Конспект по химии 9

Железо – химический элемент

1. Положение железа в периодической таблице химических элементов и строение его атома

Схема строения атома:

Электронная формула: 1s22s22p63s23p63d64s2

Металл средней активности, восстановитель:

Fe0-2e-→Fe+2, окисляется восстановитель

Fe0-3e-→Fe+3, окисляется восстановитель

Основные степени окисления: +2, +3

2. Распространённость железа

Железо – один из самых распространенных элементов в природе. В земной коре его массовая доля составляет 5,1%, по этому показателю оно уступает только кислороду, кремнию и алюминию. Много железа находится и в небесных телах, что установлено по данным спектрального анализа. В образцах лунного грунта, которые доставила автоматическая станция “Луна”, обнаружено железо в неокисленном состоянии.

Железные руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят соединения железа.

Железо входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Основными железными рудами являются:

магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4 содержит 72% железа, месторождения встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии:

гематит (железный блеск, кровавик)– Fe2O3 содержит до 65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе:

лимонит (бурый железняк) – Fe2O3*nH2O содержит до 60% железа, месторождения встречаются в Крыму:

пирит (серный колчедан, железный колчедан, кошачье золото) – FeS2 содержит примерно 47% железа, месторождения встречаются на Урале.

3. Роль железа в жизни человека и растений

Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого в свою очередь, зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – CO2.

Железо необходимо и растениям. 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. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, и вскоре смазанное место зеленеет.

Так от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека.

4. Физические свойства железа.

Железо – это серебристо-белый металл с температурой плавления 1539оС. Очень 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.

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. Химически чистое железо устойчиво к коррозии и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные доли примесей лишают его этих драгоценный свойств.

5. Получение железа

Восстановлением из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом:

FeO + C = Fe + CO

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

Опыт «Получение железа алюминотермией»

6. Химические свойства железа

Как элемент побочной подгруппы железо может проявлять несколько степеней окисления. Мы рассмотрим только соеди­нения, в которых железо проявляет степени окисления +2 и +3. Таким образом, можно говорить, что у железа имеется два ряда соединений, в которых оно двух- и трехвалентно.

1) На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):

4Fe + 3O2 + 6H2 O = 4Fe(OH)3

2) Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину — оксид железа (II,III) — вещество чёрного цвета:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

C кислородом во влажном воздухе образуется Fe2O3*nH2O

Опыт «Взаимодействие железа с кислородом»

3) При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:

3Fe + 4H2O t˚C→ Fe3O4 + 4H2­

4) Железо реагирует с неметаллами при нагревании:

2Fe + 3Br2 t˚C→ 2FeBr3

Fe + S t˚C→ FeS

5) Железо легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при обычных условиях:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2­

Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2­

6) В концентрированных кислотах – окислителях железо растворяется только при нагревании

2Fe + 6H2SO4(конц.) t˚C→ Fe2(SO4)3 + 3SO2­ + 6H2O

Fe + 6HNO3(конц.) t˚C→ Fe(NO3)3 + 3NO2­ + 3H2O

На холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо!

Опыт «Взаимодействие железа с концентрированными кислотами»

7) Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

8) Качественные реакции на

Железо (II)

Железо (III)

7. Применение железа.

Основная часть получаемого в мире железа используется для получения чугуна и стали — сплавов железа с углеродом и другими металлами. Чугуны содержат около 4% углерода. Стали содержат углерода менее 1,4%.

Чугуны необходимы для производства различных отли­вок — станин тяжелых машин и т.п.

Изделия из чугуна

Стали используются для изготовления машин, различных строительных материалов, балок, листов, проката, рельсов, инструмента и множества других изделий. Для производства различных сортов сталей применяют так называемые легиру­ющие добавки, которыми служат различные металлы: Мn, Сr, Мо и другие, улучшающие качество стали.

Изделия из стали

«ПОЯВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА»

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1 — Генетический ряд Fe 2+

Тренажёр №2 — Генетический ряд Fe 3+

Тренажёр №3 — Уравнения реакций железа с простыми и сложными веществами

Задания для закрепления

№1. Составьте уравнения реакций получения железа из его оксидов Fe2O3 и Fe3O4 , используя в качестве восстановителя:
а) водород;
б) алюминий;
в) оксид углерода (II).
Для каждой реакции составьте электронный баланс.

№2. Осуществите превращения по схеме:
Fe2O3 -> Fe -+H2O, t -> X -+CO, t-> Y -+HCl-> Z
Назовите продукты X, Y, Z?

Конспект урока по химии на тему «Химические свойства металлов. Получение металлов».9 класс.

Химические свойства металлов.

Получение металлов.

