ВВЕДЕНИЕ
Железо играло и играетисключительную роль в материальной истории человечества. Первое металлическоежелезо, попавшее в руки человека, имело, вероятно, метеоритное происхождение.Руды железа широко распространены и часто встречаются даже на поверхностиЗемли, но самородное железо на поверхности крайне редко. Вероятно, ещенесколько тысяч лет назад человек заметил, что после горения костра в некоторыхслучаях наблюдается образование железа из тех кусков руды, которые случайнооказались в костре. При горении костра восстановление железа из руды происходитза счет реакции руды как непосредственно с углем, так и с образующимся пригорении оксидом углерода (II) СО. Возможность получения железа из рудсущественно облегчило обнаружение того факта, что при нагревании руды с углемвозникает металл, который далее можно дополнительно очистить при ковке.Получение железа из руды с помощью сыродутного процесса было изобретено вЗападной Азии во 2-м тысячелетии до нашей эры. Период с 9 – 7 века до нашейэры, когда у многих племен Европы и Азии развилась металлургия железа, получилназвание железного века, пришедшего на смену бронзовому веку.Усовершенствование способов дутия (естественную тягу сменили меха) и увеличениевысоты горна (появились низкошахтные печи — домницы) привело к получениючугуна, который стали широко выплавлять в Западной Европе с 14 века. Полученныйчугун переделывали в сталь. С середины 18 века в доменном процессе вместодревесного угля начали использовать каменно-угольный кокс. В дальнейшем способыполучения железа из руд были значительно усовершенствованы, и в настоящее времядля этого используют специальные устройства — домны, кислородные конвертеры,электродуговые печи.
Целью моей работы является освещение основныхнаиболее остро стоящих экологических проблем, связанных с железом и егосоединениями, и возможные пути их решения.
Задачи:
1. Обзор состояния данного вопроса всовременной российской школе.
2. Анализ школьных программ и учебников, атакже другой литературы, показывающих как тема: «Железо и егосоединения»изучаются в средней школе.
3. Составить план урока, на котором былабы успешно проведена экологизация знаний.
ГЛАВА 1. ИЗУЧЕНИЕ ТЕМЫ: «ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ»В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ
Историческая справка
В земной коре железораспространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1% массыземной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известнобольшое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическоезначение имеют красные железняки (руда гематит, Fe2O3;содержит до 70% Fe), магнитные железняки (руда магнетит, Fe3О4;содержит 72,4% Fe), бурые железняки (руда гидрогетит НFeO2·nH2O),а также шпатовые железняки (руда сидерит, карбонат железа, FeСО3;содержит около 48% Fe). В природе встречаются также большие месторожденияпирита FeS2 (другие названия — серный колчедан, железный колчедан,дисульфид железа и другие), но руды с высоким содержанием серы покапрактического значения не имеют. По запасам железных руд Россия занимает первоеместо в мире. В морской воде 1·10–5 — 1·10–8% железа. 1.2 Тема «Железо и егосоединения» в школьных программах по химии
В программе школьногокурса химии на изучении темы «Железо и его соединения» отводится 5 часов; этатема разбита на следующие подразделы: Общие понятия о положении железа в периодическойсистеме химических элементов и строение атома. Основные методы полученияжелеза-восстановление из оксидов железа и электролиз водных растворов солейжелеза. Физические, химические свойства и применение. Основные соединенияжелеза и их получение. Экологические аспекты данной темы в школьной литературеизложены очень поверхностно или не изложены вовсе.
В школьных учебниках«Химия.9 класс»/Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман, «Химия. 9класс»/Н. С. Ахметов,и Пособие похимии для поступающих в вузы/ Г. П. Хомченко, на эту тему выделено три основныхпараграфа: § 1.Положение железа в периодической системе химических элементов истроение атома § 2.Нахождение железа в природе, его получение, свойства и применение § 3.Соединения железа, имы будем рассматривать каждый параграф более подробно.
§ 1. Положение железа впериодической системе химических элементов и строение атома
Fe
d- элемент VIII группы; порядковый номер– 26; атомная масса – 56; (26p11; 30 n01), 26ē[1]
/>
1s22s22p63s23p63d64s2
Металл среднейактивности, восстановитель.
Основные степениокисления — +2, +3
/>
§ 2. Нахождение железа вприроде, его получение и свойства
Нахождение в природе.
Железо является вторым пораспространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состояниижелезо встречается только в метеоритах, падающих на землю [2]. Наиболее важныеприродные соединения:
Fe2O3 •3H2O — бурый железняк;
Fe2O3 — красный железняк;
Fe3O4(FeO• Fe2O3) — магнитный железняк;
FeS2 — железный колчедан (пирит).
Соединения железа входятв состав живых организмов.
Получение железа.
В промышленности железо получаютвосстановлением его из железных руд углеродом (коксом) и оксидом углерода (II)в доменных печах [1, 3]. Химизм доменного процесса следующий:
C + O2 = CO2,
CO2 + C = 2CO.
3Fe2O3 + CO =2Fe3O4 + CO2,
Fe3O4 + CO =3FeO + CO2,
FeO + CO = Fe + CO2.
Его также можно получить:
1)восстановлением железаиз его оксида, например, /> водородом при нагревании;
2)восстановлением железаиз его оксидов /> и /> алюминотермическим методом;
3)электролизом водныхрастворов солей железа (II) [1].
Физические свойства.
Железо – серебристо серыйметалл, обладает большой ковкостью, пластичностью и сильными магнитнымисвойствами. Плотность железа – 7,87 г/см3, температура плавления1539°С[1].
У Хомченко [3] такженаписано, что железо легко намагничивается и размагничивается, а потомуприменяется в качестве сердечников динамомашин и электромоторов. Кроме того,железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54,56(основной), 57 и 58. Применяются радиоактивные изотопы /> и />.
Химическиесвойства
В реакциях железо является восстановителем.Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активнымиокислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становитсяактивным и реагирует с ними:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 Хлориджелеза (III)
3Fe + 2O2 = Fe3O4(FeO· Fe2O3) Оксид железа (II,III)
Fe + S = FeS Сульфид железа (II)
При очень высокой температуре железо реагируетс углеродом, кремнием и фосфором:
3Fe + C = Fe3C Карбид железа(цементит)
3Fe + Si = Fe3Si Силицид железа
3Fe + 2P = Fe3P2 Фосфиджелеза (II)
Железо реагирует со сложными веществами.
Во влажном воздухе железо быстро окисляется(корродирует):
4Fe + 3O2 + 6H2O= 4Fe(OH)3,
O
Fe(OH)3 = Fe
O – H + H2O
Ржавчина
Железо находится в середине электрохимическогоряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности.Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных, щелочноземельныхметаллов и у алюминия. Только при высокой температуре раскаленное железореагирует с водой(700-900):
3Fe + 4H2O = Fe3O4+ 4H2
Железо реагирует с разбавленными серной исоляной кислотами, вытесняя из кислот водород:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2
При обычной температуре железо невзаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею[3]. При нагревании концентрированная H2SO4 окисляетжелезо до сульфита железа (III):
2Fe + 6H2SO4 =Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O.
