Его Величество - железо

Пантелеева Надежда Анатольевна

учитель химии - биологии

МАОУ «СОШ № 56»

Разработка занятия по химии

( в рамках авторского пропедевтического курса «Вещества вокруг нас»)

для обучающихся 6 - ых - 7 - ых классов

Цель. : Создание условий для формирования представлений у обучающихся о железе и его свойствах, применении.

Задачи:

Образовательные:

• расширение и углубление знаний о железе, его соединениях и применении.

Воспитательные:

• углубление интереса к химии;

• создание условий для творческой самореализации и саморазвития школьников.

• способствовать формированию умений соблюдать правила техники безопасности, грамотно применять химические знания в общении с природой и в повседневной жизни человека.

Развивающие:

• формировать экспериментальные навыки;

• развивать навыки применения исследовательских методов: анализ, синтез, сравнение, наблюдение, обобщение;

• совершенствовать коммуникативные способности обучающихся;

• совершенствовать навыки работы с технологическими картами.

Тип занятия: открытие нового знания.

Форма занятия: занятие - исследование

Методы: проблемного изложения, частично - поисковый, работа с технологической картой, наглядный, исследовательский, обобщение.

Оборудование и материалы:

• ноутбук, проектор, прибор для исследования теплопроводности металлов;

• технологические карты, лист индивидуальной работы, тектоническая карта Свердловской области;

• химическая посуда и реактивы: сульфат меди (II), хлорид алюминия, соляная кислота, серная кислота, железные кнопки, образцы изделий из разных веществ, магнит;

• коллекция железных руд.

Этапы занятия

1. Организационный .

2. Постановка проблемы.

3. Поиск решения.

4. Применение нового знания.

5. Рефлексия деятельности на занятии.

Ход занятия

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Доска, примечания

Организационный этап

Учитель приветствует учащихся. Проверяет их готовность к уроку.

Постановка проблемы

Предлагаю вам поиграть в детскую игру и собрать пазлы. Что объединяет эти картинки?

[Приложение № 1]

Мы увидели разные точки зрения.

Учитель включает фрагмент фильма «Демидовы» и повторяет вопрос.

Давайте вспомним, кто такие Демидовы? Какую роль Демидовы сыграли на Урале?

Почему именно на Урале Демидовы развивали свое производство?

Предлагаю вам обратиться к карте. Подтвердите, что именно на Урале были созданы все условия для развития металлургического производства.

[Приложение №2]

Ребята, а знаете ли вы из курса природоведения, географии в составе каких минералов может встречаться железо на нашей планете?

Предлагаю вам побывать в роли геологов и попробовать определить виды железных руд. [Приложение №4].

Проверка выполнения практической работы.

Прошу каждую группу поднять карточку с названием железной руды под №1, №2, № 3 и № 4.

Учитель говорит о том, что в те времена правительство строго следило за качеством выплавляемого железа и рассказывает про «пробирные избы» или «лаблатории». [Приложение №5]

Как вы думаете, зачем создавались эти «пробирные избы».

Мы с вами сейчас тоже окажемся в такой «лаблатории».

Что должны были знать про железо мастера, работающие в «пробирных избах»

Какой вопрос мы с вами задаем сегодня на занятии?

Поиск решения проблемы

У вас на столах находятся образцы веществ. Предлагаю вам разделить их на две группы.

А по какому признаку вы разделили вещества на эти группы.

А каким образом из всех этих металлов можно определить железо?

Что такое магнитизм нам расскажет…[Приложение № 6]

Давайте вспомним какие еще физические свойства характерны для железа.

Известно, что знаменитая Эйфелева башня - «железная мадам», как часто называют ее парижане, летом на 15 см выше, чем зимой.

Ребята, как вы думаете, чем этот факт можно объяснить?

Как известно, у металлов довольно высокий коэффициент теплового расширения. По этой причине стальные сооружения в зависимости от времени года, а следовательно, от температуры окружающего воздуха, становятся то длиннее, то короче.

Учитель демонстрирует опыт доказывающий, что железо обладает теплопроводностью, электропроводностью [Приложение № 7]

Ребята, а какие еще физические свойства характерны для железа.

Чтобы обнаружить примеси железа в платиновой посуде, например, чашке, ее нагревают до температуры красного каления. Тогда ее поверхность покрывается красным налетом. С чем связано появление налета?

Чтобы подтвердить гипотезу проводим эксперимент «Взаимодействие железа с кислородом» [Приложение № 8]

Но железо может вступать во взаимодействие не только с простыми веществами, но и со сложными. Предлагаю вам это сейчас доказать.

Итак, ребята, мы можем сказать, что железо это металл средней активности, который вступает во взаимодействие как с простыми так и со сложными веществами.