Цели урока: Повторить и закрепить знания учащихся по общим химическим свойствам металлов, рассмотреть взаимодействие металлов с неметаллами и водой, кислотами и солями. Познакомить учащихся с природными соединениями металлов. Сформировать понятия о самородных металлах, минералах и рудах. Ознакомить с металлургией и ее видами: пиро-, гидро-, электрометаллургией.

Ход урока:

1 этап. Оргмомент.

2 этап. Актуализация ЗУН. Проверка дом.задания.

3 этап. Изучение нового материала.

Металлы являются только восстановителями, т.к их атомы легко отдают электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы – катионы.

М0 – nе- →Мn+.

Для того, чтобы прошла данная реакция необходимо наличие окислителя. Вопрос к классу: Вспомните вещества, которые могут выступать в качестве окислителя при взаимодействии с металлами. Составить список этих веществ:

Кислород, галогены, сера, водород и др., вода, кислоты, соли.

Как называются продукты взаимодействия металлов с кислородом, галогенами, серой, азотом ?

Рассмотрим примеры этих реакций.

  1. Взаимодействие металлов с неметаллами

С кислородом воздуха легко взаимодействуют щелочные и ЩЗМ.

4 Li + O2 = 2 Li2O

4 Al + 3 O2= 2 Al2O3 . Составить электронный баланс для этих реакций.

Железо, цинк, медь и др.металлы менее активные металлы поэтому энергично окисляются кислородом только при нагревании:

2 Zn0 + O2 = 2 ZnO.

Золото и платина не окисляются кислородом воздуха, ни при каких условиях!

Допишите уравнения реакций взаимодействия металлов с другими неметаллами и дать названия веществам.

Al + Cl2 →

Fe + S →

Na + N2 →

Вопрос классу: Образует ли водород соединения с металлами I –II групп? Что означает пустая графа водородных соединений в I –II группах ПС? (пустая графа означает, что элементы данных групп не образуют летучих водородных соединений, но водород взаимодействует с металлами с образованием нелетучих, твердых соединений ионного типа).

Mg0 + H02 = MgH2 (гидрид магния)

  1. Взаимодействие металлов с водой:

А) Активные металлы(Li – Na) + вода → гидроксид металла(щелочь) + Н2

Б) Металлы средней активности(Mg – Pb) + вода → оксид металла + Н2

В) Неактивные металлы (Bi – Au) + вода → не реагируют

Al + H2O → не реагирует

Zn + H2O → не реагирует

Проблема: почему алюминий не реагирует с водой? Это свойство имеет практическое значение, т.к. для изготовления посуды не берут калий, натрий, а именно алюминий, цинк, железо.

  1. Взаимодействие металлов с кислотами:

Вопрос классу: Вспомните, как реагируют металлы с кислотами. О чем нужно помнить когда речь идет о этой реакции? (Металлы, стоящие в ряду активности до водорода вытесняют его из растворов кислот, а после водорода — не вытесняют).

Но для этой реакции есть несколько поправок.

  1. Если образуется растворимая соль;

  2. Кроме щелочных и щелочно-земельных металлов;

  3. Кроме концентрированной серной и азотной кислот.

Zn + HCl → ZnCl2 + H2 (составить ионные уравнения)

Fe + HCl → FeCl2 + H2 (составить ионные уравнения)

Cu + HCl → не идёт (почему? Доказать!)

  1. Взаимодействие металлов с солями:

Взаимодействие железа с хлоридом меди и меди с хлоридом железа.

Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu

FeCl2 + Cu → не идет

Для этой реакции тоже есть поправки, которые совпадают с первой и второй поправкой для кислот

Вывод. Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Получение металлов:

В природе металлы встречаются чаще всего в виде соединений (метал лических руд). Объясняется это высокой химической активностью металлов.

Вопрос классу: «Могут ли металлы находиться в природе в свободном (или самородном) состоянии, т. е. в виде М°? Если могут, то, какие это металлы?»

Ответ очевиден, что это металлы низкой химической активности. Обобщаем, что металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества (самородки) или в виде сложного вещества.

Запись в тетрадях:

  1. Благородные металлы — Аu, Pt, встречаются в природе только в свободном виде. Трудно окисляются кислородом воздуха.

Самый крупный самородок меди весил 420т, серебра 13,5т, золота 112кг.

  1. Активные металлы (до Sn) встречаются только в виде соединений – минералов.

  2. Некоторые металлы встречаются и в свободном виде и в виде соединений (Sn, Cu, Hg, Ag).

Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот: хлоридов, нитратов, сульфатов, сульфидов, карбонатов, а так же оксидов.

Металлы входят в состав руды в виде оксидов, сульфидов, и других соединений.