Разбавленная азотная кислота окисляет железо донитрата железа (III):
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3+ NO + 2H2O.
Концентрированная азотная кислота пассивируетжелезо.
Из растворов солей железо вытесняет металлы,которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений:
Fe + CuSO4 = FeSO4+ Cu, Fe0+ Cu2+ = Fe2+ + Cu0.
Применение и биологическая роль железа и егосоединений.
Важнейшие сплавы железа – чугуны и стали –являются основными конструкционными материалами практически во всех отрасляхсовременного производства [1].
Хлорид железа (III) FeCl3применяется для очистки воды. В органическом синтезе FeCl3 применяетсякак катализатор. Нитрат железа Fe(NO3)3 · 9H2Oиспользуют при окраске тканей.
Железо является одним из важнейшихмикроэлементов в организме человека и животных (в организме взрослого человекасодержится в виде соединений около 4 г Fe). Оно входит в состав гемоглобина,миоглобина, различных ферментов и других сложных железобелковых комплексов,которые находятся в печени и селезенке. Железо стимулирует функцию кроветворныхорганов [2, 3].
§ 3.Соединения железа
Соединения железа (II)
Оксид железа (II) FeO – черное кристаллическоевещество, нерастворимое в воде. Оксид железа (II) получают восстановлениемоксида железа(II,III) оксидом углерода (II):
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2.
Оксид железа (II) – основной оксид, легкореагирует с кислотами, при этом образуются соли железа(II):
FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O, FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O.
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 – порошок белогоцвета, не растворяется в воде. Получают его из солей железа (II) привзаимодействии их со щелочами:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2¯ + Na2SO4,
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2¯.
Гидроксид железа () Fe(OH)2 проявляет свойстваоснования, легко реагирует с кислотами:
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2+ 2H2O,
Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2++ 2H2O.
При нагревании гидроксид железа (II)разлагается:
Fe(OH)2 = FeO + H2O.
Соединения со степенью окисления железа +2проявляют восстановительные свойства, так как Fe2+ легко окисляютсядо Fe+3:
Fe+2 – 1e = Fe+3
Так, свежеполученный зеленоватый осадок Fe(OH)2на воздухе очень быстро изменяет окраску – буреет. Изменение окраскиобъясняется окислением Fe(OH)2 в Fe(OH)3 кислородомвоздуха:
4Fe+2(OH)2 + O2+ 2H2O = 4Fe+3(OH)3.
Восстановительные свойства проявляют и солидвухвалентного железа, особенно при действии окислителей в кислотной среде.Например, сульфат железа (II) восстанавливает перманганат калия в сернокислотнойсреде до сульфата марганца (II):
10Fe+2SO4 +2KMn+7O4 + 8H2SO4 = 5Fe+32(SO4)3+ 2Mn+2SO4 + K2SO4 + 8H2O.
Качественная реакция на катион железа (II).
Реактивом для определения катиона железа Fe2+является гексациано (III) феррат калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6]:
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6]= Fe3[Fe(CN)6]2¯ + 3K2SO4.
При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]3-с катионами железа Fe2+ образуется темно-синий осадок – турнбулевасинь:
3Fe2+ +2[Fe(CN)6]3-= Fe3[Fe(CN)6]2¯ [3].
Соединения железа (III)
Оксид железа (III) Fe2O3– порошок бурого цвета, не растворяется в воде. Оксид железа (III) получают:
А) разложением гидроксида железа (III):
2Fe(OH)3 = Fe2O3+ 3H2O
Б) окислением пирита (FeS2):
4Fe+2S2-1+ 11O20= 2Fe2+3O3 + 8S+4O2-2.
/>/>/>Fe+2 – 1e ® Fe+3
2S-1 – 10e ® 2S+4
/>O20+ 4e ® 2O-2 11e
Оксид железа (III) проявляет амфотерные свойства:
А) взаимодействует с твердыми щелочами NaOH иKOH и с карбонатами натрия и калия при высокой температуре:
Fe2O3 + 2NaOH= 2NaFeO2 + H2O,
Fe2O3 + 2OH-= 2FeO2- + H2O,
Fe2O3 + Na2CO3= 2NaFeO2 + CO2.
Феррит натрия
Гидроксид железа (III) получают из солей железа(III) при взаимодействии их со щелочами:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3¯ + 3NaCl,
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3¯.
Гидроксид железа (III) является более слабымоснованием, чем Fe(OH)2, и проявляет амфотерные свойства (спреобладанием основных). При взаимодействии с разбавленными кислотами Fe(OH)3легко образует соответствующие соли:
Fe(OH)3 + 3HCl « FeCl3 + H2O
2Fe(OH)3 + 3H2SO4« Fe2(SO4)3 + 6H2O
Fe(OH)3 + 3H+ « Fe3++ 3H2O
Реакции с концентрированными растворами щелочейпротекают лишь при длительном нагревании. При этом получаются устойчивыегидрокомплексы с координационным числом 4 или 6:
Fe(OH)3 + NaOH = Na[Fe(OH)4],
Fe(OH)3 + OH-= [Fe(OH)4]-,
Fe(OH)3 + 3NaOH = Na3[Fe(OH)6],
Fe(OH)3 + 3OH-= [Fe(OH)6]3-.
Соединения со степенью окисления железа +3проявляют окислительные свойства, так как под действием восстановителей Fe+3превращается в Fe+2:
Fe+3 + 1e = Fe+2.
Так, например, хлорид железа (III) окисляетйодид калия до свободного йода:
2Fe+3Cl3 + 2KI= 2Fe+2Cl2 + 2KCl + I20
Качественные реакции на катион железа (III)
А) Реактивом для обнаружения катиона Fe3+является гексациано (II) феррат калия (желтая кровяная соль) K2[Fe(CN)6].
При взаимодействии ионов [Fe(CN)6]4-с ионами Fe3+ образуется темно-синий осадок – берлинская лазурь:
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6]« Fe4[Fe(CN)6]3¯ +12KCl,
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-= Fe4[Fe(CN)6]3¯.