Применение новых знаний

Ребята, известно, что близ города Дели в Индии стоит железная колонна без малейшего пятнышка ржавчины, хотя ее возраст 2800 лет. Это знаменитая Кутубская колонна высотой 7 м и массой 6,5 т. Надпись на колонне говорит о том, что она была поставлена в 9 веке до н.э. Чем объяснить ее долговечность и коррозионную стойкость? Ведь все мы являемся свидетелями того, как ржавеют гвозди, трубы и другие железные конструкции.

Колонна была изготовлена из чистого металла: железа в колонне оказалось 99,72 %. Как удалось получить такой чистый металл в то время до сих пор загадка.

Рефлексия

Ребята, на какой вопрос мы искали ответ на сегодняшнем занятии?

Перечислите физические свойства железа.

С какими веществами вступает железо в химические реакции?

«Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно - основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества» (А.Е.Ферсман).

Ребята, вы согласны с этими словами?

Производство железа и изготовление изделий из него сыграло огромную роль в истории России. Давайте вспомним о тех великих победах русского народа, где главную роль сыграло железо , полученное на Урале.

Урал благодаря развитию железоделательного производства называют «Опорным краем державы»

Нам необходимо поставить последнюю точку на нашем занятии - это сформулировать тему занятия.

Предлагаю каждому из вас написать тему занятия на вашем рабочем листке.

Обучающиеся оценивают свою готовность к занятию.

В течении 20-30 секунд учащиеся обсуждают поставленный перед ними вопрос и высказывают свои гипотезы.

Все группы выдвинули предположения, что изображения на картинках относятся к семье Демидовых.

Демидовы - династия промышленников, владельцы металлургических заводов.

Обучающиеся отвечают, что Урал богат природными ресурсами (лес, реки, запасы железных руд)

В течении 30 секунд работают с картой и подтверждают свою гипотезу.

Сообщение учащегося «Железные руды» [Приложение №3]

Обучающиеся дают ответы: бурый железняк, красный железняк и т.д.

Для проведения работы «Важнейшие природные соединения железа» учащиеся используют технологическую карту № 1.

Полученные результаты записывают в таблицу № 1 [Приложение №4]

Учащиеся поднимают карточки: 1-красный железняк, 2- бурый железняк, 3 - магнетит, 4 - пирит.

Учащиеся предполагают, что в «пробирных избах « проверяли качество выплавляемого металла.

Следить за качеством выплавляемого железа

Свойства железа.

Каковы физические и химические свойства железа?

Обучающиеся отвечают, что это металлы и неметаллы.

Имеют металлический блеск.

Группы высказывают свои гипотезы и проверяют их на практике. Приходят к выводу, что железо обладает магнитизмом.

Обучающиеся заслушивают сообщение.

Обучающиеся выдвигают свои гипотезы.

Обучающиеся делают вывод, что железо обладает теплопроводностью, электропроводностью

Ковкость, пластичность и т.д.

Обучающиеся выдвигают различные гипотезы. (Идет реакция горения, образуется оксид железа (III) - это и есть красный налет.

Обучающиеся записывают уравнение и делают вывод, что железо взаимодействует с кислородом.

Ребята работают с технологической картой № 2

[Приложение № 9]

Ребята делают вывод, что железо вступает во взаимодействие с кислотами, т.к. в ряду активности стоит до водорода, при этом образуется водород.

Взаимодействует с солями менее активных металлов. Рассмотрели взаимодействие железа со сложными веществами.

Ребята выдвигают гипотезы: что там сухой климат и нет паров воды в воздухе, что это очень чистое железо, ведь у нас используют его сплавы - чугун и сталь, а там есть примеси, т.к. чистое железо мягкое. Возможно эти примеси и вступают во взаимодействие.

Ребята делают вывод: рассказывая о свойствах железа, нужно прежде всего оговорить, о каком железе идет речь - о технически чистом железе или о железе высшей чистоты. (Разница в их свойствах - и физических, и химических - достаточно велика. Технически чистое железо называется низкоуглеродистой электротехнической сталью. В этом названии отражены назначение материала и содержание главных примесей: углерода - 0,02-0,04%, а кислорода, серы, азота и фосфора еще меньше.

Железо высшей чистоты содержит менее 0,001% примесей.

Оба материала обладают хорошими магнитными свойствами, хорошо свариваются. Однако если технически чистое железо - металл средней активности, то высокочистое - почти инертно. Механические свойства железа высшей чистоты не высокие, прочность намного меньше, чем у стали или чугуна. В качестве конструкционного материала железо высшей чистоты не применяется. Но если в него ввести в определенном порядке легирующие добавки, то оно сможет выдержать нагрузку до 600 кг/см² вместо обычных 17-21 кг/см².)