Руда- вид полезных ископаемых, природное минеральное образование, содержащее соединения полезных компонентов (минералов, металлов) в концентрациях, делающих извлечение этих минералов экономически целесообразным

Магнитный железняк Fe3O4 Темно-серый металлический блеск

Красный железняк Fe2O3 Красный

Бурый железняк 2Fe2O3* 3H2O Бурый

Медный блеск CuS Серый, металлический блеск

Свинцовый блеск PbS Серый, металлический блеск

Получением металлов из их соединений занимется важнейшая отрасль промышленности, называемая металлургией –наука о методах и процессах производствах металлов из руд и других металлосодержащих продуктов, о получении сплавов и обработке металлов.

Но прежде чем восстановить природное соединение металла необходимо перевести его в форму доступную для обработки. Это может быть обжиг руд для перевода металла в оксид его или растворение нерастворимых соединений: обработка кислотами, содой и др.

В зависимости от метода получения металла из руды существует несколько видов металлургических производств.

1) Пирометаллургия — это восстановление металлов из их руд, основанные на химических реакциях, происходящее при высоких температурах. Примеры:

— Обжиг (окисление): 2PbS + ЗО2 = 2РЬО + 3SO2

2CuS + 3O2 = 2CuO +2SO2

— Плавка (восстановление): РЬО + Н2 = Pb + Н2О

2CuO + C = 2Cu + CO2

WO3 + ЗН2 = W + ЗН2О

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

Cr2O3 + 2Al = Al2O3 +2 Cr Алюминотермия (алюминий в качестве восстановителя) Н.Н.Бекетов.

2) Гидрометаллургия — это методы восстановления металлов из растворов их солей другими более активными металлами:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2О

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Сu

Этим способом получают следующие металлы: Ag, Au, Zn, Zn, Mo.

  1. Электрометаллургия — это методы восстановления металлов с помощью электрического тока. Данный метод основан на электролизе растворов или расплавов соединений металлов. Наиболее активные металлы получают электролизом расплавов их соединений: ( англ.химик Гемфри Дэви)

2КСl(расплав) →2K° + Сl2

Таким способом получают активные металлы (ЩМ, ЩЗМ, алюминий).

IV этап. Закрепление материала. Опрос класса.

1. Какие металлы встречаются в природе в самородном виде.

2. Какие металлы входят в состав минералов.

3. Какие бывают руды.

4. Как обогащают руды.

5. Какие процессы включает пирометаллургия.

Контрольные вопросы:

1.Какими металлами можно восстановить водород из раствора НС1?

2.Можно ли хранить в железной посуде растворы солей металлов?

Если можно, то соли каких металлов.

3.Какие ионы являются окислителями в молекулах азотной кислоты и концентрированной серной кислоты?

4.Какие химические реакции могут произойти, если кусочек Са поместить в водный раствор хлорида алюминия? Составить урав нения реакций.

5.Какие из предложенных реакций возможны?

Тест по химии Железо и его соединения для учащихся 9 класса с ответами. Тест состоит из 3 вариантов, каждый вариант включает в себя 10 заданий.

1 вариант

1. Красный железняк — это:

а) Fe3O4
б) Fe2O3
в) 2Fe2O3·3H2O
г) FeS2

2. При взаимодействии с хлором и соляной кислотой же­лезо образует соответственно соединения состава:

а) FeCl2, FeCl2
б) FeCl3, FeCl3
в) FeCl3, FeCl2
г) FeCl2, FeCl3

3. Железо пассивирует:

а) холодная концентрированная соляная кислота
б) холодная концентрированная серная кислота
в) горячая разбавленная серная кислота
г) горячая разбавленная соляная кислота

4. Гидроксид железа (II) может быть получен в результа­те взаимодействия:

а) FeCl3 + КОН
б) FeO + Н2O
в) FeCl2 + КОН
г) Fe + Н2О

5. Железо в окислительно-восстановительных реакциях является:

а) только восстановителем
б) только окислителем
в) проявляет двойственность окислитедьно-восстанови­тельных свойств
г) не проявляет окислительно-восстановительных свойств

6. Fe(OH)3 взаимодействует с веществами ряда:

а) HCl, Na, СО2
б) HCl, NaOH, HNO3
в) СО2, Cl2, HCl
г) NaOH, HNO3, CuSO4

7. Вещества, с помощью которых можно осуществить превращения:
Fe → Fe(NO3)2 → Fe → FeCl3 :

а) HNO3, Mg, HCl
б) NaNO3, Cu, Сl2
в) Cu(NO3)2 , Zn, Сl2
г) Cu(NO3)2 , Zn, HCl

8. Сульфат железа (II) реагирует со всеми веществами ряда:

а) КОН, Zn, Н2SO4(конц.)
б) ВаСl2, Cu, Н2SO4(разб.)
в) O2 , Mg, NaCl
г) Mg(OH)2 , HCl, Zn

9. Качественным реактивом на ионы Fe3+ является:

а) K3
б) K4
в) Na2CO3
г) NaCl

10. Сумма коэффициентов в уравнении реакции
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + Н2О
равна:

а) 6
б) 5
в) 9
г) 24

2 вариант

1. Бурый железняк — это:

а) Fe3O4
б) Fe2O3
в) 2Fe2O3·3H2O
г) FeS2

2. При взаимодействии без нагревания с разбавленной и концентрированной серной кислотой железо образует соответственно соединения состава:

а) FeSO4 , Fe2(SO4)3
б) Fe2(SO4)3, FeSO4
в) FeSO4 , FeSO4
г) FeSO4, пассивируется концентрированной серной ки­слотой

3. Железо окисляется до степени окисления +3 при дей­ствии:

а) кислорода
б) хлора
в) гидроксида натрия
г) соляной кислоты

4. Гидроксид железа (III) может быть получен в резуль­тате взаимодействия:

а) Fe(OH)2 + Н2O + O2
б) Fe2O3 + Н2О
в) FeS + КОН
г) Fe + NaOH

5. В окислительно-восстановительных реакциях FeCl2 проявляет свойства:

а) только восстановителя за счет Fe2+
б) только окислителя за счет Fe2+
в) проявляет двойственность окислительно-восстанови­тельных свойств за счет Fe2+
г) проявляет окислительные свойства за счет Cl—

6. Гидроксид железа (II) взаимодействует с веществами ряда:

а) HCl, Na2CO3, NaOH
б) HCl, Cl2 + HCl, КОН
в) HCl, Cl2 + HCl, HNO3
г) NaOH, Н3РO4 , Na2SO4

7. Вещества, с помощью которых можно осуществить превращения:
Fe → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → NaFeO2:

а) HNO3, КОН, NaOH
б) NaNO3, Cu(OH)2, Na2O
в) Cu(NO3)2, Zn(OH)2, Na
г) HNO3, LiOH, KFeO2

8. Реакция взаимодействия железной окалины с алюми­нием относится к реакциям:

а) замещения (экзотермической)
б) соединения (эндотермической)
в) разложения (экзотермической)
г) обмена (эндотермической)

9. Качественным реактивом на ионы Fe2+ является:

а) K3
б) K4
в) Na2CO3
г) NaCl

10. Сумма коэффициентов в уравнении реакции
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2 + Н2О
равна:

а) 5
б) 77
в) 16
г) 22

3 вариант

1. Магнитный железняк — это:

а) Fe3O4
б) Fe2O3
в) 2Fe2O3·3H2O
г) FeS2

2. При действии на железо холодной разбавленной и хо­лодной концентрированной азотной кислоты:

а) образуются соответственно Fe(NO3)2, Fe(NO3)3
б) образуются соответственно Fe(NO3)3, Fe(NO3)3
в) образуется Fe(NO3)3, железо пассивируется разбавленной азотной кислотой
г) образуется Fe(NO3)3, железо пассивируется концентрированной азотной кислотой

3. Железо окисляется до степени окисления +2 при дей­ствии:
а) CuCl2 и HCl
б) HCl и Cl2
в) CuCl2 и O2
г) Br2 и Cl2

4. Оксид железа (II) может быть получен в результате:

а) обжига пирита
б) окисления железа кислородом
в) разложения Fe(OH)3
г) разложения Fe(OH)2

5. Хлорид железа (III) в окислительно-восстановительных реакциях проявляет свойства:

а) только восстановителя за счет Fe3+
б) только окислителя за счет Fe3+
в) проявляет двойственность окислительно-восстанови­тельных свойств за счет Fe3+
г) только окислителя за счет Cl—

6. FeO взаимодействует с веществами ряда:

а) O2, Al, HCI
б) HCI, NaOH, Cu
в) СО, HCI, Mg(OH)2
г) С, N2 , H2SO4

7. Вещества, с помощью которых можно осуществить превращения:
Fe → Fe(OH)2 → Fe(NO3)3 → Fe(NO3)2:

а) NaOH, Mg(NO3)2, Fe
б) O2 + Н2O, Al(NO3)3, Fe
в) Cu(OH)2, HNO3, Fe
г) O2 + Н2О, HNO3, Fe

8. Реактивом на ион Fe3+ является:

а) Na2SO4
б) AgNO3
в) KSCN
г) Pb(NO3)2

9. Гидроксиды железа (II) и (III) можно отличить с помощью:

«Металлы. Железо. Строение атома, физические и химические свойства» (9кл)

Тема: «Металлы. Железо. Строение атома, физические и химические свойства» (9кл)

учитель химии: Бестаева Альбина Алимбековна

Цель: на основании положения в периодической системе химических элементов, строения атома железа учащиеся должны составить представление о физических и химических свойствах железа.

Реактивы. На демонстрационном столе опилки железа, серная кислота (разбавленная), раствор сульфата меди(II) , речной песок, вода дистиллированная. Штатив с пробирками, пипетки, пробка с газоотводной трубкой, стакан, лабораторный штатив, спиртовка.

