Железо и его соединения

Смагулова Куаныш,

Зыряновский район,с.Чапаево

«Зыряновский сельскохозяйственный колледж»

преподаватель химии.

Тема урока: Железо и его соединения.

Цели урока:

Обучающие: Сформировать понятие о роли железа для жизни живых организмов, истории его открытия, рассмотреть электронное строение атома железа, дать его общую характеристику, изучить основные физические и химические свойства;

Развивающие: Развивать логическое мышление учащихся при сравнении металлов главных и побочных подгрупп, повышать интерес к предмету через применение дополнительного материала;

Воспитывающие: Воспитывать чувство Казахстанского патриотизма, добросовестное отношение к учебе.

Оборудование: железо металлическое, сера, растворы HCl, H₂SO₄, CuSO₄.

ТСО: мультимедийный подиум с широкоформатным жидкокристаллическим дисплеем.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Ход урока

1 этап. Организационный (тема, цели).

2 этап. Проверка домашнего задания - повторение:

Выполняем работу по тестам «да или нет». (Вопросы на мультимедийной доске) 10 мин.

1. Алюминий находится в 3 периоде, 3 группе, главной подгруппе.

2. Высшая валентность алюминия равна 2.

3. Алюминий - очень активный металл, который широко используется в быту.

4. Алюминий легко отдает три валентных электрона, проявляя при этом степень окисления +3.

5. Соединения алюминия носят основной характер.

6. Алюминий тяжелый металл.

7. Алюминий самый распространенный металл в природе.

8. В алюминиевой посуде нельзя готовить еду.

9. Гидроксид алюминия нельзя получить растворением алюминия в воде.

10. Алюминий получают алюминотермическим способом.

Далее учащиеся выполняют взаимопроверку теста, выставляют друг другу оценки.

3 этап. Изучение нового материала.

Объяснение нового материала ведется используя мультимедийный подиум с широкоформатным жидкокристаллическим дисплеем и используя составленную презентацию.

1. Строение атома железа.

2. Нахождение в природе.

3. Физические свойства.

4. Химические свойства.

5. Применение.

Изучение нового материала:

Строение атома.

Химический знак - Fe

Относительная атомная масса - 56

Строение атома: +26 ) ) ) )

_{2 8 14 2}

Электронная формула строения атома : 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3d⁶ 4S ²

Железо расположено в 4 -ом периоде, в побочной подгруппе 8 - ой группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева.

Обратите внимание на отличительную особенность металлов побочных подгрупп, у них заполняется электронами не последний, а предпоследний энергетический уровень. Поэтому железо относится к d - элементам и проявляет переменную валентность (2) и (3). В связи с этим, атомы железа в химических реакциях могут отдавать не только электроны последнего уровня, приобретая степень окисления +2, но и один электрон предпоследнего уровня, принимая степень окисления +3.

Нахождение в природе.

По распространенности в природе железо стоит на 4 - ом месте после кислорода, кремния и алюминия. Содержание железа в земной коре составляет 5% (масс). Природные соединения железа - магнетит Fe₃ O₄ , гематит Fe₂ O₃ , пирит Fe S₂, сидерит Fe CO₃, бурый железняк лимонит

2 Fe₂O₃•3H₂O, железный или серный колчедан (пирит) FeS₂

В живых организмах оно присутствует в составе гемоглобина крови, участвует в транспортировке кислорода.

Физические свойства.

Чистое железо - серебристо - белый пластичный металл. Плотность железа 7,87 г/см³, оно плавится при температуре 1539 ⁰С и легко намагничивается.

Химические свойства.

Железо вступает в химические реакции как металл средней активности.

Демонстрационный опыт взаимодействия железа с разбавленной азотной кислотой. Отметим, что железо с концентрированной азотной кислотой не взаимодействует, а переходит в пассивное состояние. Составим уравнение реакции и расставим коэффициенты методом электронного баланса.

1) Fe⁰ + HN⁺⁵O_{3 (разб.)} -------------- Fe⁺²(NO₃)₂ + N₂⁰ + H₂O

Составим электронный баланс:

Fe⁰ -2е = Fe⁺² восстановитель

2N⁺⁵ +10е = N₂⁰ окислитель

Переносим коэффициенты в молекулярное уравнение

5Fe⁰ + 12HN⁺⁵O_{3 (разб.)} -------------- 5Fe⁺²(NO₃)₂ + N₂⁰ + 6H₂O

2) Fe⁰ + HN⁺⁵O_{3 (разб. гор.)} ------------ Fe⁺³(NO₃)₃ + N⁺²О + H₂O

расставить коэффициенты самостоятельно.

3) Так же происходят реакции замещения между железом и разбавленными кислотами:

Fe + H₂ SO_{4 _}----------- Fe SO₄ + H₂

_{разбавл}

4)Раскаленное железо реагирует с парами воды

Fe + H₂O -------- FeO + H₂

5)Восстанавливает водород из разбавленных кислот

Fe + 2HCl ------------- FeCl₂ + H₂

6)Железо вытесняет медь из растворов солей и окисляется до +2:

Fe + CuSO₄ ---------- FeSO₄ + Cu

Fe⁰ + Cu²⁺ + SO⁴ --------- Fe²⁺ + SO₄ + Cu⁰

Fe⁰ + Cu²⁺ ------ Fe²⁺ + Cu⁰

7)Хлор сильный окислитель, он окисляет железо до степени окисления , равной +3:

2Fe + 3CL₂ ------- 2Fe ⁺³CL^-1₃

8)Железо горит в кислороде с треском, разбрасывает искры и окисляется до +2 и +3:

2Fe +2 O₂ ------- Fe₃ O₄

Fe₃ O₄ - железная окалина, смесь Fe O и Fe₂ O₃ .