Мы изучали свойства железа.

Заслушиваем ответы учеников.

Да. Объясняют, как они понимают данное высказывание.

Ребята отвечают, что это:

• Победа в Северной войне;

• Война 1812 года;

• Индустриализация - строительство новых заводов;

• В.О.В.

Учащиеся зачитывают тему занятия.

Тектоническая карта Свердловской области

Формулы минералов, содержащих железо: FeS_2, Fe₂O_3,Fe₂O_{4 и т.д.}

Вопрос

Магнетизм - способность притягиваться магнитом

Физические свойства железа: серебристо - серый металл, имеет металлический блеск.

Теплопроводность, электропроводность

Ковкость, пластичность

Технически чистое железо - низкоуглеродистая электротехническая сталь.

Картинки:

• Победа в Северной войне;

• Война 1812 года;

• Индустриализация - строительство новых заводов;

• В.О.В.

Тема: «Его Величество - железо»

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

«Железные руды»

На территории области они представлены месторождениями магнетита и бурого железняка. Промышленное значение имеют магнетитовые руды, в месторождениях которых сосредоточена основная часть запасов железных руд Урала. Однако первые железоделательные заводы (Каменский, Невьянский и др.) работали на небольших месторождениях бурого железняка - лимонита (Алапаевское, Каменское, Ивдельское и др.). Руда в них залегает неглубоко, отдельными гнездами, легко плавится. На сегодня многие наиболее крупные месторождения бурого железняка выработаны, а небольшие месторождения не используются из-за малых запасов железной руды. В то же время открыты крупные месторождения бурого железняка, имеющие промышленное значение, в частности Песчанское месторождение.

Открытие Гороблагодатского месторождения связывают с именем мансийского охотника Степана Чумпина. Он и другие охотники заметили, что стрелы с железными наконечниками быстро теряют скорость и притягиваются к одной горе. В 1735 г. Об этом необычном свойстве горы Степан рассказал людям, которые искали железную руду. А в 1739 году первая домна дала чугун из этих руд.

Приложение №4

Практическая работа «Важнейшие природные соединения железа»

Цель: Определить по описанию виды железных руд.

Ход работы

1. Прочитайте описание железной руды и определите ее.

Руда

Характеристики руды

Пирит FeS2

(серный, или железный, колчедан). Название произошло от греческого руr - огонь и отражает способность пирита искрить при ударе. Часто содержит примеси As, Со, Ni, Си, Аи, Se. Самый распространенный минерал класса сульфидов.

Форма выделения - плотные зернистые мелко- и среднекристаллические агрегаты, почковидные и желвакообразные выделения, часто хорошо ограненные кристаллы кубической формы.

Цвет - латунно-желтый, золотисто-желтый, соломенно-желтый, иногда с побежалостью.

Черта - отчетливо черная, иногда зеленовато-черная.

Блеск - яркий металлический.

Прозрачность - непрозрачный минерал.

Гематит Fe₂0₃

Название произошло от греческого haimatos - кровь и обусловлено специфической окраской минерала. Содержит примеси Мп (до 17 %), А1 (до 14 %), Ti (до 11 %) и др.

Форма выделения - кристаллы пластинчатые, ромбоэдрические, реже призматические. Среди кристаллических агрегатов различают листоватые (железная слюдка, железная роза), зернистые (железный блеск, спекулярит), чешуйчатые и жирные на ощупь (железная сметана), скрытокристаллические (красный железняк), натечные и почковидные (красная стеклянная голова, кровавик), землистые и оолитовые.

Цвет - красный, буро-красный до стально-серого и черного.

Черта - вишнево-красная, цвета прелой вишни, цвета запекшейся крови. Цвет черты - очень важный диагностический признак.

Блеск - от металлического и полуметаллического до матового.

Прозрачность - минерал от непрозрачного до просвечивающего по тонкому краю. Просвечивающие разности имеют кроваво-красный цвет.

Магнетит Fe₂0₄

(магнитный железняк). Название от греческого magnetes - магнитный камень. По другим толкованиям, минерал назван по области Магнезиа или по имени пастуха Магнеса, который, якобы, первый нашел природный магнит - магнетит. Часто содержит примеси Mg, Ti, Cr, Mn.

Форма выделения - кристаллы в виде октаэдров, реже ромбододекаэдров. Обычно встречается в виде плотных, сливных мелкокристаллических агрегатов, иногда в виде вкрапленности в породе.

Цвет - черный.

Черта - черная.

Блеск - металлический, иногда металловидный.

Прозрачность - непрозрачный минерал.

Особые свойства - сильно магнитен, отклоняет магнитную

стрелку.