На ученических столах — серная кислота (разбавленная), сульфат меди (II), опилки железные, штатив с пробирками, пипетки.

Оборудование: карта «Минеральные ресурсы» и таблица «План урока». Коллекция «Полезные ископаемые»

Ход урока

1. Изучение нового материала.

УЧИТЕЛЬ. Ребята! Послушайте отрывок

Около семи часов утра над территорией бассейна Енисея с юго-востока на северо-запад пролетел большой огненный шар. Полёт закончился взрывом на высоте 7—10 км над незаселённым районом тайги. Взрывная волна была зафиксирована обсерваториями по всему миру, в том числе в Западном полушарии. В результате взрыва были повалены деревья на территории более 2000 км², оконные стёкла в домах были выбиты в нескольких сотнях километров от эпицентра взрыва. В течение нескольких дней на территории от Атлантики до центральной Сибири наблюдалось интенсивное свечение неба и светящиеся облака.

В район катастрофы были направлены несколько исследовательских экспедиций, начиная с экспедиции 1927 года под руководством Л. А. Кулика. Вещество гипотетического Тунгусского метеорита не было найдено в сколь-нибудь значительном количестве; однако были обнаружены микроскопические силикатные и магнетитовые шарики, а также повышенное содержание некоторых элементов, указывающее на возможное космическое происхождение вещества.

Проблемный вопрос: на каком древнем языке железо именуют «небесным камнем»?
(ученики выдвигают версии на поставленный вопрос).

УЧИТЕЛЬ. Итак, запишите в свои тетради тему урока: Железо. Строение атома, физические и химические свойства.

Цель урока: на основании положения в периодической системе химических элементов, строение атома железа составить представление о физических и химических свойствах железа.

1. Строение и свойства атомов.

Что можно дополнительно сказать о железе на основании положения его в периодической системе химических элементов? (Ученики сообщают — 8 группа, побочная подгруппа, 4 большой период, d-элемент. Химическое знак – Fe. Порядковый номер – 26. Относительная атомная масса (Ar) – 56).

УЧИТЕЛЬ. А теперь я прошу вас написать строение атома, электронную и графическую формулы железа?( к доске приглашаются ученики).

Ученики составляют следующую запись:

Схема строения атома: Fe +26 )2 )8 )14 )2.

Электронная формула атома 1s2 2s2 p6 3s2 p6 4s2 3d6.

Графическая схема:

В соединениях железо проявляет степень окисления, в основном +2 и +3, реже +4 и +6. Как и всегда при изучении соединений, мы рассмотрим физические свойства железа:

2. Физические свойства железа.

Вашим помощником на этом уроке будет таблица «План урока», которая висит на доске ( см. приложение). Прошу вас использовать ее в работе на сегодняшнем уроке. (Учитель демонстрирует опилки железа). Начнем с физических свойств железа. Блестящий серебристо-белый металлический. Один из наиболее распространенных элементов в природе, по содержанию в земной коре (4,65% по массе) уступает лишь кислороду, кремнию и алюминию. Оно входит в состав многих оксидных руд – гематита, или красного железняка Fe2O3, магнетита Fe3O4, пирита FeS2 и др.

Комментируя руды, учитель демонстрирует коллекцию «Полезные ископаемые» и просит учеников на карте «Минеральные ресурсы», найти основные месторождения и назвать их?

УЧИТЕЛЬ. Сравним атомный радиус железа 0,126 нм с атомным радиусом натрия 0,186 нм, магния 0,16 нм, алюминии 0,14 нм. Какое влияние на свойства железа оказывает такие размеры атома и возможность отдавать электроны c внешнего и предпоследнего слоя?

Железо, имеющее атомы небольших размеров и большое число электронов, участвующих в металлической связи, должно обладать высокой температурой плавления и значительной твердостью, но вместе с тем сравнительно небольшой электропроводностью. Железо тугоплавкое – tпл = 1539°С, относительно мягкое (по школе твердость его равна 4), способен сильно притягиваться магнитами.

У железа есть две аллотропные модификации: альфа-железа устойчивое до 910°С, имеет кубическую объемно-центрированную решетку; гамма-железо t=910 – 1400°С – кубическую гранецентрированную.

Железо может отдавать электроны, находящиеся на двух ( внешнем и предпоследнем) слоях. Проявляет восстановительные свойства. Степень железа зависит от окислительной способности реагирующих с ним веществ. Итак, химические свойства железа:

3. Химические свойства железа.

Познакомимся с химическими свойствами железа: искры, вырывающиеся при резке стального инструмента, представляет с собой раскаленные частички окалины. В кислороде железо сгорает, разбрасывая искры – частички железной окалины Fe3O4.

Свойства №1 Взаимодействия железа с кислородом:


промежуточный оксид

Свойства №2 Взаимодействие железа с водой:

Учитель пишет на доске уравнение реакции и просит уравнять его с помощью электронного баланса. Это задание выполняет ученик у доски, а остальные – на своих рабочих местах:

Затем учитель проводит демонстрацию опыта «Взаимодействия железа с водой» (см. приложение).