Б) Катионы Fe3+ легко обнаруживаютсяс помощью роданида аммония (NH4CNS). В результате взаимодействияионов CNS-1 с катионами железа (III) Fe3+ образуется малодиссоциирующий роданиджелеза (III) кроваво-красного цвета:
FeCl3 + 3NH4CNS« Fe(CNS)3 + 3NH4Cl,
Fe3+ + 3CNS1- « Fe(CNS)3 [1,3]
ГЛАВА II. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ,СВЯЗАННЫЕ С ИЗУЧЕНИЕМ ТЕМЫ: « ЖЕЛЕЗО И ЕГОСОЕДИНЕНИЯ»
Железо присутствует ворганизмах всех растений и животных как микроэлемент, то есть в очень малыхколичествах (в среднем около 0,02%). Однако железобактерии, использующиеэнергию окисления железа (II) в железо (III) для хемосинтеза, могут накапливатьв своих клетках до 17-20% железа. Основная биологическая функция железа —участие в транспорте кислорода (O) и окислительных процессах. Эту функциюжелеза выполняет в составе сложных белков — гемопротеидов, простетическойгруппой которых является железопорфириновый комплекс — гем. Среди важнейшихгемопротеидов дыхательные пигменты гемоглобин и миоглобин, универсальныепереносчики электронов в реакциях клеточного дыхания, окисления и фотосинезацитохромы, ферменты каталоза и пероксида, и других. У некоторых беспозвоночныхжелезосодержащие дыхательные пигменты гелоэритрин и хлорокруорин имеют отличноеот гемоглобинов строение. При биосинтезе гемопротеидов железо переходит к нимот белка ферритина, осуществляющего запасание и транспорт железа. Этот белок,одна молекула которого включает около 4 500 атомов железа, концентрируется впечени, селезенке, костном мозге и слизистой кишечника млекопитающих ичеловека. Суточная потребность человека в железе (6-20 мг) с избыткомпокрывается пищей (железом богаты мясо, печень, яйца, хлеб, шпинат, свекла идругие). В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 4,2 гжелеза, в 1 л крови — около 450 мг. При недостатке железа в организмеразвивается железистая анемия, которую лечат с помощью препаратов, содержащихжелезо. Препараты железа применяются и как общеукрепляющие средства. Избыточнаядоза железа (200 мг и выше) может оказывать токсичное действие. Железо такженеобходимо для нормального развития растений, поэтому существуют микроудобренияна основе препаратов железа [4,5]. Однако железо может представлятьопределенную экологическую опасность для окружающей среды, и это следует такжерассматривать при изучении темы: «Железо и его соединения». Рассмотримэкологические проблемы, связанные с железом.
В зонах металлургическихкомбинатов в твердых выбросах содержится от22000 до 31000 мг/кг железа. Вприлегающие к комбинатам почвы поступает до 31-42 мг/кг железа. Вследствиеэтого железо накапливается в огородных культурах [6].
Содержание железа всоставе сырого осадка, выпадающего в первичных отстойниках крупногопромышленного города, может достигать 1428 мг/кг. Пыль, дым промышленных производствмогут содержать большие количества железа в виде аэрозолей железа, его оксидов,руд.
Пыль железа или его оксидовобразуется при заточке металлического инструмента, очистке деталей от ржавчины,прокате железных листов, электросварке и при других производственных процессах,в которых имеют место железо или его соединения. Железо может накапливаться в почвах,водоемах, воздухе, живых организмах [6,7].
Основные минералы железа подвергаютсяв природе фотохимическому разрушению, комплексообразованию, микробиологическомувыщелачиванию, в результате чего, железо из труднорастворимых минералов переходитв водные объекты.
Железосодержащие минералыокисляются бактериями типа Th. Ferrooxidans. Пирит – обычный примесныйкомпонент угольных месторождений, и его выщелачивание приводит к закислениюшахтных вод. По одной из оценок, в1932г. в реку Огайо (США) с шахтными водами поступилооколо 3 млн. тонн H2SO4. Микробиологическое выщелачивание железа осуществляетсяне только за счет окисления, но и при восстановлении окисленных руд. В нем принимаютучастие микроорганизмы относящиеся к разным группам. В частности,восстановление Fe3+ до Fe2+ осуществляют представители родов Bacillus иPseudomonas, а так же некоторые грибы.
Упомянутые здесь широкораспространенные в природе процессы протекают так же в отвалах горнорудных предприятий,металлургических комбинатов, производящих большое количество отходов (шлаки,огарки и т.п.). С дождевыми, паводковыми и грунтовыми водами высвобождающиеся изтвердых матриц металлы переносятся в реки и водоемы. Железо находится вприродных водах в разных состояниях и формах: в истинно растворенной формевходит в состав донных отложений и гетерогенных систем (взвеси и коллоиды).
Донные отложения рек и водоемоввыступают в качестве накопителя железа. При определенных условиях железо может высвобождатьсяиз них, в результате чего происходит вторичное загрязнение воды [8].
В воздух рабочей зоны на металлургических,предприятиях поступает пыль, аэрозоли из частиц железа и его соединений.
При воздействии на кожу возможныаллергические дерматиты, при вдыхании такого воздуха происходит раздражениедыхательных путей, разрушение легких, плевры, нарушения функции печени, желудочныезаболевания. Поэтому установлено ПДК (Предельно Допустимая Концентрация) для железосодержащихчастиц в воздухе рабочей зоны в зависимости от типа частиц от 2 до 4мг/м3.
При сгорании железногопорошка, при операциях, связанных с работой электрической дуги, в окружающую атмосферупоступает дым оксида железа Fe2O4, который вызывает патологическиеизменения функции легких. ПДК для Fe2O3 в воздухе (впересчете на Fe) – 0,04мг/м3.
Сульфаты и хлориды железаявляются наиболее токсичными вредными примесями. ПДК для сульфата (в пересчетена Fe) в атмосферном воздухе –0,007 мг/м3, для хлорида – 0,004 мг/м3.
Аэрозоли (пыль, дым)железа и его оксидов, руд и других соединений при длительном воздействииоткладываются в легких и вызывают специфическое заболевание легких – сидероз.Различают, так называемый «красный сидероз», вызываемый оксидом железа (III) и«черный сидероз», возникающий от вдыхания пыли железа, его карбонатов ифосфатов.
У рабочих, обрабатывающихпириты, наблюдаются желудочные заболевания (гастриты, дуодениты) [6].
У рабочих доменного имартеновского производств наблюдается нарушение обоняния.Средиэлектросварщиков, сталеваров часты воспалительные заболевания верхнихдыхательных путей.
У рабочих железорудных шахти горнообогатительных фабрик особенно часты хронические бронхиты, иногдаосложненные астмой, эмфиземой легких. Встречаются стоматиты, воспаления десен, поражениязубов, поражения слизистой рта.
Мероприятия, обеспечивающиебезопасность работы в атмосфере с повышенным содержанием частиц железа и его соединений,заключаются в очистке воздуха от вредных примесей, в эффективной вентиляции помещений,в применении спецодежды, респираторов, очков.
Реальную опасность приприеме внутрь представляют железо, поступающее в организм в составелекарственных веществ и сульфат железа (II). Токсические дозы FeSO4 или чистогожелеза (для человека ЛД = 200-250 мг/кг) приводят к смертельному исходу в результатехимического ожога внутренних органов.
Токсичность соединенийжелеза в воде зависит от pH. В щелочной среде токсичность возрастает. От избыточногосодержания железа в воде могут гибнуть рыбы, водоросли. Большую опасность представляютсточные воды и шламы производств, связанных с переработкой железосодержащихпродуктов.
Подпороговые концентрациив воде водоемов: сульфат и нитрат железа (III), гидроксид железа (II) – 0,5мг/л; хлорид железа (III) – 0,9 мг/л.
