Главная / Методические материалы / Преподавание химии

Тема урока: Железо в природе, общее представление и его свойства

Автор(ы): Павлова Светлана Александровна, учитель химии

Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 278
…Я не знаю, что будет со мною,
Может в новую жизнь не гожусь,
Но и все же хочу я стальною
Видеть бедную нищую Русь.
(С. Есенин)
Цели урока:

сформулировать общее представление об элементе железо, сформировать представление о физических и химических свойствах железа в зависимости от проявляемой им степени окисления и природы окислителя;
развивать навыки работы с реактивами, развивать понятийное мышление таких операций, как анализ, сравнение, обобщение, реализация принципа экологизации

Тип урока: изучение нового материала.
Реактивы и оборудование:

железо (порошок, пластина, скрепка), сера, сульфат меди(II),
кристаллическая решетка железа,
физическая карта России,
магнит,
минералы, содержащие железо,
пробирки, спиртовка, спички, ложка для сжигания горючих веществ,
растворы KNCS, FeCl₃, K₃(Fe(CN)₆), K₄(Fe(CN)₆), CuSO₄, HCl, Fe, FeCl₂

Ход урока
Учитель. Нам известно, что в истории человеческого общества выделяют три эпохи: век каменный, медный и железный. Появление железа в человеческой цивилизации положило начало железному веку. Железо – это основа современной техники, машиностроения, средств связи, космических кораблей и вообще всей современной промышленности и цивилизации. Чугун и сталь – сплавы, основу которых составляет железо. Fe - это знак воина! Этот металл оказался не только созидателем - с ним связаны многие кровавые страницы истории человечества. Миллиардами снарядов и бомб обрушился этот металл на людей в годы первой и второй мировых войн.
Откуда же древние люди брали железо в то время, когда еще не умели добывать его из руды? Для этого давайте обратимся к исторической справке.
1. Из истории железа
Учитель. Вначале люди узнали метеоритное железо. В переводе со многих языков древнего мира оно означало “небесный металл”. Метеоритное железо всегда самородное. Оно сверх чистое и не поддается ковке в разогретом виде из-за небольшого количества примесей никеля, его можно ковать холодным. Чистое железо не ржавеет, примером этого служит колонна в Индии, которая стоит 1,5 тыс. лет несмотря на влажный и жаркий климат. Самым крупным железным метеоритом является метеорит, найденный в 1920 году на юго-западе Африки весом 60т. Ученые предполагают, что страны Малой Азии были местом возникновения черной металлургии уже в I тыс. до н. э. , так как в гробницах фараонов были найдены железные предметы. Самородное железо обнаружено на Марсе и на Луне. Алхимики обозначали железо символом планеты Марс кружком со стрелкой. Из Малой Азии железо пришло в Европу. Знаменитую булатную сталь делали на Востоке (IV в. до н. э. ). Почему же век железный наступил после медного? Наверное, железные руды не так заметны как медные. Второй причиной была высокая температура, необходимая для восстановления железа из руд. Век железный пришел на смену медному во втором тысячелетии до нашей эры и длится по сегодняшний день.
А теперь, используя знания географии, давайте вспомним минералы железа и их местонахождение (Учащиеся называют)
Учитель. (используется физическая карта России). Самое крупное скопление самородного железа было найдено на берегу острова Диско у берегов Гренландии. В отличии от метеоритного оно содержит не более 2% никеля, до 0,3% кобальта, около 0,4% меди и до 0,1% платины. В природе железо встречается виде минералов (демонстрируется коллекция). По распространенности среди металлов железо занимает второе место, после алюминия. Состав, местонахождение и общая характеристика важнейших минералов железа представлены в таблице1 (таблица на доске).
Таблица 1

Название минералов	Химическая формула	Содержание Fe(%)	Важнейшие месторождения
Магнетит	Fe₃O₄	до 72	Южный Урал (Магнитогорск, Курская магнитная аномалия)
Гематит	Fe₂O₃	до 65	Криворожский район (Украина)
Лимонит	2Fe₂O₃^.3H₂O	до 60	Крым (Керченские месторождения)
Сидерит	FeCO₃	до 10	Г. Братск
Пирит	FeS₂	до 47	Урал