Свойство №3 Взаимодействие железа с разбавленными кислотами:

УЧИТЕЛЬ. Используя предложенные вам реактивы, проведите химическую реакцию, о которой идет речь. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Докажите, что железо в данном процессе проявляет свойство восстановителя.

Учитель приглашает к доске ученика, который проводит эксперимент и записывает уравнение реакции, а остальные выполняют предложенное задание на своих рабочих местах:

В электрохимическом ряду напряжений металлов железо расположено до водорода. Поэтому оно растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, вытесняя из них водород и образуя соответствующую соль, степень окисления +2.

Свойства №4 Взаимодействие с растворами солей:

УЧИТЕЛЬ. Используя предложенные вам реактивы, проведите химическую реакцию, о которой идет речь. Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде – это задание делают ученики первого варианта, а ученики второго варианта – докажите, что железо в данном процессе проявляет свойство восстановителя.

Учитель приглашает к доске ученика, который проводит эксперимент. А остальные выполняют предложенное задание на своих рабочих местах:

3. Закрепление материала.

УЧИТЕЛЬ. №1 (за правильно выполненное задание – «5»).

Какой объем оксида углевода (II) потребуется для восстановления железа из 2,32 кг магнитного железа (), содержащего 5% пустой породы? Какое количество вещества железа при этом получится, если выход его составляет 80% от теоретически возможного?

№2 (за правильное выполненное задания – «4»).

Напишите два уравнения реакции железа с концентрированной серной кислотой, в которой продуктом восстановления кислоты будет соответственно оксид серы(IV), сера S. При уравнивании записей реакции используйте метод электронного баланса. Определите окислитель и восстановитель в этих реакциях.

УЧИТЕЛЬ. Ребята! Домашнее задание (записывает на доске домашнее задание).

Учить §14 до статьи «Соединение железа», по рабочей тетради тема «Железо» №3-4 письменно.

Завершая знакомство со свойствами железа, хочу напомнить, насколько химия многолика. Она дает ученику огромные возможности, но при этом требует ответственного отношения и понимания химических реакций. Надеюсь, что полученные сведения окажутся вам полезными.

Конспект урока химии в 9 классе «Железо: строение атома, физические и химические свойства, получение, применение»

Титова Лилия Николаевна
Конспект урока химии в 9 классе «Железо: строение атома, физические и химические свойства, получение, применение»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Соузгинская средняя общеобразовательная школа»

Тема урока:

«Железо: строение атома, физические и химические свойства, получение, применение»

Выполнила:

Титова Лилия Николаевна

Учитель химии, биологии

С. Соузга, 2017 год

Цель урока: формирование на основании положения в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, строения атома железа представлений о физических и химических свойствах железа, способах получения железа и его применение.

Воспитывающая: создать условия для воспитания активности и самостоятельности при изучении данной темы, а также умения работать в паре, группе, коллективе, умения слушать своих одноклассников.

Развивающая: развивать умения работать в атмосфере поиска, творчества, дать каждому обучающемуся возможность достичь успеха; умение давать самооценку деятельности на уроке.

Обучающая:организовать деятельность учащихся на усвоение:

знаний: взаимосвязи между строением и свойствами железа; его применением; нахождение в природе;

умений: записывать уравнения химических реакций, характеризующих химические свойства железа и его соединений в ионном и окислительно-восстановительном виде.

Оборудование: металлическое железо, сера, растворы серной и соляной кислот, сульфат меди, спиртовка, спички.

Тип урока: урок открытия нового знания.

Форма организации деятельности учащихся: индивидуальная работа, работа в парах, выполнение лабораторных опытов, работа с дополнительной литературой.

Средства обучения: лабораторное оборудование, коллекция «Железо», инструкционная карта, ТСО (компьютер, экран, проектор).

Тип урока: изучение нового материала.

Форма обучения: индивидуальная, парная и коллективная.

Методы и приемы обучения:

Урок построен в соответствии с требованиями системно-деятельностного подходав изучении химии.

Ход урока

I. Организационный момент.

Приветствие. Психологический настрой учащихся на урок.

II.Актуализация

Сегодня ребята, мы продолжим путешествие по удивительному миру металлов.

Давайте вспомним особенности химических элементов- металлов.

Сегодня мы будем говорить о металле,который:

Я известен с давних пор и имею спрос,

Опусти меня в раствор – медный купорос.

Изменить хочу я соль, ну-ка, выйди, соизволь!

Удивительный момент: стал другим раствор!

Вытесняю элемент, не вступая в спор.

На меня взгляни, ответь. Начинаю я ржаветь.

— Какой это металл? (Железо)

III. Объявление темы, постановка цели.

Как вы думаете как будет звучать тема сегодняшнего урока?