Соединения железа (II) обладаютобщим токсическим действием. Соединения железа (III) менее ядовитые, но действуютприжигающе на пищеварительный канал и вызывают рвоту.
ПДК железа в питьевойводе 0,3 мг/л.
В природных водоемах,например, в Ладожском озере, в Неве, содержание железа меньше 0,3 мг/л. Передпоступлением в сети городского водоснабжения вода из водоемов подвергаетсяфильтрации и действию коагулянтов, которые вместе с органическими примесямиудаляют и часть железа.
Обработка воды с повышеннымсодержанием железа заключается в фильтровании на механических фильтрах(антрацит), коагуляции, глинозем Al2(SO4)3), иногда — в обработке магнитными полями(в случае магнитных форм железа).
Профилактическиемероприятия, обеспечивающие безопасные условия труда при воздействии на работающихжелеза и его соединений определяются нормативными документами применительно кконкретным условиям производства [7,8].
В этой главе мырассмотрели некоторые (на самом деле их гораздо больше) экологические вопросы,связанные с железом и его соединениями, а также способами устранения. И вследующей главе мы будем рассматривать, способы проведения уроков в школе поэтой теме.
ГЛАВА3. ИЗУЧЕНИЕ ТЕМЫ «ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ» НА УРОКЕ ПО ХИМИИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ 3.1 План урока
Железо: его строение исвойства
“Век девятнадцатый,железный,
Воистину жестокий век!
Тобою в мрак ночной,беззвездный
Беспечный брошенчеловек!”
Цели урока:
· сформироватьпредставление о физических и химических свойствах железа в зависимости отпроявляемой им степени окисления и природы окислителя;
· развиватьтеоретическое мышление учащихся и их умения прогнозировать свойства вещества,опираясь на знания о его строении;
· развиватьпонятийное мышление таких операций, как анализ, сравнение, обобщение,систематизация;
· развиватьтакие качества мышления, как объективность, лаконизм и ясность, самоконтроль иактивность.
Задачи урока:
· актуализироватьзнания учащихся по теме: “Строение атома”;
· организоватьколлективную работу учащихся от постановки учебной задачи до конечногорезультата (составить опорную схему к уроку);
· обобщитьматериал по теме: “Металлы” и рассмотреть свойства железа и его применение;
· организоватьсамостоятельную исследовательскую работу в парах по изучению химических свойствжелеза;
· организоватьвзаимоконтроль учащихся на уроке.
Тип урока: изучениенового материала.
Реактивы и оборудование:
· железо(порошок, пластина, скрепка),
· сера,
· солянаякислота,
· сульфатмеди (II),
· кристаллическаярешетка железа,
· плакатыдля игры,
· магнит,
· подборкаиллюстраций по теме,
· пробирки,
· спиртовка,
· спички,
· ложкадля сжигания горючих веществ,
· географическиекарты.
Структура урока
1. Вводнаячасть.
2. Изучениенового материала.
3. Сообщениедомашнего задания.
4. Закреплениеизученного материала.
Ход урока
1. Вводная часть
Организационный момент.
Проверка наличияучащихся.
Сообщение темы урока.Запись темы на доске и в тетрадях учащихся.
2. Изучение новогоматериала
– Как вы думаете, какбудет звучать тема нашего сегодняшнего урока?
1. Появление железа вчеловеческой цивилизации положило начало железному веку.
Откуда же древние людибрали железо в то время, когда еще не умели добывать его из руды? Железо впереводе с шумерского языка – это металл, “капнувший с неба, небесный”. Первоежелезо, с которым столкнулось человечество, было железом из метеоритов. Впервыедоказал, что “железные камни падают с неба”, в 1775 г. русский ученый П.С.Палас, который привез в Петербург глыбу самородного железного метеорита весом600 кг. Самым крупным железным метеоритом является найденный в 1920 г. вЮго-Западной Африке метеорит “Гоба” весом около 60 т. Вспомним гробницуТутанхамона: золото, золото. Великолепная работа восхищает, блеск слепит глаза.Но вот что пишет К.Керрам в книге “Боги, гробницы, ученые” о маленьком железномамулете Тутанхамона: “Амулет относится к числу наиболее ранних изделий Египта,и …в гробнице, наполненной чуть ли не до отказа золотом, именно эта скромнаянаходка имела наибольшую с точки зрения истории культуры ценность”. Всегонесколько железных изделий было найдено в гробнице фараона, среди них железныйамулет бога Гора, небольшой кинжальчик с железным клинком и золотой рукояткой,маленькая железная скамеечка “Урс”.
Ученые предполагают, чтоименно страны Малой Азии, где проживали племена хеттов, были местомвозникновения черной металлургии. В Европу железо пришло из Малой Азии уже в Iтыс. до н.э.; так в Европе начался железный век.
Знаменитую булатную сталь(или булат) делали на Востоке еще во времена Аристотеля (IV в. до н.э.). Нотехнология ее изготовления держалась в секрете много веков.
Мне приснилась инаяпечаль
Про седую дамасскуюсталь.
Я увидел, как стальзакалялась,
Как из юных рабов одного
Выбирали, кормили его,
Чтобы плоть его силнабиралась.
Выжидали положенный срок,
А потом раскаленныйклинок
В мускулистую плотьпогружали,
Вынимали готовый клинок.
Крепче стали, не виделВосток,
Крепче стали и горшепечали.
Поскольку булат – этосталь с очень большой твердостью и упругостью, изготовленные из нее изделияобладают способностью не тупиться, будучи остро заточенными. Раскрыл секретбулата русский металлург П.П. Аносов. Он очень медленно охлаждал раскаленнуюсталь в специальном растворе технического масла, подогретого до определеннойтемпературы; в процессе охлаждения сталь ковалась.
2. Положение железа вПСХЭМ.
Выясняем положение железав ПСХЭМ, заряд ядра и распределение электронов в атоме.
3. Физические свойстважелеза.
– Какие физическиесвойства железа вы знаете?
Железо – этосеребристо-белый металл с температурой плавления 1539оС. Оченьпластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется.Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтомуприменяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрическихмашинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методамитермического и механического воздействия, например, с помощью закалки ипрокатки.
Различают химическичистое и технически чистое железо. Технически чистое железо, по сути,представляет собой низкоуглеродистую сталь, оно содержит 0,02 -0,04% углерода,а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Химически чистое железосодержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый,блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Химически чистоежелезо устойчиво к коррозии (вспомним, что такое коррозия? Демонстрациякоррозионного гвоздя) и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожныедоли примесей лишают его этих драгоценный свойств.
4. Химические свойстважелеза.
Исходя из знаний охимических свойствах металлов, как вы думаете, какими химическими свойствамибудет обладать железо?+2 +3 Взаимодействие с неметаллами Fe + S= FeS
2Fe +3CL2 = 2FeCL3 С кислотами
Fe + 2HCL= FeCL2 + H2 С солями
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu С водой
3 Fe + 4H2O (пары) = Fe3O4 + 4H2
При температуре 700-900оС
Демонстрация опытов.
· Взаимодействиежелеза с серой.
Практическая работа.
