Кейс – технологии в формировании экологической грамотности учащихся. Кейс "Железные таблетки"

КЕЙС « ЖЕЛЕЗНЫЕ ТАБЛЕТКИ»

Автор: учитель химии В.И. Титова

Кейс «Железные таблетки» можно использовать на уроке химии  по теме «Железо» (9 класс).

Одним из важнейших макроэлементов для человека является железо, входящее в состав гемоглобина крови. При несбалансированном питании или при интенсивных физических нагрузках может возникнуть так называемая железодефицитная анемия. В этом случае человеку необходимо принимать препараты железа. Активной лекарственной формой большинства таких препаратов является соединение Х, содержащее 36.842% железа, 21.053% серы и 42.105% кислорода. Вещество Х входит в состав комбинированного препарата «Фенюльс», одна таблетка которого имеет массу 0.5 г и содержит 150 мг Х.

Вопросы кейса

1. Выведите формулу соединения Х, назовите его. К какому классу веществ оно относится? Чему равна валентность железа в этом веществе?

2. Рассчитайте, сколько мг чистого железа содержит одна таблетка «Фенюльса». Какова массовая доля железа (%) в таблетке?

3. Представьте, что человек в течение двух недель принимал по одной таблетке «Фенюльса» 3 раза в день. Сколько грамм и сколько атомов железа попало в организм за время лечения?

4. В вашем распоряжении имеется железный гвоздь массой 5.526 г. Сколько таблеток «Фенюльса» можно изготовить из него? Запишите уравнение химической реакции железа с серной кислотой, в ходе которой получается Х.

5. 1/3 вводимого в эксплуатацию железа подвергается коррозии. Часть его переплавляется и снова возвращается в промышленность. Но всё-таки 10% от общей массы - теряется безвозвратно. Затраты на ремонт или замену судов, автомобилей, приборов и коммуникаций, водопроводных труб во много раз превышают стоимость металла, из которого они изготовлены. И это лишь одна сторона вопроса. Более существенно то, что коррозия вызывает серьезные экологические последствия: ее продукты вызывают загрязнение окружающей среды, отрицательно воздействуют на жизнь и здоровье людей.

Напишите уравнение электрохимической коррозии железа. Составьте баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Задание: ответить на вопросы кейса, написать уравнения химических реакций, решить задачи.

Информация для учащихся:   

http://himege.ru Железо – общая характеристика элемента, свойства

https://chemege.ru Химия железа и его соединений

https://filzor.ru Железо в организме человека

https://studbooks.net Железо и экология

https://notehspb.ru Коррозия железа

ПРИМЕРНЫЙ ХОД РАССУЖДЕНИЙ

Вопрос 1        Выведите формулу соединения Х, назовите его. К какому классу веществ оно относится? Чему равна валентность железа в этом веществе?

                        Ответ: соединение Х - FexSyOz

Исходя из массовых долей элементов, находим

x : y : z = (36.842 / 56) : (21.053 / 32) : (42.105 / 16) = 0.658 : 0.658 : 2.63 = 1 : 1 : 4, то есть искомая формула X = FeSO₄

Название – сульфат железа (II)

Класс соединений – соль

Валентность железа  II

Вопрос 2        Рассчитайте, сколько мг чистого железа содержит одна таблетка «Фенюльса». Какова массовая доля железа (%) в таблетке?

                        Ответ: поскольку массовая доля железа в сульфате железа(II) равна 0.3684,то одна таблетка «Фенюльса» содержит железа:

m(Fe) = 150 × 0.3684 = 55.26 мг

Массовая доля железа в таблетке:

ω(Fe) = m(Fe) / m(таблетки) = 55.26 / 500 = 0.1105 (11.05 %)

Вопрос 3        Представьте, что человек в течение двух недель принимал по одной таблетке «Фенюльса» 3 раза в день. Сколько грамм и сколько атомов железа попало в организм за время лечения?

                        Ответ: исходя из частоты приема лекарства, в течение 14 дней в организм попало железа:

m(Fe) = 55.26 × 14 × 3 = 2321 мг = 2.321 г

Количество вещества и число атомов железа в данной массе:

n(Fe) = m / M = 2.321 / 56 = 0.0415 моль

N(Fe) = n × NA = 0.0415 × 6.02·10²³ = 2.5·10²² атомов

Вопрос 4        В вашем распоряжении имеется железный гвоздь массой 5.526 г. Сколько таблеток «Фенюльса» можно изготовить из него? Запишите уравнение химической реакции железа с серной кислотой, в ходе которой получается Х.

                        Ответ: исходя из массы гвоздя и содержания железа в одной таблетке, определим число таблеток, которое можно получить из железа гвоздя:

N(таблеток) = m(гвоздя) / m(железа в таблетке) =5.526 / 0.05526 = 100 таблеток

Уравнение реакции:

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

Вопрос 5        Напишите уравнение электрохимической коррозии железа. Составьте баланс, укажите окислитель и восстановитель.

                        Ответ:

4Fe  +  3O₂  +  6H₂O  =  4 Fe(OH)₃

                        Fe⁰  -  3ē  ®  Fe⁺³         4    окисляется, восстановитель

                        O₂⁰  +   4ē  ®  2O^-2      3     восстанавливается, окислитель