться (демонстрация). Способен образовывать сплавы (чугуны и стали) ? Что означает поговорка «Куй железо, пока горячо»? Какое свойство железа отражает поговорка? ? Как человек использует физические свойства железа? ! Это основа современной техники и сельскохозяйственного машиностроения. Транспорта и средств связи, космических кораблей и вообще всей современной цивилизации. Большинство изделий, начиная от швейной иглы и кончая космическими аппаратами, не может быть изготовлено без применения железа.

4) Химические свойства железа
Демонстрация видеоролика «Взаимодействие железа с кислородом» 0 0 +2,+3 -2 3 Fe + 2 О 2 → Fe 3 О 4 (на слайде) Демонстрация видеоролика «Взаимодействие железа с хлором» 0 0 +3 -1 2 Fe + 3 Cl 2 → 2 FeCl 3 (ОВР) Число электронов, которое атом железа отдаёт при химических взаимодействиях, зависит от окислительной способности реагирующих с ним веществ. Демонстрация химического эксперимента «Взаимодействие железа с раствором соляной кислоты» 0 +1 -1 +2 -1 0 Fe + 2 HCl → 2 FeCl 2 + H 2 ↑ (ОВР)
Учитель.
Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо (Что это означает?)
Уч-ся
. Образуют на поверхности металла плотную, прочную оксидную плёнку Задание: Запишите уравнения химических реакций. Расставьте коэффициенты Fe + HNO 3 (р)= Fe(NO 3 ) 3 + NO+ H 2 O Лабораторная работа «Взаимодействие железа с раствором сульфата меди (II)» 0 +2 +2 0 Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu (ОВР) В соответствии с положением железа в электрохимическом ряду напряжений оно может вытеснять металлы, стоящие правее него, из водных растворов их солей (Примеры?)
Опыты проблемного характера:

1.Взаимодействие сульфата железа (III) с серебром
Перед выполнением обсуждаем возможность протекания этой реакции. Учащиеся, считают, что взаимодействие невозможно, т.к. серебро в ряду напряжения металлов стоит правее железа В одну пробирку с налетом серебра прилить раствор сульфата железа (III), а в другую оставить для сравнения. Наблюдайте процесс растворения серебра и через 2-3 мин. полное исчезновение налета серебра со стенок пробирки. Что еще наблюдаете? (легкое помутнение раствора). Почему? Происходит образования сульфата серебра. Результаты противоречат предположениям о невозможности взаимодействия серебра с раствором сульфата железа (III). Железо взаимодействует С простыми веществами С кислотами С солями
Создается проблемная ситуация. Предположив, что растворение серебра происходит в следствие проявления ионами Fe 3 + окислительных свойств, ученики составляют схему предполагаемого уравнения в ионном виде:
Ag

0

+ Fe

3+

= Ag

+

+ Fe

2+
Определит качественную реакцию на ионы серебра (она положительна). Это объясняет, что растворимость сульфата серебра значительно выше, чем хлорида. Вывод: ионы Fe 3+ обладают сильными окислительными свойствами, что могут окислять металлическое серебро.
2Ag+ Fe

2

(SO

4

)