· Взаимодействиежелеза с соляной кислотой.
· Взаимодействиежелеза с сульфатом меди (II).
5. Применение железа.
Беседа по вопросам:
– Как выдумаете, каковораспространение железа в природе?
Железо – один из самыхраспространенных элементов в природе. В земной коре его массовая долясоставляет 5,1%, по этому показателю оно уступает только кислороду, кремнию иалюминию. Много железа находится и в небесных телах, что установлено по даннымспектрального анализа. В образцах лунного грунта, которые доставилаавтоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в неокисленном состоянии.
Железные руды довольношироко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят сами за себя:Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят соединения железа.
– В виде, какихсоединений железо встречается в природе?
Железо входит в составбольшинства горных пород. Для получения железа используют железные руды ссодержанием железа 30-70% и более. Основными железными рудами являются:магнетит – Fe3O4 содержит 72% железа, месторождениявстречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии; гематит – Fe2O3содержит до 65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе;лимонит – Fe2O3*nH2O содержит до 60% железа,месторождения встречаются в Крыму; пирит – FeS2 содержит примерно47% железа, месторождения встречаются на Урале. (Работа с контурными картами).
– Какова роль железа вжизни человека и растений?
Биохимики открыли важнуюроль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав чрезвычайносложно построенного органического соединения, называемого гемоглобином, железообусловливает красную окраску этого вещества, от которого в свою очередь,зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человекасодержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина.Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратномнаправлении – CO2.
Железо необходимо ирастениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза.Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья.Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый цвет. Большетого, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, и вскоресмазанное место зеленеет.
Так от одной и той жепричины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений иярко румянятся щеки человека.
Примерно 90% используемыхчеловечеством металлов – это сплавы на основе железа. Железа выплавляется вмире очень много, примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже опрочих металлах. Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны,дешевы. Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.
3. Сообщение домашнегоматериала
4. Закрепление изученногоматериала
1. Используяопорную схему, записанную на доске, сделайте вывод: что же представляет собойжелезо и каковы его свойства?
2. Графическийдиктант (заранее приготовить листочки с начерченной прямой, разделенной на 8отрезков и пронумерованной соответственно вопросам диктанта. Отметить шалашиком“^” на отрезке номер положения, которое считается верным).
Вариант 1.
1. Железо– это активный щелочной металл.
2. Железолегко куется.
3. Железовходит в состав сплава бронзы.
4. Навнешнем энергетическом уровне атома железа 2 электрона.
5. Железовзаимодействует с разбавленными кислотами.
6. Сгалогенами образует галогениды со степенью окисления +2.
7. Железоне взаимодействует с кислородом.
8. Железоможно получить путем электролиза расплава его соли. 1 2 3 4 5 6 7 8
Вариант 2.
1. Железо– это металл серебристо-белого цвета.
2. Железоне обладает способностью намагничиваться.
3. Атомыжелеза проявляют окислительные свойства.
4. Навнешнем энергетическом уровне атома железа 1 электрон.
5. Железовытесняет медь из растворов ее солей.
6. Сгалогенами образует соединения со степенью окисления +3.
7. Сраствором серной кислоты образует сульфат железа (III).
8. Железоне подвергается коррозии. 1 2 3 4 5 6 7 8
После выполнения заданияучащиеся меняются своими работами и проверяют их (ответы к работам вывешены надоске, или показать через проектор).
/>
Критерии отметки:
· “5” –0 ошибок,
· “4” –1-2 ошибки,
· “3” –3-4 ошибки,
· “2” –5 и больше ошибок.
Приложения
Интересный материал куроку
Знаете ли вы, что?
Железо – один изважнейших элементов жизни. Кровь содержит железо, и именно оно определяет цветкрови, а также ее основное свойство – способность связывать и отдаватькислород. Такой способностью обладает комплексное соединение – гем – составнаячасть молекулы гемоглобина. Кроме гемоглобина железо в нашем организме есть ещев миоглобине – белке, запасающем кислород в мышцах. Есть также железосодержащиеферменты.
Близ г. Дели в Индиистоит железная колонна без малейшего пятнышка ржавчины, хотя ее возраст почти2800 лет. Это знаменитая Кутубская колонна высотой около семи метров и массой6.5 т. Надпись на колонне говорит о том, что она была поставлена в IX в. До н.э. Ржавление железа – образование метагидроксида железа – связано свзаимодействием его с влагой и кислородом воздуха.
Однако эта реакция приотсутствии в железе различных примесей, и прежде всего углерода, кремния исеры, не протекает. Колонна была изготовлена из очень чистого металла: железа вколонне оказалось 99,72%. Этим и объясняется ее долговечность и коррозионнаяустойчивость.
В 1934 г. в «Горномжурнале» появилась статья «Улучшение железа и сталипосредством… ржавления в земле». Способ превращения железа в сталь черезржавление в земле известен людям с глубокой древности. Например, черкесы наКавказе закапывали полосовое железо в землю, а откопав его через 10-15 лет,выковывали из него свои сабли, которые могли перерубить даже ружейный ствол,щит, кости врага.
Гематит
Гематит, или красныйжелезняк – основная руда главного металла современности – железа. Содержаниежелеза достигает в нем 70%. Гематит известен с давних пор. В Вавилоне и ДревнемЕгипте он использовался в украшениях, для изготовления печатей, наряду схалцедоном служил излюбленным материалом в качестве резного камня. У АлександраМакедонского был перстень с вставкой из гематита, который, как он полагал,делал его неуязвимым в бою. В древности и в Средние века гематит слыллекарством, останавливающим кровь. Порошок из этого минерала издревлеиспользовали для золотых и серебряных изделий.
Название минералапроисходит от греческого дета – кровь, что связано с вишневым илисургучно-красным цветом порошка этого минерала.
Важной особенностьюминерала является способность стойко хранить цвет и передавать его другимминералам, в которые попадает хотя бы небольшая примесь гематита. Розовый цветгранитных колонн Исаакиевского собора – это цвет полевых шпатов, которые в своюочередь окрашены тонкораспыленным гематитом. Живописные узоры яшмы,используемой при отделке станций столичного метро, оранжевые и розовыесердолики Крыма, кораллово-красные прослойки сильвина и карналлита в соляныхтолщах – все обязаны своим цветом гематиту.
Издавна из гематитаделали красную краску. Все известные фрески, выполненные 15-20 тыс. лет назад,– замечательные бизоны Альтамирской пещеры и мамонты из знаменитой Капскойпещеры – выполнены и коричневыми оксидами и гидроксидами железа.
Магнетит
Камень, чье имя магнит,залегает в земле троглодитов;
Впрочем, не меньше тогоим богаты индийские страны.
Он узнается легко побурому ржавому цвету
И потому как он тянет ксебе железные вещи.
М. Реннский
Магнетит, или магнитныйжелезняк – минерал, содержащий 72% железа. Это самая богатая железная руда.Замечательное в этом минерале его природный магнетизм – свойство, благодарякоторому он был открыт.