Гематит, или красный железняк – основная руда главного металла современности – железа. Содержание железа достигает в нем 70%. Гематит известен с давних пор. В Вавилоне и Древнем Египте он использовался в украшениях, для изготовления печатей, наряду с халцедоном служил излюбленным материалом в качестве резного камня. У Александра Македонского был перстень с вставкой из гематита, который, как он полагал, делал его неуязвимым в бою. В древности и в Средние века гематит слыл лекарством, останавливающим кровь.
Магнетит, или магнитный железняк – минерал, содержащий 72% железа. Это самая богатая железная руда. Замечательное в этом минерале его природный магнетизм – свойство, благодаря которому он был открыт. Как сообщал римский ученый Плиний, магнетит назван в честь греческого пастуха Магнеса. Магнес пас стадо возле холма над р. Хинду в Фессалии. Неожиданно посох с железным наконечником и подбитые гвоздями сандалии притянула к себе гора, сложенная сплошным серым камнем. Минерал магнетит дал в свою очередь название магниту.
Пирит – один из тех минералов, увидев который хочется воскликнуть: "Неужели это так и было?" Трудно поверить, что высший класс огранки и полировки, поражающий нас в рукотворных изделиях, в кристаллах пирита – щедрый дар природы. Пирит получил свое название от греческого слова "пирос" – огонь, что связано с его свойством искрить при ударе стальными предметами. Этот красивый минерал поражает золотистым цветом, ярким блеском на почти всегда четких гранях. Благодаря своим свойствам пирит известен с глубокой древности.
Учитель. Каковы физические свойства железа?
Ученик. Железо – серебристо-серый металл, температура плавления -1539⁰С
пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется. Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и прокатки.
Учитель. Различают химически чистое 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 железо содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый, блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Железо имеет две формы кристаллических решеток - объемно-центрированный куб и гранецентрированный куб. В первом случае атомы железа расположены в вершинах куба и один в центре, во втором случае - в вершинах куба и в центре каждой грани. Химически чистое железо устойчиво к коррозии.
Учитель. Вспомните, что называется коррозией? Каковы ее последствия?
Ученик. Коррозия – это разрушение металла под действием окружающей среды. Образование ржавчины можно представить в следующем виде:
4Fe + 3О₂ + 6H₂O = 4Fe(OН)₃, (Демонстрация коррозионного гвоздя). Однако ничтожные доли примесей лишают железо этих драгоценных свойств.
Учитель. Давайте рассмотрим положение железа в ПСХЭМ
2. Положение железа в ПСХЭМ
Выясняем положение железа в ПСХЭМ, заряд ядра и распределение электронов в атоме.
Ученик. Железо- элемент побочной подгруппы VIII группы. Электронная формула атома железа следующая ₂₆Fe 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s^2.
Учитель. В атоме железа в возбужденном состоянии 6 неспаренных электронов, так как происходит распаривание s-электронов и один из них переходит на 4-р орбиталь, поэтому известны соединения железа со степенью окисления +6.
Например, феррат калия К₂FeO_4.Однако дляжелеза более характерны соединения со степенью окисления +2 и +3- FeCO_3,Fe₂O_3.
3. Химические свойства железа
Учитель. Железо-таинственный и незаменимый элемент. Вам ребята предстоит вспомнить свойства металлов и разъяснить некоторые реакции.
На столах учащихся находятся реактивы и оборудование: пробирки, минералы, содержащие железо, пробирки, спиртовка, спички, ложка для сжигания горючих веществ, Fe(порошок), S , растворы KNCS, FeCl₃, K₃(Fe(CN)₆), K₄(Fe(CN)₆), CuSO₄, HCl, H₂SO₄(разб)_,FeCl_2,железный гвоздь
Исходя из знаний о химических свойствах металлов, как вы думаете, какими химическими свойствами будет обладать железо +2, +3 ? Проводится эксперимент.
Ученик. Взаимодействие с неметаллами.
Fe + S= FeS(при нагревании)(учащиеся проводят сами)
Учитель. Напишите уравнение реакции взаимодействия железа с галогеном, углеродом, азотом.
Ученик.
2Fe +3Cl₂ = 2FeCl₃
3Fe +С = Fe₃С-цементит
2Fe +N₂= 2FeN
Учитель. На воздухе образуется защитная оксидная пленка, препятствующая ржавлению
3Fe + 2О₂ = Fe₃O₄(Fe₂O₃^.FeO) - феррит железа
С разбавленными кислотами HCl и H₂SO₄
Fe + 2HCl= FeCl₂ + H₂
Fe +H₂SO₄= FeSO₄+ H₂
Концентрированные H₂SO₄и HNO₃ пассивируют железо на холоде, а при нагревании взаимодействуют с ним
2Fe +6H₂SO₄(конц. )= Fe₂(SO₄)₃+ 3SO₂+ 6H₂O
3Fe + 10HNO₃ (конц. )=3Fe(NO₃)₃+ NO +...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:

Простая ссылка на эту страницу:

Ссылка для размещения на форуме:

HTML-гиперссылка:

Добавлено: 2010.11.22 | Просмотров: 1611
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!