Урок по химии на тему Железо и его соединения"

Тема: «Химические свойства и качественные реакции железа 2⁺ и 3⁺»

Урок-практикум

Цель: изучить состав , получение и свойства гидроксидов железа, научиться распознавать ионы железа с зарядами 2+ и 3+; познакомиться с соединениями железа.

Оборудование и реактивы: растворы сульфата железа (II)(FeSO₄), хлорида железа(III)(FeCl₃), гидроксида натрия (NaOH), соляной кислоты (HCl), красной кровяной соли (K₃[Fe(CN)₆]), желтой кровяной соли(K₄[Fe(CN)₆]), роданида аммония (NH₄CNS), пробирки.

Ход урока

                           I.     Орг. момент.

                        II.     Вступительное слово учителя.

                    III.     Постановка проблемы исследования.

Герою знаменитого романа Даниеля Дефо Робинзону повезло в жизни трижды. Первый раз – когда он спасся после кораблекрушения. Второй раз – когда он благополучно добрался до острова. Но, ему повезло еще раз. После долгих поисков он нашел ящик, за который, по его словам, не отдал бы и целый корабль с золотом.

Что было в этом ящике?

Обыкновенные железные инструменты: топор, пила, молоток, гвозди.

Через два столетия на другой необитаемый остров попадают герои другого известного романа – пятеро американцев. Они сумели не только выжить, но и создать более или менее нормальные условия жизни, благодаря тому, что на этом острове была найдена железная руда, из которой были сделаны железные инструменты. Иначе героям Жюля Верна пришлось бы нелегко.

Как видим, без железа не может обойтись даже приключенческая литература.

Чрезвычайно важное место этот металл и его соединения занимает в жизни человека.

И наш сегодняшний урок будет посвящен соединениям, которые образует элемент «железо».

Запись темы и постановка цели урока.

                     IV.Изучение нового материала

- Какие соединения образует железо?

Оксиды, основания, соли.

- А какие степени окисления проявляет железо?

+2; +3.

Соответственно железо с разными значениями степени окисления будет образовывать оксиды, основания и соли с разными формулами.

На интерактивную доску выводится таблица «Соединения железа» (без формул), в которую трое учащихся  записывают  формулы соединений железа +2 и +3.

Соединения железа

Степень окисления		Соединения
	оксиды	основания	соли
Fe2+	FeO	Fe(OH)2	FeSO4      FeCl2
Fe3+	Fe2O3	Fe(OH)3	Fe2(SO4)3           FeCl3

Как мы видим соединений железа много, и на сегодняшнем уроке мы поговорим об основаниях и некоторых солях железа и изучим их свойства.

Работать мы будем по плану (выводится на интерактивную доску).

1.       Получение

2.    Химические свойства

a)     Устойчивость на воздухе

b)    Взаимодействие с кислотами

c)     Взаимодействие со щелочами

3.     Качественные реакции на ионы Fe²⁺ и Fe³⁺.

Сегодня вы побываете в роли исследователей. Задача, стоящая перед вами: получить гидроксиды железа, исследовать их свойства, провести качественные реакции на ионы Fe²⁺ и Fe³⁺.

Объект исследования (слайд на экране): гидроксид железа (II) (Fe(OH)₂), гидроксид железа (III) (Fe(OH)₃),сульфат железа (II) (FeSO₄), хлорид железа (III)(FeCl₃).

Цель исследования (слайд): изучение способов получения гидроксидов железа, их химических свойств, проведение качественных реакций на ионы железа Fe²⁺ и Fe³⁺.

Методы исследования (слайд): научно-теоретические, экспериментальные.

Исследование мы будем проводить с помощью химического эксперимента.

Первый и второй пункты нашего плана – получение и исследование свойств гидроксидов железа.

Работа поводится по двум вариантам, первый вариант получает и исследует свойства гидроксида железа (II), а второй вариант – гидроксида железа (III). На столах ящики с необходимыми реактивами и оборудованием.

Результаты всех экспериментов мы занесем в таблицу (по ходу исследования заполняется таблица, которую получает каждый ученик и эта таблица проецируется на доску).

Но прежде чем приступить к выполнению эксперимента, вспомним правила техники безопасности при работе с химическими реактивами и лабораторным оборудованием.