Как сообщал римскийученый Плиний, магнетит назван в честь греческого пастуха Магнеса. Магнес пасстадо возле холма над р. Хинду в Фессалии. Неожиданно посох с железнымнаконечником и подбитые гвоздями сандалии притянула к себе гора, сложеннаясплошным серым камнем. Минерал магнетит дал в свою очередь название магниту,магнитному полю и всему загадочному явлению магнетизма, которое пристальноизучается со времен Аристотеля и по сей день.
Магнитные свойства этогоминерала и сегодня используются, прежде всего для поиска месторождений. Именнотак были открыты уникальные месторождения железа на площади Курской магнитнойаномалии (КМА). Минерал тяжелый: образец магнетита размером с яблоко весит 1,5кг.
В древности магнетитнаделяли всевозможными лечебными свойствами и способностью творить чудеса. Егоиспользовали для извлечения металла при ранениях, а Иван Грозный среди своих сокровищнаравне с другими камнями хранил его непримечательные кристаллы.
Пирит – минерал, подобныйогню
Не все золото, чтоблестит. Пословица
Пирит – один из техминералов, увидев который хочется воскликнуть: «Неужели это так ибыло?» Трудно поверить, что высший класс огранки и полировки, поражающийнас в рукотворных изделиях, в кристаллах пирита – щедрый дар природы.
Пирит получил своеназвание от греческого слова «пирос» – огонь, что связано с егосвойством искрить при ударе стальными предметами. Этот красивый минералпоражает золотистым цветом, ярким блеском на почти всегда четких гранях.Благодаря своим свойствам пирит известен с глубокой древности, а во времяэпидемий золотой лихорадки пиритовые блестки в кварцевой жиле вскружили не однугорячую голову. Да и сейчас начинающие любители камня нередко принимают пиритза золото.
Железо и его соединенияЛабораторная работа № 4
Тема.Железо и его соединения.
Цель:
· познакомитьс некоторыми химическими свойствами соединений железа в различных степеняхокисления.
Реактивы: железныеопилки Fe, соль Мора (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,раствор хлорида железа (III) FeCl3, растворгексационоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6], растворгексационоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6], растворроданида калия KCNS, раствор соляной кислоты HCl (концентрированный иразбавленный), раствор серной кислоты H2SO4(концентрированный и разбавленный), раствор азотной кислоты HNO3(концентрированный и разбавленный), раствор гидроксида натрия NaOH(концентрированный и разбавленный).
Посудаи оборудование: спиртовка, держатель для пробирок, штатив для пробирок,шпатель, пробирки, стеклянная палочка.
Ходработы
Опыт1. Свойства металлического железа
Испытайтедействие на железо концентрированных и разбавленных кислот при обычных условияхи при нагревании.
Дляэтого поместите железные опилки в пробирку и прилейте несколько капельразбавленной соляной кислоты, запишите наблюдаемые явления и дайте имобъяснения. Опыт повторите с разбавленными растворами серной и азотной кислот.Осторожно нагрейте те пробирки, в которых не происходит взаимодействие железа скислотой. Отметьте наблюдения.
Повторитеопыт с концентрированными растворами кислот. Запишите наблюдаемые явления,обратите внимание на цвет и запах выделяющихся газов и на цвет растворов.№ эксп. Порядок выполнения Наблюдения Уравнение реакции Выводы 1
1. В пробирку поместили железные опилки и прилили несколько капель разбавленной соляной кислоты.
2. … Наблюдается выделение бесцветного газа, раствор окрашивает-ся в бледно-зеленый цвет
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe0 – 2e />Fe2+ восстановитель
2H+ + 2e />H2
окислитель Железо взаимодействует с соляной кислотой, проявляя восстановитель-ные свойства, в результате реакции образуется соль – хлорид железа (II)и выделяется бесцветный газ — водород
Опыт2. Гидроксид железа (II), получение и свойства
Вскипятитенемного воды, охладите ее и добавьте несколько кристаллов соли Мора (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O.В пробирку со свежеприготовленным раствором соли Мора прилейте растворгидроксида натрия до выпадения осадка. Отметьте цвет осадка. Оставьте осадок навоздухе и наблюдайте за быстрым изменением окраски.
Запишитеуравнение реакции получения гидроксида железа (II) (в уравнении учитывайтетолько FeSO4) в молекулярной и ионной форме и уравнение окислениягидроксида железа (II) кислородом воздуха. Сделайте вывод об устойчивостиионов двухвалентного железа.
Опыт3. Гидроксид железа (III), получение и свойства
Впробирку поместите несколько капель раствора хлорида железа (III) иприбавьте по каплям раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Отметьтецвет осадка. Полученный осадок разделите на две части. К первой прилейте покаплям раствор соляной кислоты, ко второй – концентрированный растворгидроксида натрия. Запишите наблюдаемые явления.
Запишитеуравнения получения гидроксида железа (III). Приведите уравнениярастворения гидроксида железа (III) в кислоте и в щелочи, сделайте вывод окислотно-основных свойствах гидроксида железа (III).
Опыт4. Качественные реакции на ионы Fe (II) и Fe (III)
Взаимодействиесоли железа (II) с гексационоферратом (III) калия (качественнаяреакция на ионы Fe2+)
Впробирку с раствором соли Мора (NH4)2SO4·FeSO4·6H2Oприлейте несколько капель раствора гексационоферрата (III) калия (краснойкровяной соли). Отметьте цвет осадка. Запишите уравнение реакции, дайтеназвание образовавшемуся соединению KFe+2[Fe+3(CN)6](используйте справочную литературу).
Взаимодействиесоли железа (III) с гексационоферратом (II) калия (качественнаяреакция на ионы Fe3+)
Впробирку с раствором хлорида железа (III) прилейте несколько капель растворагексационоферрата (II) калия (желтой кровяной соли). Отметьте цвет осадка.Запишите уравнение реакции, дайте название образовавшемуся соединению KFe+3[Fe+2(CN)6](используйте справочную литературу).
Взаимодействиесоли железа (III) с роданидом калия (качественная реакция на ионы Fe3+)
Впробирку с раствором хлорида железа (III) прилейте несколько капель растворароданида калия. Отметьте цвет раствора. Запишите уравнение реакции.
Сделайтеобщий вывод по работе.
Урок 2 «Пришелец изкосмоса». «Железо и его соединения»
Цели урока:
· впроцессе исследования изучить физические и химические свойства железа и егосоединений;
· развиватьдальнейшие умения составлять молекулярные и ионные уравнения химическихреакций;
· учитьсравнивать, обобщать, анализировать и делать выводы;
· развиватьпознавательную деятельность через эксперимент и посредством заданий развивающегохарактера;
· развиватькоммуникативные качества личности.
Метод обучения:проблемно-поисковый
Организационные формы:беседа, самостоятельная и практическая работа, сообщения учащихся
Средства обучения:таблицы, химическое оборудование и реактивы, медиапроектор.
