Основные железорудные месторождения в Казахстане. Биологическая и экологическая роль железа и его важнейших соединений.

Урок № 40 (7)                                   Предмет химия                       класс 9(а,б,в),  дата _____2017

Тема урока: Основные железорудные месторождения в Казахстане. Биологическая и экологическая роль железа и его важнейших соединений.

 Цели урока: ознакомиться с химическими свойствами железа, связанные с его строением и соединениями железа. расширение знаний о железе и его соединениях.

 Обучающая: совершенствовать знания учащихся о свойствах железа как хи- мического элемента и простого вещества, рассмотреть физические и химические свойства железа и его соединений. На примере концентрированной серной и азотной кислот повто- рить окислительно-восстановительные реакции, метод электронного баланса. Научить распознавать соединения железа среди других веществ.

Развивающая: способствовать развитию у учащихся логического мышления, умения анализировать и сравнивать, работать с дополнительной информацией; 

Воспитывающая: продолжать воспитывать интерес к предмету, умение работать в коллективе, бережное отношение к природе (атмосфере).

Тип урока: комбинированный

Форма проведения: лекция, демонстрация опыта

Методы :      словесный, проблема, практический, объяснително-иллюстрационный, лабораторный опыт

Оборудование урока:  для демонстрационных опытов: растворы FеС12, FеС13, NаОН, серная к-та, пробирки, бюретки, раздаточный материал..

Ход урока:

1.    Организационный момент:

       приветствие, перекличка, рабочий настрой, мотивационный аспект начала урока.

            2.  Актуализация опорных знаний (Мобилизующее начало урока):

1. Рассказать о химических свойствах алюминия?

2.Сплавы алюминия и их применение?

3. Сравнить металлы алюминий и железо?

3. Основной этап урока  (Познавательно-операционная часть урока):

  Положение железа в П. С.Х.Э. Д. И. Менделеева и строение атома

Железо - элемент VIII группы побочной подгруппы, 4 периода П.С.Х.Э. Д.И.Менделеева

Запишите  схему  строения  атома  железа.  А  также  его  графическую  формулу. Строение атома Fe:   ₂₆  Fe +26  ))))  2 е, 8 е, 14 е, 2 е  (  все выполняют самостоятельно,  1  уч-ся  у доски)

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↓↑

↑

↑

↑

↑

↑↓

на внешнем уровне 2е, и  14 е  на  предвнешнем  уровне,  т.е. оба  являются  незавершенными. Поэтому   в соединениях железо чаще всего проявляет степени окисления (+2)   при  отдаче 2-х электронов  с  внешнего  уровня и (+3),  если  используется еще и  электрон  предпоследнего  уровня.

Дополнительная  информация. С сильными окислителями железо образует соединения со степенью окисления (+3), со слабыми - (+2). Иногда образуется смесь соединений железа (+2) и (+3) например,  в  железной  окалине:  Fe ₃O₄  (FeO•Fe ₂O ₃) – магнитный железняк или магнит

 Нахождение в природе.  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. 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 Fe3O4 – содержит 72% железа, месторождения магнетита встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии;

– гематит Fe2O3 – содержит до 65% железа, такие месторождения - железа встречаются в Криворожском районе;

– лимонит Fe2O3•nH2O – содержит до 60% железа, месторождения лимонита встречаются в Крыму, например керченское месторождение;

– пирит FeS2 – содержит примерно 47% железа, месторождения пирита встречаются на Урале.

Редчайший каприз природы – самородное железо земного происхождения (его еще называют “теллурическим”, от латинского “теллурс” - земля). Такое железо получается в уникальных геологических условиях – там, где потоки расплавленной лавы, богатой оксидом железа, на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. Химически чистое железо в природе встречается в составе метеоритов. Метеоритное железо – всегда самородное. Правда, “небесный металл” всегда содержит примесь никеля, поэтому он почти не поддается ковке в обычных условиях. Его следует обрабатывать только в холодном виде, а не разогретом, как обычное железо. (Демонстрация  коллекции «Минералы и горные  породы -  образцы  железняков: бурого,  красного,  магнитного)

Физические свойства железа 

Железо - сравнительно мягкий, ковкий, серебристо-серый металл, образующий  сплавы:  чугун и  сталь. Температура плавления – 1535 ⁰С. Температура кипения около 2800 ⁰С. При температуре ниже 770 ⁰С железо обладает ферромагнитными свойствами (оно легко намагничивается, и из него можно изготовить магнит). Выше этой температуры ферромагнитные свойства железа исчезают, железо «размагничивается».

Химические свойства железа 

1. Взаимодействие с неметаллами.

А)  Железо реагирует с неметаллами:   Fe + S = FeS

Б)  При нагревании до 200-250⁰С реагирует с хлором:  Fe+Cl ₂=FeCl₃ 

 (1  уч-ся  у доски  расставляет  коэффициенты  методом  электронного  баланса)

 2 Fe⁰ + 3Cl₂ ⁰  =   2 Fe ³⁺ Cl₃ ^{1 -}  

2. Взаимодействие с кислотами. Железо реагирует с растворами кислот.

А)  Fe + H ₂SO ₄ = FeSO₄ + H₂ ↑ 

Б)  Fe + 2HCl =  FeCl₂ + H₂ ↑.

 (2  уч-ся  у доски  расставляет  коэффициенты  методом  электронного  баланса)

В концентрированных азотной и серной кислотах железо не растворяется, так как на поверхности металла возникает  защитная  оксидная  пленка, препятствующая реакции металла с кислотой, поэтому концентрированные серную и азотную кислоты можно перевозить  и  хранить  в железной таре (происходит пассивация металла).

ü Задание для  самостоятельной  работы: Прочитайте текст учебника, составьте уравнения реакций:

Fe + H ₂О =

Fe + CuSO₄ =

Fe + O₂ =

Эксперимент1. Получение гидроксида железа Fе(ОН)_{2 ↓}  и  изучение  его  свойств.

Ход эксперимента.

В чистую пробирку прилейте 1-2 мл раствора соли FеSО₄, добавьте щелочь NaOH. Что наблюдаете?

Fе(ОН)_{2 ↓}  - зеленый осадок.   В сухом виде вещество представляет  собой  белый порошок.

FеSО₄ + 2NaOH = Na₂SО₄ +  Fе(ОН)₂↓       Запишите  уравнение  в  ионном  виде:

Fе ²⁺   +   SО₄^2-  +  2Na⁺ + 2OH^-  =  2Na⁺  +   SО₄^2-   +   Fе(ОН)₂ ↓

Fе²⁺  + 2OH^- = Fе(ОН)_{2 ↓}

 Эксперимент 2. Получение гидроксида железа Fе(ОН)₃ ↓  и  изучение  его  свойств.

А)  В чистую пробирку прилейте 1-2 мл. раствора соли FеСl₃, добавьте щелочь NaOH. Что наблюдаете?

Fе(ОН)₃ - бурый осадок, обладающий слабо выраженными   амфотерными свойствами.

FеСl ₃ ↓ +  3NaOH   =   3NaСl +   Fе(ОН)_{3 ↓}               Запишите  уравнение  в  ионном  виде:

Fе ³⁺ + 3Сl^- + 3Na⁺  +  3OH^-   =  3Na⁺  + 3Сl^-  + Fе(ОН)₃↓

Fе ³⁺  + 3OH^- =  Fе(ОН)₃↓

Б)  2Fе(ОН)₃   ^{нагревание} →  Fе ₂О₃  +  3 Н₂О

Качественные реакции на Fe ²⁺; Fe ³    
1)   Для  определения  ионов Fe ²⁺  используется   красная кровяная соль  -   K ₃ [Fe(CN)₆]

FeCl₂ +  K ₃ [Fe(CN)₆] →  КСl  +  KFe³⁺ [Fe ²⁺(CN)₆^-]↓  синий осадок

2)   Для  определения  ионов Fe ³⁺  используется   жёлтая кровяная соль  -   K ₄ [Fe(CN)₆]

FeCl₃   + K ₄ [Fe(CN)₆]   →  КСl  +  KFe³⁺ [Fe ²⁺(CN)₆^-]↓  синий осадок

Вывод:  в  обоих  случаях  выпадает  одинаковый  осадок  синего  цвета KFe³⁺ [Fe ²⁺(CN)₆^-]↓ 

3)  Для  обнаружения  ионов Fe³⁺   также  используют  взаимодействие  солей  железа  (III)  с  роданитом  калия  KNCS.    

FeCl₃  +  KNCS- →    KCl  +  Fe (NCSCl)₂  -  раствор  интенсивно-красного  цвета.

Задание: Из предложенных формул соединений составьте генетический ряд

Fe+2 (для первого варианта) и генетический ряд Fe+3 (для второго варианта).

Fe(OH)3 , Fe, Fe(OH)2 , FeCI3 , Fe2O3 , FeCI2 , FeO.

Ответы учеников записываются на доске.

Генетические ряды Fe+2 , Fe+3 . 1) Fe → FeCI2 →Fe(OH)2 → FeO

2) Fe → FeCI3 → Fe(OH)3 → Fe2O3

Обучающиеся записывают уравнения в тетрадь.

 Вывод: Железо – активный металл, реагирует с простыми и сложными веществами. В окислительно-восстановительных реакциях является восстановителем, Пластичный серебристо-белый металл, в природе находится в виде соединений. Обладает способностью намагничиваться. Физические и химические свойства железа обусловлены металлической связью и металлической кристаллической решеткой. Для железа характерны два ряда соединений: соединения железа(11) и железа(111)

Проверь себя

Вариант 1. 1. Какова электронная конфигурация атома железа? А) 1s2 2s2 2p6 3s2 Б) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 В) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4S2 Г) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2

2. С какими из веществ реагирует железо? А) О2 Б) Na2O В) p-рH2SO4 Г) СО2

3. С какими из веществ реагирует FeO? А) Н2О Б) HCI В) Na2O Г) SO3

4. Какие вещества образуются при взаимодействии Fe(OH)3 c HNO3? А) Н2О Б) Fe(NO3)2 В) FeO Г) Fe(NO3)3

5. В чем растворяется Fe2O3? А) Н2О Б) p.NaOH В) p-рHCI Г) p.NaCI

Вариант 2.

1. При взаимодействии, с какими веществами железо образует соединения со степенью окисления +2? А) СI2 Б) S В) p-рHCI Г) HNO3

2. С какими из веществ реагирует Fe(OH)2? А) О2 + Н2О Б) p-рNaCI В) p-рHCI Г) p-рNaOH

3. Какие вещества образуются при взаимодействии Fe(OH)3 и H2SO4? А) Н2О Б) FeSO4 В) Fe2(SO4)3 Г) FeS

4. В чем растворяется Fe(OH)3? А) Н2О Б) p-рHCI В) p-рKNO3 Г) p-р KOH

5. Соотнесите: 1) Fe3+ А) желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6] 2) Fe2+ Б) красная кровяная соль K3[Fe(CN)6]

5.Домашнее задание: § 37-38, оформление лабораторного опыта, стр 168-10, стр171-6,7

6.Подведение итогов.

Учитель химии  Саут А.К._______________