В концентрированных азотной и серной кислотах железо не растворяется, так как на поверхности металла возникает пленка, препятствующая реакции металла с кислотой (происходит пассивация металла)

9)Во влажном воздухе железо покрывается ржавчиной, упрощенно этот процесс можно записать так:

4Fe + 6H₂O + 3O₂ -------- 4 Fe (OH)₃

Сообщение учащегося.

Появление железа в человеческой цивилизации положило начало железному веку.

Откуда же брали древние люди железо, в то время пока не научились добывать его из руды? Название железо переводится как «металл, капнувший с неба», или небесный камень. Первое железо, с которым столкнулось человечество, было железо из метеоритов. Самым крупным железным метеоритом является найденный в 1920г. в Юго-Западной Африке метеорит «Гоба» весом около 60т.

Ученые предполагают, что именно страны Малой Азии, где проживали племена хеттов, были местом возникновения черной металлургии. Из стран Малой Азии «тайны» изготовления железа распространились в Египте, Ассирии, Палестине. В Европу железо пришло уже в I тыс. до н. э.; так в Европе начался железный век.

Первый способ получения железа назывался сыродутным. Сыродутные печи устраивали прямо на земле, обычно на склоне оврага. Они имели вид трубы. Эту трубу заполняли древесным углем, железной рудой. Уголь поджигали, и ветер, дувший в склон оврага, поддерживал горение угля. Железная руда восстанавливалась и получалась мягкая крица - железо с включениями шлака. Его называли сварочным, в нем содержалось много углерода и примесей, перешедших из руды.

Преподаватель: (использование регионального компонента)

У нас на Горнообогатительной фабрике г.Зыряновска также получают железо и его соединения.

Зыряновская обогатительная фабрика расположена на северо-западной окраине города Зыряновска Восточно-Казахстанской области. Город Зыряновск находится на расстоянии 120 км к юго-востоку от областного центра - города Усть-Каменогорска, с которым связан железной дорогой и автомобильным шоссе.

Зыряновское месторождение открыто в 1791 году Григорием Зыряновым. В этом же году были начаты открытые горные работы по добыче руды из выхода рудного тела на поверхность. Руда подвергалась ручной сортировке - это был самый распространённый вид обогащения до середины XIX века. После сортировки руда направлялась на обжиг и плавку.

С1844 года на Зыряновском руднике начинает внедряться способ гравитационного обогащения: отмывка руды, отсадка. В1892 году в Зыряновске построен и запущен в работу гидрометаллургический завод. В это же время начинается строительство первой флотационной обогатительной фабрики, которая была сдана в эксплуатацию только в Советский период - 15 мая 1931 года.Исследованию на обогатимость Зыряновские полиметаллические руды подвергались многократно, как в Советском Союзе, так и за границей.

Пирит - FeS₂ в различных участках руды составляет от 5% до 60% от всего объема

Халькопирит - CuFeS₂ ксеноморфной структуры. Содержание варьирует от 0,1% до 10% от всего объема рудных компонентов, в некоторых прослоях и пятнообразных участках руды достигает 30%. Наблюдается халькопирит и в относительно крупных мономинеральных агрегатах, и в разнообразных тонких срастаниях и включениях в других компонентах, перечисленных ниже и в конце описания Малеевской руды.

Борнит - Cu₅FeS₄ отмечается в двух генерациях:

• Гипергенная разновидность борнита описывается ниже, с остальными компонентами.

• Борнит гипогенного (первичного) происхождения в незначительном количест-ве обнаружен в рудах медно-цинкового состава в пирите в виде пойкилитовых, ситовых корродирующих включений.

Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав сложно построенного органического соединения, называемого гемоглобином, железо обусловливает красную окраску крови животных и человека. В организме взрослого человека содержится примерно 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина.

Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. От наличия железа в соках и тканях растений зависит зеленый цвет их листьев.

Применение.

Железо и его сплавы - чугун и сталь - используются издавна.

Железо играет важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Оно входит в состав гемоглобина крови, соединения железа применяют для лечения малокровия, истощении, упадке сил. Основным источником железа для человека является пища. Его много в зеленых овощах, мясе, сухофруктах, шоколаде.

Закрепление:

Вставьте пропущенные формулы и коэффициенты

• Fe + 2HCl -------- ? + H₂

• FeCl₂ + NaOH --------- ? + 2NaCl

• Fe (OH)₃ ---------- ? + ?

FeCl₂ + Cl₂ -------- ?

Рефлексия.

-Что нового вы узнали сегодня на уроке?

- Интересно ли вам работать с интерактивным оборудованием?

- Какие элементы урока вам понравились больше всего и почему?

Домашнее задание: параграф 36, стр.142-145 упражнения (№ 6 - 8)