Программное обеспечение:компьютерная презентация к уроку (Приложение №1)
Эпиграф к уроку:
Другого ничего в природенет
Ни здесь, ни там, вкосмических глубинах:
Все от песчинок малых допланет –
Из элементов состоитединых.
С. Щипачев
I. Введение в тему.Вступительное слово учителя.
Ребята! Сегодня мы с вамиотправимся в далёкое путешествие, чтобы познакомиться с Пришельцем из космоса.А какой металл считается Пришельцем? Почему его так назвали? Во времяпутешествия нам предстоит сделать несколько остановок по требованию.
II. Первая остановка“Космическая” (появление железа на Земле). Сообщение ученика.
Знакомство человека сжелезом произошло в давние времена. Есть основания полагать, что образцыжелеза, которые держали в руках первобытные люди, были неземного происхождения.Входя в состав некоторых метеоритов — вечных странников океана Вселенной,случайно нашедших приют на нашей планете, — метеоритное железо было темматериалом, из которого человек изготовил впервые железные изделия. Железо всамородном состоянии встречается на земле главным образом в виде метеоритного,“космического” железа.
— 18 октября 1916 годавблизи с. Богуславки Дальневосточного края наблюдали падение метеорита, два егоосколка весили по 256 кг.
— 1920 год — Юго-ЗападнаяАфрика, метеорит “Гоба” весом около 60 тонн.
— 30 июня 1908 г. упалзнаменитый Тунгусский метеорит весом 50 тыс. тонн.
III. Вторая остановка.“Составление визитки для железа как химического элемента” (работа в парах).
Учитель: Работая сПериодической таблицей химических элементов, составьте визитную карточку дляжелеза по алгоритму:
Порядковый номер:
Период:
Группа:
Подгруппа:
Электронная формула:
(После работы в парах наэкране появляется слайд № 1 “Визитная карточка”), учитель выслушивает ответыучащихся.
? Исходя из строенияатома железа, определить его валентные электроны.
Учитель. Железо имеет 8валентных электронов (два из них на 4s- и шесть на 3d-АО). Однако валентность 8для железа не характерна; неустойчивы и соединения с шестивалентным железом,например производные железной кислоты H2FeO4, являющиесясильнейшими окислителями. Обычно железо проявляет валентности равные двум итрем и соответствующие степени окисления.
? Какими свойствамиобладает железо как простое вещество?
(Учитель предлагаетсовершить следующую остановку).
IV. Третья остановка“Физические свойства”( работа в парах). Учащиеся работают с учебником,справочной литературой и записывают в тетрадь характерные физические свойства:
Цвет:
Металлический блеск:
Твердость:
Пластичность:
Теплопроводность:
Электропроводность:
Плотность:
Температура плавления:
Железо — серебристо-белыйили серый металл, твердый, с высокой пластичностью, теплопроводностью иэлектропроводностью, плотность его равна 7,87 г/см3,тугоплавкий-1540? С. Это самый распространенный химических элементов в природе. Вземной коре его массовая доля составляет 5,1%.
Учитель проверяетвыполненную работу в виде беседы с классом.
? Какими ещё свойствамиобладает железо?
Учитель. Да, в отличие отдругих металлов, железо способно намагничиваться, оно обладает ферромагнетизмом.
Демонстрация опыта:намагничивание железных опилок.
? Какова активностьжелеза?
Учитель обращает вниманиеучащихся на электрохимический ряд напряжения металлов. Для того, чтобы узнатьактивность железа по отношению к другим веществам, мы совершаем с вамиочередную остановку.
V. Четвёртая остановка.Экспериментальная. “Химические свойства железа”.
Учитель. Железовзаимодействует как с простыми, так и сложными веществами. Предлагаю вампровести эксперименты с серой, соляной кислотой, сульфатом меди, объяснить своинаблюдения и составить уравнения химических реакций.
? Чем является железо вданных уравнениях реакций? (На экране появляется второй слайд).
1. Fe +S = FeS
2. Fe+ 2HCI = FeCI2 + H2
3. Fe +CuSO4 = FeSO4 + Cu
Fe0 — 2e = Fe+2(восстановитель)
? Что вы наблюдали припроведении третьей реакции? (Железо вытеснило медь из раствора сульфата меди).
? Действует ли вода икислород на железо?
Учитель. При обычныхусловиях вода не действует на железо, однако, в присутствии кислорода протекаетследующая реакция: (на экране появляется слайд №3)
/>
Fe(OH)3 — гидроксид железа (III) — основная часть ржавчины. Для протекания данной реакциинеобходимо одновременно присутствие воды и кислорода, в противном случаекоррозия так и не наступит. Известно, что в течение многих столетий стоитзнаменитая железная колонна в столице Индии Дели. Почему? (Там сухой воздух).
Учитель. Предлагаюучащимся провести опыт: реакцию обмена между сульфатом железа (II) игидроксидом меди, записать уравнение химической реакции в молекулярном и ионномвиде (на экране появляется слайд № 4).
/>
Учитель предлагаетучащимся вновь вернуться к полученному осадку и посмотреть на изменение цвета.
? Как изменился цветосадка? Что произошло?
Учитель. Соединениежелеза двухвалентного неустойчиво и окисляется, превращаясь в соединение железатрехвалентного бурого цвета (слайд № 5).
/>
? Может вытеснять железоводород из воды?
Да, может, но только присильном нагревании (запись на доске).
Fe + H2O = FeO+H2
Fe0 — 2e = Fe+2 — восстановитель — окисление
2H+ + 2е = Н2- окислитель — восстановление
? Какие два оксидаобразует химический элемент железо? (FeO и Fe2O3)
? Какими свойствами ониобладают? (Основными).
При окислении железа ввысокотемпературном режиме образуется железная окалина:
3 Fe +2O2 = Fе3O 4
Учитель. Что вы узнали вовремя данной остановки? Какими свойствами обладает железо как простое вещество?Сделайте вывод.
VI. Остановка № 5. “Подумай!” (слайд № 6).
/>
(Письменная работа, врезультате которой учащиеся должны написать возможно протекающие реакции).
VII. Остановка № 6.“Значение железа” (сообщение ученика)
Биохимики раскрываютогромную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в составгемоглобина, железо обуславливает красный цвет этого вещества, от которого, всвою очередь, зависит цвет крови. В организме взрослого человека содержится 3 гжелеза, из них 75% входят в состав гемоглобина, благодаря которомуосуществляется важнейший биологический процесс — дыхание. Железо необходимо идля растений. Оно участвует в окислительных процессах протоплазмы, при дыханиирастений и в построении хлорофилла, хотя само и не входит в его состав.
Железо издавнаприменяется в медицине для лечения малокровия, при истощении, упадке сил.
Железо — основа всейметаллургии, машиностроения, железнодорожного транспорта, судостроения,грандиозных инженерных сооружений — от башни Эйфеля до ажура железнодорожныхмостов. Все, все — начиная от швейной иглы, гвоздя, топора и кончая паутинойжелезных дорог, плавающими крепостями — авианосцами и линкорами — иогнедышащими домнами, где рождается само железо, — состоит из железа. Железо — это металл созидания!