Лимонит (бурый железняк) - смесь различных гидроксидов железа (гётита FeOOH, гидрогётита FeOOH • nН20, лепидокрокита FeO(OH), гидролепидокрокита), гидроксидов марганца, а также кремнезема и глинистых минералов. Название произошло от греческого liтоп - луг, по месту нахождения скоплений лимонита в болотах (болотная руда).

Форма выделения - землистые охристые агрегаты, порошкоподобные и хлопьевидные агрегаты, плотные натечные массы с гладкой блестящей поверхностью (черная стеклянная голова), сталакты (бобовая руда).

Цвет - от желтого и охристого до темного красно-бурого и черного. Демонстрирует все цвета ржавчины.

Цвет черты - охряно-желтый, грязно-желтый, оранжевый.

Блеск - матовый, жирный, шелковистый, стекловидный, иногда металловидный.

Прозрачность - непрозрачный, иногда просвечивающий минерал.

Главные диагностические признаки - форма выделения, цвет, цвет черты.

2. Заполнить таблицу

Таблица №1

№ п/п

Железная руда

Описание железной руды

(цвет, цвет черты, блеск, прозрачность)

1.

2.

3.

4.

Приложение №5

Правительство строго следило и за качеством выплавленной меди - с этой целью была отработана и внедрена сложная, промышленного типа, технология обработки руды, «дабы выплавляемая медь очищаема и представляема в надежном переделе была хорошей и чистой доброты». При медных заводах организовывались «лаблатории», «пробирные избы», в которых «пробиреры» исследовали особенности руды каждого месторождения, определяли способы ее очистки, отрабатывали технологию выплавки.

Много внимания уделялось обучению будущих мастеров. Так, по указу Петра I уже в 1709 году в Невьянске была учреждена «цифирная школа». В своем проекте Горного устава В. Н. Татищев учитывал необходимость организации целой сети «горных школ» и заводского обучения. И хотя по ряду причин Горный устав Татищева так и не был утвержден, отдельные его пункты вошли в практику горнозаводского дела, в том числе и пункт о заводских школах. Судя по описаниям многочисленных путешественников по Уралу, в таких школах обучали «словесному и письменному» русскому языку, арифметике, геометрии, тригонометрии, черчению и «рисованию ручному»

Приложение № 6

Способность притягиваться магнитом и самому быть магнитом - одно из удивительных свойств железа. Явление магнетизма известно с глубокой древности. Слово магнетизм происходит от названия горы Магнезии в Малой Азии .

Здесь существовало богатое месторождение магнитного железняка.

Практическое применение магнетизм получил значительно раньше, чем началось его научное исследование.

Мореходы издавна пользовались компасом с магнитной стрелкой.

В 1755 году швейцарский ювелир Дитрих впервые изготовил подковообразный магнит.

Электромагнит с железным сердечником изобрел в 1823 году самоучка, сын английского сапожника Стержен.

Приложение № 7

Демонстрация физических свойств железа

• теплопроводности (один конец стальной проволоки с кнопками на пластилине нагревается, кнопки по порядку падают на подставку демонстрационного стола);

• электропроводности (замыкается простейшая электрическая цепь со стальными проводами, лампочка загорается;

• наличие металлического блеска (металлическая пластина поворачивается при дневном свете);

• пластичности и ковкости (демонстрируются изделия из железа и его сплавов: трубки, решетки);

• магнетизма (к железным гвоздям подносится магнит, и гвозди притягиваются), учащиеся делают вывод: железо магнитно.

Приложение №8

Взаимодействие железа с кислородом.

Предварительно собирают кислород в колбу и закрывают пробкой. Реакцию проводят в пробирке с газоотводной трубкой.

2КМпО₄ = К₂МпО₄ + МпО₂ + О₂

Нагрейте до воспламенения железные опилки и опустите в колбу с кислородом.

ЗFе + 2О₂ = FeО • Fе₂О₃

Приложение №9

Инструктивная карточка к лабораторной работе «Взаимодействие железа с растворами кислот, солей»

Опыт1. Взаимодействие железа с медным купоросом.

В 2 пробирки налейте по 4-5 мл сульфата меди и хлорида алюминия . Насыпьте немного железных опилок или бросьте кнопку. Перемешивайте содержимое пробирки до тех пор, пока не изменится окраска растворов.

Запишите уравнения реакций в молекулярном виде.

Опыт 2. Взаимодействие железа с кислотами.

В 2 пробирки положите по 1 канцелярской кнопке и налейте по 4-5 мл раствора соляной кислоты, серной кислоты, Пробирку нагревают до начала выделения водорода (не до кипения). Когда реакция закончится (пузырьки водорода начнут выделяться медленно), обратите внимание на окраску раствора хлорида железа (II).

Запишите уравнения в молекулярном виде.