3

=Ag

2

SO

4

+ 2FeSO

4

2.Взаимодействие роданида железа(III) с фосфорной кислотой.
Будет ли взаимодействовать с фосфорной кислотой роданид железа ( III)? Учащиеся считают, что такая реакция невозможна, т.к. эта соль железа – малодиссоциирующее соединение и ионы Fe 3+ , необходимые для образования осадка фосфата железа(III), в растворе отсутствуют. В начале получим роданид калия . Получают по обменной реакции роданида калия с хлоридом железа ( I I I ) : FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl Вначале разбавляем испытуемый раствор- иначе не увидим ожидаемой окраски. В присутствии иона железа (III) при добавлении роданида калия образуется вещество красного цвета. Это- роданид железа (III). Роданид от греческого «родеос»- красный. К раствору роданида железа (III) приливаем фосфорную кислоту. Что наблюдаете? (обесцвечивание реакционной смеси с одновременным образованием желтоватого белого осадка фосфата железа (III). Опыт вызывает недоумение учащихся и создается проблемная ситуация. Выясняем, что роданид железа малодиссоциирующее соединение, подвергается диссоциации, а диссоциация – процесс обратимый, следовательно, его равновесие можно сместить, добавив в раствор вещество, способное связывать ионы в соединение. Fe(SCN )3 + H 3 PO 4 = FePO 4 + 3HSCN Fe(SCN) + PO 4 3 = FePO 4 + 3 SCN - Самопроверка записи химических уравнений
5) Применение железа
? Из предложенных иллюстраций выберите те, которые отражают области применения железа (оружие, военная техника, памятники, трактора, поезда, топоры, чугунная посуда, иголки, скрепки, цепи + изделия из пластмассы, стекла, алюминия).
6) 1-ый уч-ся. Биологическая роль железа
В организме человека содержится около 5г железа. Около 70% железа сосредоточена в гемоглобине крови, который осуществляет перенос кислорода от органов дыхания ко всем другим органам и тканям. Суточная потребность в железе составляет 0,02г. При недостатке железа развивается заболевание – анемия. Источник железа – это пища (самый богатый – печень, а также мясо, сухофрукты, зелёные листовые овощи, хлеб и мучные продукты). Угощение. Как правильно есть яблоки? Нередко можно услышать такой совет: “Ешьте побольше яблок: они очень богаты железом и витамином С”. На самом деле яблоки не особенно богаты железом. Более того, они содержат его порой меньше, чем другие продукты питания. Другое дело, что соли железа,
содержащиеся в яблоках, лучше усваиваются организмом, поскольку они находятся в благоприятном соотношении с витаминами.
2 уч-ся.
Санаторий «Марциальные воды» Санаторий расположен в 55 км от Петрозаводска в лесной зоне, где находится долина железистых минеральных источников и лечебных грязей, которые послужили основой для создания Первого в России курорта "Марциальные воды", открытого Петром I Воды источников курорта уникальны, поскольку по содержанию железа превосходят все известные местности с железистыми минеральными водами у нас и за рубежом. На курорте «Марциальные воды» железистые воды с успехом применяются для лечения больных железодефицитными анемиями («малокровием»), с заболеваниями пищеварительной системы (хроническим гастритом, холециститом). Полезна вода при некоторых болезнях почек. Кроме того, марциальная вода содержит кальций, магний, натрий, марганец и успешно применяется у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, заболеваниями обмена веществ, у лиц, подвергшихся воздействию радиационных катастроф. Применяемые внутрь минеральные воды являются поистине богатырским источником здоровья
3 уч-ся
Не так давно в Моравском музее города Брно появился новый экспонат - небольшой топор, найденный археологами при раскопках древнего поселения Мстенице, относящего к раннему средневековью. Масса топора 6 кг. Оказалось, что в отличие от других ж е л е з н ы х и зд е л и й , н а й д е н н ы х п р и р а с ко п ка х , то п о р и з гото в л е н и з природнолегированного железа, содержащего 2,8 % никеля и 0,6 % кобальта. Такой состав свидетельствует о небесном происхождении материала, который воспользовался средневековый мастер из Мстенице. Сколько кг железа в этом топоре?
4 уч-ся
Как известно, у металлов довольно высокий коэффициент теплового расширения. По этой причине стальные сооружения в зависимости \ от времени года, а следовательно, от температуры окружающего воздуха, становятся то длиннее, то короче. Так, знаменитая Эйфелева башня - «железная мадам», как часто называют ее парижане, летом на 15 см выше, чем зимой
4. Закрепление полученных знаний
Задание 1: Выберите верные утверждения Железо занимает четвёртое место по распространённости в земной коре Мы живём в «железном веке» Атомы железа проявляют окислительные свойства При взаимодействии железа с простым веществом хлором образуется хлорид железа (II) При недостатке железа развивается заболевание – анемия Взаимопроверка
5. Домашнее задание
1) Составьте 3-4 предложения, используя фразы: Железная воля Стальные нервы Сталь в голосе
Железный характер Железный кулак Чугунная голова Подумайте, какие свойства железа отражены в этих фразах. 2) Посмотрите на железо глазами художника, глазами рекламного агента, глазами сказочника