Урок химии на тему "Железо"

• 1 слайд

  Железо Положение в ПС, строение атома, получение, физические и химические свойства.

• 2 слайд

  Положение в Периодической системе Порядковый номер26 Период4 Группа8 Подгруппапобочная

• 3 слайд

  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 1s2 2s2 2p6 3s2 Краткая электронная формула Валентные возможности - II, III 3d6 4s2 +26 56 0 2e 8e 2e 14e 3p6 4s2 3d6 3d5 1s22s2p63s2p6d64s2 Степень окисления 0,+2, +3 ,+4 и иногда + 6; является восстановителем

• 4 слайд

  ХАЛЬКОПИРИТ ПИРИТ ЧЁРНЫЙ ПИРИТ ГЕМАТИТ

• 5 слайд

  Минералы железа Fe3O4 магнитный железняк или магнетит Fe2O3 красный железняк или гематит 2Fe2O3.3H2O бурый железняк или лимонит FeS2 железный или серный колчедан FeSO4.7H2O железный купорос

• 6 слайд

  Когда открыто железо никто не знает и не узнает, так как это было слишком давно. Но пользуются железом до сих пор, и в настоящее время железо не заменимо в промышленности и труде.

• 7 слайд

  Железо – простое вещество (физические свойства) Железо - сравнительно мягкий ковкий серебристо-серый металл. 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».

• 8 слайд

  Получение железа Восстановление из оксидов железа: Алюмотермия: 2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3 Водородом: 2Н2 + Fe3O4 = 3Fe + 4H2O

• 9 слайд

• 10 слайд

  Химические свойства железа Металл средней активности

• 11 слайд

  Химические свойства железа 3Fe + 2O2 = Fe3O4 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 Fe + S = FeS Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Разобрать уравнение с окислительно-восстановительной точки зрения Fe + O2 + H2O = Fe(OH)3

• 12 слайд

  Химические свойства железа При нагревании 2Fe + 3Cl2 =2FeCl3 3Fe +2O2= Fe3O4 (FeO Fe2O3) Fe +S =FeS При очень высокой температуре 4Fe + 3C =Fe4C3 4Fe + 3Si =Fe4Si3 3Fe + 2P = Fe3P2

• 13 слайд

  Химические свойства железа Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 Fe + 2HClр = FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 p= FeSO4 + H2 Fe + H2SO4(k) =/= Fe + HNO3 (к)=/= При нагревании 2Fe + 6H2SO4(k)=Fe2(SO4)3 + 3SO2+6H2O Fe+ 6HNO3(k)= Fe(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O

• 14 слайд

  Применение Магнитный, красный, бурый железняки –для производства черной металлургии (чугуна и стали) Железный колчедан – для производства серной кислоты Железный купорос– для борьбы с вредителями растений, для приготовления минеральных красок, для обработки древесины Соединение железа издавна применяют для лечения малокровия, при истощении, упадке сил. Чугун и сталь в технике и в быту. Хлорид железа(lll)– при очистке воды, в качестве протравы при крашении тканей. Сульфат железа(lll) при очистке воды, в качестве растворителя в гидрометаллургии .

• 15 слайд

  Качественная реакция на катионы железа K3[Fe(CN)6]—красная кровяная соль K4[Fe(CN)6]– желтая кровяная соль FeCl2+ K3[Fe(CN)6 = KFe[Fe(CN)6] турнбуллева синь FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] берлинская лазурь KFe+2 [Fe+3 (CN)6] = KFe+3 [Fe+2 (CN)6] Турнбуллева синь берлинская лазурь

• 16 слайд

  Домашнее задание § 40, ? С.130 (№ 8-10)

• 17 слайд

  Соединения железа Оксиды, гидроксиды железа

• 18 слайд

  Для железа характерны два ряда соединений со степенью окисления +2 и +3: FeO → Fe(OH)2 → Fe+2 оксидгидроксид соли железа (II) железа (II) Fe203 → Fe(OH)3 → Fe+3 оксидгидроксид соли железа (III) железа (III)

• 19 слайд

  Оксиды железа НазваниеФормулаСвойстваХарактер Оксид железа (II)FeOТверды, темно-серый, нерастворимый в воде, на воздухе окисляетсяосновный Оксид железа (III)Fe2O3Тверды, темно-коричневый, нерастворимый в водеосновный Железная окалинаСмесь FeO и Fe2O3Обладает магнитными свойствами «магнитный железняк»

• 20 слайд

  Оксиды железа FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O

• 21 слайд

  Гидроксиды железа НазваниеФормулаСвойстваХарактер Гидроксид железа (II)Fe(OH)2Тверды, белый, нерастворимый в воде, на воздухе окисляетсяосновный Гидроксид железа (III)Fe(OH)3Тверды, темно коричневый, нерастворимый в водеосновный

• 22 слайд

  Гидроксиды железа Получение гидроксидов: FeSO4 + 2KOH = Fe(OH)2↓ + K2SO4 зеленоватый осадок FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl красно-бурый осадок