(После каждого опыта заполняется соответствующая графа таблицы, ученики составляют соответствующие уравнения реакций на доске.)

Свойства гидроксида железа (II) гидроксида железа (III)

Признаки для сравнения	Гидроксид железа (II)	Гидроксид железа (III)
1. Получение	FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2   + + Na2SO4	FeCl3 + 3NaOH= Fe(OH)3     +                   +3NaCl
2. Цвет	Грязно-зеленый	Кирпично-красный
3. Кислотно-основный характер гидроксидов:	Основные свойства	Амфотерные свойства
- взаимодействие с кислотами	Fe(OH)2   + 2HCl = FeCl2 + +2H2O	Fe(OH)3   + 3HCl = FeCl3 + +3H2O
- взаимодействие с концентрированными растворами щелочей	Не взаимодействует	Fe(OH)3     + 3NaOH =    =Na3[Fe(OH)6]
4. Устойчивость на воздухе	Окисляется (не устойчив) 4Fe(OH)2  + 2H2O + O2 = =4Fe(OH)3	Не окисляется (устойчив)

Давайте подведем итог исследования и сделаем выводы:

1)    Как и все нерастворимые основания гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III) получают в лаборатории взаимодействием раствора соответствующей соли железа с раствором щелочи.

2)    Гидроксид железа (II) не устойчив на воздухе, легко окисляется, гидроксид железа (III) устойчив.

3)    Гидроксид железа (II) проявляет основные свойства, гидроксид железа (III) – слабовыраженные амфотерные свойства.

Вы уже знаете, что в химии многие вещества, т. е. ионы, которые их образуют, можно легко распознать, обнаружить с помощью специфических реакций – качественных. Также и ионы Fe²⁺ и Fe³⁺ можно обнаружить с помощью некоторых качественных реакций. Именно это нам и предстоит сделать.

Третий  пункт плана – качественные реакции на ионы Fe²⁺ и Fe³⁺.

Ученики проводят эксперимент, результаты заносятся в таблицу, которая лежит на столах у каждого ученика и проецируется на доску.

Обнаружить данные ионы можно разными способами, с одним вы уже познакомились при получении гидроксидов железа. По цвету полученных осадков определяют наличие данных ионов: Fe²⁺  -грязно-зеленый осадок,  Fe³⁺ - кирпично-красный осадок

Но есть и другие качественные реакции. Первый вариант проводит исследование сульфата железа (II), второй вариант – хлорида железа (III).

I вариант: для обнаружения Fe²⁺ используют комплексное соединение железа гексацианоферрат (III) калия ( красная кровяная соль), в результате реакции образуется осадок темно-синего цвета – турнбулева синь.

II вариант: для обнаружения Fe³⁺  используют другую комплексную соль железа гексацианоферрат (II) калия ( желтая кровяная соль), в этом случае также образуется темно-синий осадок – берлинская лазурь. На ион Fe³⁺  есть еще одна качественная реакция – взаимодействие с роданидом аммония (NH₄CNS), образуется раствор кроваво-красного цвета.

Качественные реакции на катионы Fe²⁺ и Fe³⁺ .

Признаки для сравнения	Сульфат железа (II)	Хлорид железа  (III)
1.     Уравнение реакции	3FeSO4 +2K3[Fe(CN)6] =  Fe3[Fe(CN)6]2   + 3K2SO4	1. 4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3     + 12KCl 2. FeCl3 + 3NH4CNS = Fe(CNS)3 + 3NH4Cl
2.     Цвет	Темно-синий (турнбулева синь)	1.   Темно-синий      (берлинская лазурь)  2.  Кроваво-красный
3.     Наличие осадка	Есть	1.           Есть 2.           Нет

                        V.              Закрепление :

а) Тестовые задания проецируются на доску, ученики на местах  поднимают карточки с номерами правильных ответов, несколько учащихся выполняют тест у доски.