YIII. Подведение итоговурока. Рефлексия.
Учитель. В завершениипутешествия поделитесь своими впечатлениями. Для этого допишите предложения,посвященные сегодняшнему уроку:
Сегодня я узнал(а)______________________________________
Я удивился(лась)_______________________________________
Теперь я умею_________________________________________
Я хотел (а) бы__________________________________________
Домашнее задание
3.2Задачи
Важную роль в процессеподготовки к экзамену по химии играют задачи. Их решение способствуетнеформальному усвоению теоретического курса. Они включаются в экзаменационныебилеты. При этом мы будем рассматривать некоторые наиболее типовые задачи срешениями [5, 11, 12].
1.Почему применениечистого железа ограничено?
Ответ Чистое железодостаточно легко корродирует, поэтому его надо каким-то образом защищать откоррозии- либо покрывать защитным покрытием, либо применять в виде сплавов.
2. Составьтеуравнения реакций железа с простыми и сложными веществами. Покажите переходэлектронов и поясните, что окисляется и что восстанавливается
/>
/>
3. Требуется скрепитьжелезные детали. Какими заклепками следует пользоваться — медными илицинковыми, чтобы замедлить коррозию деталей? Ответ обоснуйте.
Ответ: Если скрепитьжелезные детали медными заклепками, то процесс электрохимической коррозиижелеза усилится, поскольку медь — менее активный металл, чем железо. Поэтомунадо пользоваться цинковыми заклепками, которые замедляют коррозию железа. Приэтом сами заклепки буду корродировать быстрее, чем в отсутствие железа.
4. Вычислитемассовые доли железа в соединениях: />, />/>, />. В каком из этих соединениймассовая доля железа наибольшая?
5. Минералсодержит 72, 36% железа и 27, 64% кислорода. Определите формулу минерала.
6. Сколькограммов сульфата железа (II) можно получить при растворении 140г железа вразбавленной серной кислоте?
7. Сколькограммов гидроксида железа (III) можно получить при взаимодействии 120ггидроксида натрия с избытком хлорида железа (III)?
3.3Тесты
1.Хлорид железа (II) получают реакцией:
а) />
б) /> +
в)/>
г) />
2.Какова электроннаяконфигурация атома железа
а) />
б)/>
в)/>+
г)/>
3. С какими из указанныхвеществ реагирует железо
а) /> +
б)/>
в)/>+
г)/>
4. Взаимодействие солянойкислоты с оксидом железа (II) относится к реакции:
а) разложения
б) соединения
в) замещения
г) обмена +
5. Опростом веществе железо идет речь в выражении
а) железо входит в составстали
б) железо входит в составржавчины
в) железо входит в составжелезного купороса
г) железо притягиваетсямагнитом +
6. Химическое равновесиев системе />
сместится в сторонупродукта реакции при
а) повышении давления
б) повышении температуры
в) понижении давления
г) использованиикатализатора
7.Сумма коэффициентовперед формулами неэлектролитов в уравнении реакции />равно
а)2 +
б) 3
в) 4
г)5
8. Концентрированнуюазотную кислоту можно транспортировать в стальных цистернах так как :
а) железо не растворяетсяв кислотах
б) азотная кислота недействует на металлы
в) концетрированнаяазотная кислота не реагирует с железом +
г) азотная кислотаявляется сильным электролитом
9. Коэффициент передформулой восстановителя в уравнении реакции алюминия с оксидом железа (II) равен
а) 1
б)2 +
в)3
г)4
10. Химическое равновесиев системе />
не смещается при
а) повышении давления +
б) повышении температуры
в) понижении температуры
г) добавлении водорода
11. Осадок образуется привзаимодействии растворов хлорида железа (III) и
а) гидроксида натрия +
б) сульфата натрия
в) соляной кислоты
г) нитрата меди (II)
12. Формула вещества,обозначенного «Х» в схеме превращений
/>
а) />
б) />
в)/>+
г)/>
13. Суммы всехкоэффициентов в полном и сокращенном ионных уравнениях реакции между растворамисульфата железа (II) с гидроксидом бария равны
а) 9 и 5
б) 9 и 7
в) 7 и 5
г) 7 и 7 +
14. При нагревании 28гжелеза с 32г серы образуется сульфид железа />(Mr=88) массой:
а) 32г
б)38г
в)44г +
г)60г
15. Растворение желез всоляной кислоте будет замедляться при:
а) увеличенииконцентрации кислоты
б) раздроблении железа
в) разбавлении кислоты +
г)повышении температуры
16. Химическое равновесиев системе /> сместитсяв сторону исходных веществ при
а) повышении давления
б) повышении температуры
в) понижении давления
г) понижении температуры +
17. При взаимодействии схлором железо проявляет свойства
а) окислительные
б) кислотные
в) восстановительные +
г) основные
18. Сокращенное ионноеуравнение /> соответствуетвзаимодействию:
а) раствора соли железа (II) с раствором щелочи +
б) раствора соли железа (II) со щелочью
в) раствора соли железа (II) с нерастворимымоснованием
г) нерастворимой солижелеза (II) с нерастворимым основанием
19. В уравнении реакциижелеза с хлором с образованием хлорида железа (III) коэффициент передформулой соли равен:
а) 1
б) 2 +
в) 3
г) 4
20. Соляная кислота можетвзаимодействовать со всеми веществами группы
а) железо, оксид железа (III), гидроксид меди (II) +
б) цинк, оксид кремния (IV), гидроксид меди (II)
в) медь, оксид меди (II), гидроксид меди (II)
г) сера, оксид серы (IV), оксид серы (VI)
21. При пропусканииводорода над раскаленным оксидом железа (III) водород играет роль:
а) восстановителя +
б) катализатора
в) окислителя
г) и восстановителя, иокислителя
22. В уравнении реакции,схема которой />коэффициент перед формулойвосстановителя равен:
а)1
б) 2
в) 3
г) 4 +
23. В химических реакцияхFe2+выполняет роль:
а) окислителя;
б) восстановителя; +
в) окислителя иливосстановителя в зависимости от условий.
24. FeCl3+NaOH/>
а) Fe3+ +3OH-/>Fe(OH)3+
б) Fe2+ +2OH-/>Fe(OH)2
в) Fe3+ + OH-/>Fe(OH)3
25.Fe(NO3)2+K3PO4/>
а) 2Fe3+ + 3PO42-/>Fe2(PO4)3
б) 3Fe2+ +2PO43- />Fe3(PO4)2+
в) Fe2+ + PO42-/>Fe PO4
26. Fe2O3+HCl/>
а) Fe2O3+6H+/>2Fe3+ +3H2O+
б) 2Fe3+ + O32++6H+/>Fe3+ + 3Н2О
в) Fe2O3+6H+/>2Fe2+ +3Н2О
27. LiOH+FeCl2/>
а) Fe2+ +2OH-/>Fe(OH)2
б) Fe3+ + 3OH-/>Fe(OH)3
в) Fe2+ +OH-/>Fe(OH)2 +
28.