Какие цели мы можем выдвинуть к нашей сегодняшней теме?

Учитель: Ребята, на сегодняшнем уроке Вы познакомитесь с элементом побочной подгруппы – железом: строением его атома, физическими и химическими свойствами, нахождением в природе, получением, применением (запись темы в тетради).

Составление кластера

Физические

свойства

Получение

Положение

в ПСХЭ

Д. И. Менделеева

Применение

Роль в жизни

человека и

растений

Нахождение в

природе

Химические

свойства железа

Сейчас мы отправляемся в путешествие, чтобы познакомиться с удивительным химическим элементом – железом – и образованным им простым веществом. Для этого вам понадобится маршрутная карта. Внимательно рассмотрите её и чётко следуйте инструкциям. Поскольку нам придётся проводить химические опыты, давайте вспомним правила техники безопасности при работе с растворами кислот и нагревательными приборами (повторение правил).

IVИзучение нового материала:

Итак, мы с вами начинаем наше путешествие.

Запишите в маршрутной карте дату нашего путешествия и тему урока.

Станция 1. «Визитная карточка химического элемента»

Время стоянки 5 мин. Работая в паре, определите местоположение элемента в Пе-риодической системе, составьте электронную формулу атома. Сделайте записи в тет-ради.

Порядковый номер:

Период:

Группа:

Подгруппа:

Электронная формула атома: (у доски) +26Fe 2e 8e 14e 2e

С. о. +2+3

Тип кристаллической решетки: металлическая

Вид химической связи: металлическая химическая связь

Железо- такой же восстановитель, как и другие металлы, однако, в отличие от ранее изученных металлов, атом железа при окислении отдает не только электроны с внешнего уровня, приобретая ст. ок. +2, но и могут отдавать один электрон с предпоследнего уровня, принимая при этом ст. ок. +3. Существуют также малоустойчивые соединения, в которых железо находится в ст. ок. +6

Станция 2. «Геологическая»

По запасам в земной коре железо занимает 4 место после O, Si, Al. Его содержание в земной коре около 5 %

А теперь, используя знания географии, давайте вспомним минералы железа и их местонахождение (Учащиеся называют) (используется физическая карта России). Самое крупное скопление самородного железа было найдено на берегу острова Диско у берегов Гренландии. В отличие 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. Важнейшие руды и минералы, содержащие железо.

Название минералов Химическая формула Важнейшие месторождения

Магнетит

(магнитный железняк) Fe3O4 Южный Урал (Магнитогорск, Курская магнитная аномалия)

Гематит (красный железняк) Fe2O3 Криворожский район (Украина)

Лимонит (бурый железняк) 2Fe2O3. 3H2O Крым (Керченские месторождения)

Сидерит (железный шпат) FeCO3 г. Братск

Пирит (железный колчедан) FeS2 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.

Станция 3. «Физические свойства железа». блестящий, серебристо-белый металл, довольно мягкий, пластичный.Его можно обрабатывать: резать, ковать, прокатывать, штамповать. Ему можно придавать большую прочность и твердость путем закалки — метод термического воздействия. Железо обладает хорошими магнитными свойствами. Температура плавления 1540 С – тугоплавкий металл. Температура кипения 3070 С. Плотность 7, 87 г/см3. Обладает магнитными свойствами. Железо высокой чистоты содержит менее 0,01 % примесей. Оно почти инертно, не корродирует. Получают его методом электролиза солей. В качестве конструкционного материала чистое железо не пригодно. Поэтому в него вводят добавки и получают сплавы, важнейшими из которых, являются чугун и сталь. Технически чистое железо содержит 0,02 -0,04 % примесей (C, O, S, N, P) – это низкоуглеродистая сталь. Ее используют для изготовления кнопок, скрепок. Свойства железаи стали сильно различаются: железный шарик при ударе о металлическую плитку расплющивается, а чугунный – раскалывается.

Станция 4. Получение. Пирометаллургический метод.

Исходным сырьем для получения железа служат природные руды (желязники, содержащие Fe2О3, используют каменноугольный кокс в качастве восстановителя.

2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2

сложный трудоемкий двухступенчатый прцесс. Сначала из руды получают чугун, а затем его переплавляют в сталь. Выплавка чугуна осуществлеется в доменных печах при высокой температуре до 1500С

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

Физминутка:

«Клоуны»

Учитель предлагает учащимся поиграть в клоунов.

Для этого они должны выполнить следующие задания:

• Брови свести и развести;

• Глаза сильно прищурить и широко открыть;

• Губы максимально растянуть в улыбке, а затем поджать их;

• Шею максимально вытянуть, а затем опустить её;

• Плечи максимально свести и развести;

• Руками обнять себя, погладить и пожелать себе успехов, улбнуться.

Станция 5. «Химическая». Химические свойства железа

Учитель.