1.     Каких соединений не образует железо:

1)    Основания

2)    Кислоты

3)    Соли

4)    Оксиды

2.     Какие степени окисления проявляет железо:

1) +1

2) +2

3) +3

4) +4

3.     Какие свойства проявляет гидроксид железа (II):

1) Кислотные

2) Основные

3) Амфотерные

4.     Какие свойства проявляет гидроксид железа (III):

4) Кислотные

5) Основные

6) Амфотерные

5.     Какой цвет имеет осадок гидроксида железа (II)

1) Красный

2) Зеленый

3) Синий

4) Белый

6.     Какой цвет имеет осадок гидроксид железа (III)

1) Белый

2) Зеленый

3) Бурый

4) Синий

7.     Какое соединение железа легко окисляется на воздухе, изменяя цвет:

1) Гидроксид железа (II)

2) Гидроксид железа (III)

3) Оксид железа

4) Соли железа

8.     Какие соединения железа являются нерастворимыми веществами:

1) Хлориды

2) Сульфиды

3) Гидроксиды

          б) Выполнить цепочки превращений:

1.     Fe ® FeSO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ ® Fe(OH)₃ ®  Fe(NO₃)₂ ® Fe₂O₃ ® Fe

a.       Fe + H₂SO_{4 (разб.)} ® FeSO₄ + H₂­

b.      10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ ® 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + 8H₂O   или

FeSO₄ + Zn ® ZnSO₄ + Fe                2Fe + 6H₂SO_{4 (конц.)} ® Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂­ + 6H₂O (t°)

c.       Fe₂(SO₄)₃ + 6KOH ® 2Fe(OH)₃¯ + 3K₂SO₄

d.       Fe(OH)₃ + 3HNO₃ ® Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

e.       Fe(NO₃)₃ ® 2Fe₂O₃ + 12NO₂­ + 3O₂­

f.        Fe₂O₃ + 3CO ® 2Fe + 3CO₂­(t°)

2.   Fe  ® Fe₂(SO₄)₃ ® Fe ® Fe(OH)₂ ® Fe(OH)₃ ®  FeCl₃ ® FeCl₂

a.       2Fe + 6H₂SO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂­ + 6H₂O (t°)

b.      Fe₂(SO₄)₃ + Mg ® 3MnSO₄ + 2Fe¯

c.       Fe + 2HCl ® FeCl₂ + H₂­                 FeCl₂ + 2KOH ® Fe(OH)₂ + 2KCl

d.      4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ® 4Fe(OH)₃¯

e.       Fe(OH)₃ + 3HCl ® FeCl₃ + 3H₂O

f.        FeCl₃ + H₂S ® 2FeCl₂ + S¯ + 2HCl   или

2FeCl₃ + 3Mg ® 2Fe + 3MnCl₂                 Fe + 2HCl ® FeCl₂ + H₂­

3.   Fe ® Fe₃O₄ ® Fe₂O₃ ® FeO ® FeCl₂ ® FeCl₃  ® Fe(NO₃)₂

a.         3Fe + 2O₂ ® Fe₃O₄ (Fe₂O_{3 *} FeO) (t=570°C)

b.        4Fe₃O₄ + O₂ ® 6Fe₂O₃ (t°)

c.         Fe₂O₃ + H₂ ® 2FeO + H₂O

d.        FeO + 2HCl ® FeCl₂ + H₂O

e.         2FeCl₂ + Cl₂ ® 2FeCl₃  или

FeCl₂ + Zn ® ZnCl₂ +Fe              2Fe + 3Cl₂ ® 2FeCl₃ (t°)

f.          FeCl₃ + 3AgNO₃ ® Fe(NO₃)₃ + 3AgCl¯

VII.Заключительный этап урока.

Подводится итог исследовательской деятельности  учащихся,  выставляются оценки. 

                 Домашнее задание.

§14 , упр. 2,3,4,5

Краткое описание документа:

Цель: изучить состав , получение и свойства гидроксидов железа, научиться распознавать ионы железа с зарядами 2+ и 3+; познакомиться с соединениями железа.

Оборудование и реактивы: растворы сульфата железа (II)(FeSO₄), хлорида железа(III)(FeCl₃), гидроксида натрия (NaOH), соляной кислоты (HCl), красной кровяной соли (K₃[Fe(CN)₆]), желтой кровяной соли(K₄[Fe(CN)₆]), роданида аммония (NH₄CNS), пробирки.