• 23 слайд

  Гидроксиды железа Гидроксид железа (II) – типичное основание Fe(OH)2 + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + 2H2O Он неустойчив, на воздухе медленно окисляется кислородом: 4 Fe+2(OH)2 + 0 O2 + 2 H2O = 4Fe+3(OH)3↓ Fe+2 - 1℮ → Fe+3 4 0O2 + 4℮ → 2O-2 1

• 24 слайд

  Гидроксиды железа Гидроксиды железа разлагаются при нагревании: t Fe(OH)2 = FeO + H2O t Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

• 25 слайд

  Гидроксиды железа Соли железа как производные нерастворимых гидроксидов гидролизуются в воде с образованием кислой среды: Fe+2 + H2O ↔ FeOH+ + H+ Fe+2 + H2O ↔ Fe(OH)+ + H+

• 26 слайд

  Соли железа можно узнать по качественным реакциям с щелочами: Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ зеленый осадок Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓ бурый осадок Для обнаружения ионов трехвалентного железа используют также реактив – тиоцианат калия: FeCl3 + 3KNCS = Fe(NCS)3 + 3KCl тиоцианат тиоцианат железа калия (кроваво-красный (бесцветный раствор) раствор)

• 27 слайд

  Домашнее задание § 41, ? С.132 (№ 6,7)

Урок № 39

Тема: Железо.

Цель:

Дать знания о свойствах железа и его соединений, их нахождении и роли в природе, о способах получения и применения этих веществ, способах их распознавания.

Реактивы и оборудование: сульфат железа (II), гидроксид натрия, хлорид железа (III).

Содержание и ход урока:

Оргмомент

Д/з §40-42

Новая тема:

Положение в ПС и строение атома. Железо – элемент побочной (Б) подгруппы VIII группы.

Как и все элементы побочных подгрупп, относится к d- элементам. У него происходит заполнение предпоследнего энергетического уровня d- электронами, на внешнем энергетическом уровне при этом находятся два s-электрона:

Fe +26 )2 )8 ) (8+6) )2

Электронная формула

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

Графическая формула:

IV

III

II

I

s p d

Валентными у железа являются наружные s- и d-электроны предпоследнего уровня, поэтому его атомы имеют переменные степени окисления.

В химических реакциях железо может отдавать 2 или 3 электрона, проявляя степени окисления +2 и +3 в своих устойчивых соединениях:

Fe⁰ -2e → Fe²⁺

Fe⁰ -3e → Fe³⁺

Известны менее устойчивые соединения, в которых железо имеет степени окисления +6 (K₂FeO₄ – феррат калия).

Нахождение в природе. Железо – второй по распространенности в природе металл. На его долю в земной коре приходится 4,7%. Некоторые метеориты состоят из железа, поэтому в древности его называли «небесный», или «звездный» камень.

Сообщение «Железо» (с.115 Книга для чтения)

В земной коре железо образует много минералов. Важнейшие промышленные руды железа: красный железняк (Fe₂O₃), магнитный железняк (Fe₃O₄), пирит (FeS₂).

В Казахстане имеются большие запасы железных руд (в Торгайском железнорудном бассейне и в Центральном Казахстане). В настоящее время в нашей стране известно несколько сотен месторождений и рудопроявлений железа, на многих из которых небольшая глубина залегания руды позволяет добывать ее дешевым открытым способом.

Железо входит в состав минеральных вод в виде сульфата (FeSO₄) и гидрокарбоната (Fe(HCO₃)₂.

Получение в промышленности. Получают железо восстановлением его оксидов водородом, алюминием или оксидом углерода (II):

FeO + H₂ = Fe + H₂O

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃

Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4 CO₂

Физические свойства. Железо – блестящий серебристо-белый пластичный металл, плотность 7,87г/см³. Т_плав1540⁰С, обладает хорошей тепло- и электропроводностью, легко намагничивается и размагничивается. Легко подвергается прокатке, ковке и другим видам обработки.

Химические свойства. Железо, как и большинство металлов побочных подгрупп, является металлом средней активности.

Активные неметаллы окисляют железо:

2Fe⁰ + 3Cl⁰₂ = 2Fe³⁺Cl^-1₃

Fe⁰ + S⁰ = Fe⁺²S^-2

Раскаленные опилки или тонкая стружка сгорают в кислороде с образованием железной окалины (смесь оксидов железа со степенью окисления +2 и +3 - FeO·Fe₂O₃):

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ (FeO·Fe₂O₃)

В сухой атмосфере оно покрывается ржавчиной – смесью продуктов окисления (оксидов и гидроксидов). Упрощенно этот процесс можно записать так:

4Fe⁰ + 6H₂O = 4Fe⁺³(OH)₃

Fe⁰ – 3e → Fe⁺³ 3 4

O⁰₂ + 4e → 2O^-2 4 3

Железо восстанавливает водород из кислот, а само окисляется при этом до степени окисления +2:

Fe⁰ + 2H⁺ = Fe⁺³ + H⁰₂

В концентрированных азотной и серной кислотах железо пассивируется, т.к. покрывается защитной пленкой нерастворимых соединений.

Железо восстанавливает менее активные металлы из их солей:

Fe⁰ + Cu⁺²Cl₂ = Fe⁺²Cl₂ + Cu⁰

Важнейшие соединения железа. Для железа характерны два ряда соединений со степенью окисления +2 и +3:

Оксид железа (II) FeO – кристаллическое вещество черного цвета проявляет слабые амфотерные свойства с преобладанием основных, не растворяется в воде, проявляет свойства слабого восстановителя:

FeO + H₂SO_4(разб) → FeSO₄ + H₂O

3 FeO + 10HNO_3(разб) → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O

FeO + H₂^S →FeS + H₂O (500⁰C)

FeO + H₂ → Fe + H₂O (350⁰C)

FeO + C → Fe + CO (1000⁰C)

6FeO + O₂ → 2 Fe₃O₄ (400⁰C)

Гидроксид железа (II) Fe(OН)₂ – вещество голубовато-белого цвета, имеет выраженный основной характер, образуется при взаимодействии соли железа (II) с раствором щелочи.

На воздухе осадок быстро темнеет за счет перехода Fe⁺² в Fe⁺³:

FeSO₄ + NaOH → Fe(OН)₂↓ + Na₂SO₄

4 Fe(OН)₂ + O₂ + 2 H₂O → 4 Fe(OН)₃

В кислой среде железо (II) окисляется значительно медленнее.

Оксид железа (III) Fe₂O₃ – твердое вещество красно-бурого цвета, не реагирует с водой, обладает слабо выраженными амфотерными свойствами, восстанавливается до свободного металла:

Fe₂O₃ + 6HCl → 2 FeCl₃ + 3 H₂O

Fe₂O₃ + 6 HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂(500⁰C)

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 2 CO₂ (600⁰C)

Fe₂O₃ + 2NaOH → 2NaFeO₂ + H₂O(600⁰C)

Феррит натрия

Соли железа (III) являются слабыми окислителями.

2FeCl₃ + H₂S → 2 FeCl₂ + 2HCl + S↓

2FeCl₃ + NaI → 2FeCl₂ + 2NaCl + I₂

2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂

Гидроксид железа (III) выпадает в виде красно-бурого осадка при действии щелочей на соли Fe⁺³, проявляет амфотерные свойства с преобладанием основных.

Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3 H₂O

Качественное обнаружение Fe⁺², Fe⁺³

Для качественного определения ионов Fe⁺² используют красную кровяную соль (гексацианоферрат (III) калия), которая в растворе дает синий осадок – турнбуллеву синь.

FeCl₂ + K₃[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆]↓ + 2KCl

Желтая кровяная соль (гексацианоферрат (II) калия) используется для обнаружения в растворе ионов Fe⁺³ и дает в растворах синий осадок – берлинскую лазурь.

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] → KFe[Fe(CN)₆]↓ + 2KCl

При добавлении роданида аммония к раствору соли Fe⁺³ жидкость окрашивается в кроваво-красный цвет из-за образования роданида железа (III).

FeCl₃+ 3NH₄SCN ↔ Fe(SCN)₃ + 3NH₄Cl

Сталь и чугун. Сплавы железа с углеродом называют сталями и чугунами. Если содержание углерода в сплаве более 2,14%, то его называют чугуном, если менее 2,14% - сталью. Чугун содержит углерод в виде твердого раствора – белый чугун или в виде фазы графита – серый чугун. Сталь содержит столько углерода, сколько его может растворить γ-железо. Кроме того, в сталях содержится цементит – карбид железа Fe₃C. особенность чугуна в том, что при затвердевании он расширяется. Сталь при затвердевании - сжимается.

Биологическая роль железа. Железо содержится в живых организмах. В теле взрослого человека имеется 4-5г железа, 65% которого находится в гемоглобине крови. Гемоглобин придает крови красную окраску и осуществляет транспортировку кислорода от органов дыхания к различным тканям. Ионы железа необходимы для нормальной деятельности многих ферментов, для процесса кроветворения и для протекания обмена веществ в организме.

Недостаток железа в крови негативно отражается на здоровье человека, вызывая малокровие. Связанное железо содержится во многих пищевых продуктах: ржаном хлебе, картофеле, яблоках, абрикосах, гречневой крупе. необходимо вводить эти продукты в свой рацион питания для профилактики малокровия.

Применение. Чистое железо применяется для изготовления деталей электромагнитного оборудования, где требуется способность быстро намагничиваться и размагничиваться (в трансформаторах, электромоторах и т.д.). Железо используется для изготовления гвоздей. Чаще, однако, используются сплавы железа – чугун и сталь. Это главные конструкционные материалы современной техники.

Во всем мире железа и его сплавов производят в 20 раз больше, чем всех остальных металлов.

Демонстрационные эксперименты (Ознакомление с образцами железа и его сплавов, обнаружение ионов Fe⁺³Fe⁺².

Закрепление. Проверочная работа № 4 «Железо» (дм с.51-52), тест № 9 с.62-66