Большинство реакций с участием железа идут при нагревании, что полностью соответствует его положению в ряду напряжения. Железо – металл средней активности, чем ранее изученные ЩМ,ЩЗМ и Al. В электрохимическом ряду напряжений металлов он стоит до водорода, поэтому при взаимодействии с большинством разбавленных кислот, вытесняет из них водород.

На столах учащихся находятся реактивы и оборудование: пробирки, Fe(порошок, S, CuSO4, HCl, железный гвоздь.

Железо дает два ряда соединений, соответствующих ст. ок +2, +3. Степень окисления зависит от окислительных способностей реагирующих веществ. С сильными окислителями принимает ст. о. +3, с более слабыми +2.

+2 +3

S, Cu2+, p-рHCI, p-рH2SO4 CI2, HNO3

+2, +3

O2, H2O

Вам ребята предстоит вспомнить свойства металлов и разъяснить некоторые реакции.

1. Взаимодействие с простыми веществами — неметаллами.

Fe + S= FeS (при нагревании)

2Fe +3Cl2 = 2FeCl3

3Fe +2O2 = Fe3O4 (Fe2O3 FeO) –раскаленное железо (150 С) сгорает в кислороде с образованием железной окалины.

2. На воздухе железо легко окисляется – ржавеет (25% железа гибнет от коррозии)

.4Fe +6H2O + 3O2 4Fe(OH)3

3. С разбавленными кислотами HCl

Fe + 2HCl= FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

4. железо растворяется в разбавленной азотной кислоте

кислота очень разбавленная

Fe +4 HNO3 (разб, горяч) = Fe(NO)3+NO+ 2 H2O

5Fe +12HNO3 (оч разб) =5 Fe(NO)3+N2+ 6H2O

5. В концентрированных азотной и серной кислотах железо пассивируется.

4. С солями, если металл соли находится в ряду активности правее железа

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

5. С водой 3 Fe + 4H2O (пары) = Fe3O4 + 4H2 при температуре 700-900оС. Эту реакцию использовал Лавуазье для получения водорода.

Вывод: железо – восстановитель.Образует два ряда соединений: Fe+2 и Fe+3.

Станция 6. «Биологическая». Роль железа в жизни человека и растений

Учитель. – Какова роль железа в жизни человека и растений? Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Железо обусловливает красную окраску гемоглобина, от которого зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – CO2. Железо есть и миоглобине – белке, запасающем кислород в мышцах. Железо необходимо и растениям. 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. Если белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, то вскоре смазанное место зеленеет. Так от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека. При недостатке замедляется развитие растений. В организм железо поступает вместе с пищей. В пищевых продуктах содержится трехвалентное железо. А клетки кишечника пропускают только двухвалентное. Попав в кишечник, Fe+3 восстанавливается в Fe+2. Если человек плохо пережевывает пищу, Fe+3 не восстанавливается и остается недоступным. На усвоение влияет и состав пищи. Присутствие витамина С и фруктозы способствуют растворению и усвоению Fe. Но есть враги железа – это чай, кофе, яичные желтки. В их присутствии железо образует труднорастворимые соединения. У человека, страдающего недостатком железа, развивается малокровие (железодефицитная анемия).

Станция 7. «Практическая» Применение железа и его сплавов.

В настоящее время железо – это основа современной техники, с/х машиностроения, транспорта. Назовите предметы изготовленные из железа (швейные иглы, скрепки, батареи, гвозди, инструменты, ножницы (хранить в сухом помещении). Соединения железа: железный купорос, хлорное железо, оксиды железа используют для приготовления красителей, лекарств, катализаторов, магнитных материалов, составов, защищающих древесину от гниения. Термит используется для сварки стальных изделий, например, железнодорожных рельсов встык). Железный купорос используется при крашении тканей, для борьбы с вредителями. Железный сурик Fe2O3, охра – применяется как пигмент для приготовления красок.

V.Подведение итогов занятия. Рефлексия

Вернемся к теме сегодняшнего урока.

? Какую проблему мы поставили в начале его?

? Удалось ли нам ее решить?

? К какому выводу вы пришли?

VI.Закрепление

Выполнение заданий КИМ.

Проблемные вопросы.

• Если Fe – металл, какая у него кристаллическая решетка?

• Какой тип связи?

• Какие свойства должны быть у металла Fe? (пластичность)

• Почему гвоздь не гнется? (так как гвоздь состоит из сплава, чистое железо не применяется в быту и технике именно из-за пластичности и мягкости

Домашнее задание: §

Выставление оценок за работу на уроке активным ученикам.

Литература:

1. Габриелян О. С. Химия 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений, М.: Дрофа, 2014 год.

2. Габриелян О. С. Химия 9 класс: Настольная книга учителя. О. О. Габриелян, И. Г. Остроумов. М.: Дрофа, 2003.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *