Железо и его соединения

Учитель химии  Уразгельдиева Айымгул Мадиевна

ОСШ имени Жангирхана, Бокейординского района, ЗКО

Урок химии на тему "Железо и его соединения".

Дата: 03 март 2017 год                  Класс: 10 В класс

Образовательная цель: обеспечить усвоение знаний о важнейших соединениях железа +2 и +3, качественных реакциях на ионы железа +2 и +3, биологической роли железа, используя опорные знания о строении железа, демонстрацию занимательных опытов, лабораторную работу, сообщения учащихся, мультимедийное приложение.

Задачи:

• Продолжить формировать умения составлять схемы строения атома, электронную формулу, графическую формулу; на основе этого определять степени окисления, окислитель, восстановитель.
• Систематизировать знания о характере оксидов и гидроксидов со степенями окисления +2 и +3 на примере оксидов и гидроксидов железа +2 и +3.
• Формировать умения сравнивать свойства важнейших соединений железа(II) и железа(III), научиться определять с помощью качественных реакций соединения, содержащие ионы Fe²⁺, Fe³⁺
• Совершенствовать умения школьников из предложенных формул составлять генетические ряды, осуществлять цепочки превращений, составлять уравнения химических реакций.
• Совершенствовать навыки работы с реактивами при выполнении опытов, соблюдать правила по ТБ.
• Раскрыть значение железа в природе и жизни человека.

Развивающая цель:

• мыслительных способностей: умения пользоваться опорными знаниями, умения сравнивать, обобщать, делать выводы, объяснять ход эксперимента;
• навыков самостоятельности при работе с учебником, инструктивной картой и реактивами;
• исследовательских навыков при исследовании свойств соединений железа(II) и железа (III) и проведении качественных реакций;
• способности к рефлексии, коммуникативные умения.

Воспитывающая цель:

• положительной мотивации обучения, используя привлечение учащихся к подготовке занимательных опытов, сообщений о роли железа, лабораторной работы, мультимедийного сопровождения;
• чувство ответственности при подготовке сообщений, выполнения домашнего задания;
• правильной самооценки.

Тип урока: Комбинированный. Сообщение новых знаний и их совершенствование.

Вид урока: Лабораторный.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, таблица растворимости веществ, таблица “Генетические ряды неорганических веществ”, инструктивные карты к лабораторной работе, тесты, презентация “Соединения железа”, Коллекция минералов: красный железняк, бурый железняк, магнитный железняк, железный колчедан.

Реактивы:

На столах учащихся:

растворы: FeCI₂, FeCI₃, KSCN, желтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆], красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆], NaOH, соли: FeSO₄•7H₂O, FeCI₃, Fe₂(SO₄)₃•9H₂O

Для занимательного опыта: скальпель, вата, пинцет, растворы: FeCI₃ растворы: FeCI₃, KSCN, желтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆], красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆], нашатырный спирт.

Проверка домашнего задания. Важнейшие d- элементы. Медь. Цинк. Хром.

 Учащиеся делятся на три группы А, В, С, которые заранее получают задания по соответствующим темам для подготовки рассказов, сообщений, стихотворений, геологических карт, дополнительного материала по данной теме.

Оформление доски.

Доска разделена на три части в соответствии с маршрутами:

А - медь; В - цинк; С - хром. Указаны этапы маршрутов с заданиями, проверка которых осуществляется у доски.  Также используем презентацию, в которой указаны все этапы маршрутов с заданиями. 

Этап I. Собери рюкзак, с геологическим молотком за открытиями

Предварительно учитель рассказывает немного о положении металлов в периодической системе химических элементов.

Далее учитель предлагает учащимся устно рассказать о положении меди, цинка, хрома в периодической системе химических элементов.

Пример ответа группы А – медь: Медь - элемент побочной подгруппы I группы. Относится к d - элементам. На последнем энергетическом уровне атома находится 1 e. Радиус у атома меди меньше радиуса атомов металлов главной подгруппы. Это малоактивный металл. С кислородом образует оксид меди (II), в котором проявляет степень окисления +2, и оксид меди (I), в котором проявляет степень окисления +1. Оксиды и гидроксиды меди носят основной характер.

_{+ 29}Cu 1S²/2S²2p⁶/3S² 3p⁶3d¹⁰/4S¹ т.к. в атомах меди десятый d - электрон поместился на третий d-подуровень в результате “провала” с четвертого s-подуровня, то этот электрон подвижный. Поэтому медь в соединениях проявляет степени окисления +1 (например, Сu₂О) и +2 (например, СuО).

Медь – блестящий металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий , легко прокатывается. Т.плавления 1083°С, Плотность 8,9 г/см³ . Отличный проводник электрического тока (уступает только серебру).

Пример ответа группы В – цинк: Цинк – элемент побочной группы ІІ группы. Относится к d - элементам. В атоме цинка последний d –подуровень полностью завершен и энергетически устойчив, поэтому цинк в химических реакциях может отдавать только два s-электрона с последнего уровня, проявляя степень окисления +2.

_{+ 30}Zn 1S²/2S²2p⁶/3S² 3p⁶3d¹⁰/4S²

Физические свойства. Голубовато-серебристый металл. Т. плавл. 419,5°; т. кип. 906,2°; плотн. 7,14; давл. паров 0,0013 мм рт. ст. (300). Растворяется в кислотах и щелочах. Нижний предел взрывоопасной концентрации цинковой пыли в воздухе .

Пример ответа группы В – хром: Хром – это белый с голубоватым отливом блестящий металл, очень твердый (плотность 7, 2 г/см³), температура плавления 1890

Хром при обычных условиях неактивный металл. Это объясняется тем, что его поверхность покрыта оксидной пленкой (Сr₂О₃). При нагревании оксидная пленка разрушается, и хром реагирует с простыми веществами при высокой температуре

хром

…3s23p63d54s1

+2,+3,+6

Говорит учитель: “Итак, мы выполнили с вами поставленную задачу - т. е. рассмотрели положение металлов в периодической системе химических элементов, таким образом, рюкзак нами собран”

Этап II.

Вызываем к доске представителей от каждой группы, которые берут конверты с тестовыми заданиями, которые соответствуют названию каждой группы. Число тестовых заданий в конверте соответствует числу учащихся в каждой группе.

Представители, получившие конверты, раздают тестовые задания всем членам своей группы, которые по мере готовности отвечают на вопросы, остальные учащиеся проверяют правильность ответа.

Примерные тестовые задания, находящиеся в конвертах для группы А – медь:

1. Какие физические свойства характеризуют медь:

А) Металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы. (+)

Б) Серебристо-белый металл.   В) Металл голубовато-серебристого цвета.

2. Выберите свойства, которые характерны для меди:

А) Отличный проводник электрического тока (уступает только серебру). (+)

Б) При температуре 100-150С хорошо прокатывается в листы. Выше 200С становится очень хрупким.

В) Сравнительно легкий, немного тяжелее алюминия, но в три раза прочнее его.

3. Какова температура плавления меди?

А) Температура плавления 1890С.     Б) Температура плавления 1083С. (+)

В) Тугоплавкий металл, температура плавления1665°С, в обычных условиях отличается высокой прочностью и вязкостью.

4. С каким из перечисленных веществ будет реагировать медь?

А) H₂S0₄ конц. (+)         Б) Cl₂ (+)       В) NaOH         Г) H₂O     Д) O₂ (+)      Е) HNO₃ конц. (+)

5. Какими двумя веществами, из перечисленных, вы воспользовались бы для получения меди?

А) O₂ (+)   Г) HNO₃    Б) Fe          Д) Сu₂S (+)         В) Al              Е) SO₂

6. Каким соединением меди определяют альдегидную группу в органических соединениях?

А) СuCl₂       Б) СuO     В) Сu(OH)₂ (+)

Примерные тестовые задания, находящиеся в конвертах для группы В – цинк:

1. Какие физические свойства характеризуют цинк?

А) Металл голубовато-серебристого цвета.

Б) Металл серебристо-белого цвета с металлическим блеском по внешнему виду похожий на сталь.

В) Металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы.

2. Выберите свойства, которые характерны для цинка:

А) Отличный проводник электрического тока (уступает только серебру).

Б) При температуре 100-150°С хорошо прокатывается в листы. Выше 200°С становится очень хрупким.

В) Сравнительно легкий, немного тяжелее алюминия, но в три раза прочнее его.

3. Какова температура плавления цинка?

А) Температура плавления 1890С.   Б) Температура плавления 419,5С. 

В) Тугоплавкий металл, температура 1665С, в обычных условиях отличается высокой прочностью и вязкостью.

4.С какими из перечисленных веществ будет реагировать цинк?

А) NаOH     Б) О₂     В) S       Г) H₂O   Д) CuСl₂              Е) NаOH+H₂0

5. Какими двумя веществами вы воспользовались бы для получения цинка?

А) H₂SO₄  Б) MgO           В) С   Г) NaOH    Д) O₂           Е) H₂S

6. Какие соединения цинка обладают амфотерными свойствами?

А) ZnO                 Б) Na₂ZnO₂          В) Zn(OH)₂

Примерные тестовые задания, находящиеся в конвертах для группы В – цинк:

1. Какие физические свойства характеризуют хром?

А) Металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы.

Б) Металл серебристо-белого цвета с металлическим блеском по внешнему виду похожий на сталь.

В) Металл голубовато-серебристого цвета.

2. Выберите свойства, которые характерны для хрома:

А) Отличный проводник электрического тока (уступает только серебру).

Б) При температуре 100-150°С хорошо прокатывается в листы. Выше 200°С становится очень хрупким.

В) При комнатной температуре стоек и к воде и к воздуху. Разбавленная серная и соляная кислота растворяют металл с выделением водорода.

3. Какова температура плавления хрома?

А) Температура плавления 1890°С.         Б) Температура плавления 1083°С.

В) Плавится при температуре 419,5°С.

4.С какими из перечисленных веществ будет реагировать хром?

А) N₂     Б) H₂SO₄      В) HNO₃                    Г) Сl₂           Д) NaOH              Е) HСl

5. Какими двумя веществами из перечисленных вы воспользовались бы для получения хрома?

А) O₂    Б) H₂SO₄        В) Al               Г) С          Д) NО₂           Е) NaOH

6. Какие соединения хрома обладают амфотерными свойствами?

А) Сr O₃          Б) Cr₂O₃      В) H₂CrO₄       Г) Cr(OH)₃            Д) СrO                   E) Сг(OH)₂

И так мы повторили домашнее задание, теперь хочу загадать вам загадку. Давайте послушаем.

Ход урока

1. Организационный момент.

Среди металлов самый славный
Важнейший древний элемент.
В тяжелой индустрии – главный
Знаком с ним школьник и студент.
Родился в огненной стихии
А сплав его течет рекой.
Важнее нет в металлургии
Он нужен всей стране родной.

О каком металле идет речь?

(Это железо.)

Учитель: Сегодня на уроке мы продолжим изучение металла 8 группы, побочной подгруппы Fe и рассмотрим его соединения.

2. Проверка знаний (индивидуальный опрос).

Цель: повторение изученного материала, необходимого для открытия “нового знания” и выявления затруднений в работе учащихся.

1-й ученик. Написать на доске схему строения атома железа, электронную и графическую формулы. Какие степени окисления может проявлять железо? Окислитель или восстановитель?

Проверка: (Презентация. Слайд 8)

2-й ученик. Написать на доске уравнения реакций взаимодействия железа с простыми веществами: хлором, серой, кислородом. Расставить степени окисления, уравнять методом электронного баланса. Проверка (Слайд 18-19)

›  Fe +  S→  Fe S

›   3Fe +  2O₂ →  Fe₃O₄

›   2Fe +3СI₂  → 2FeCI₃

3-й ученик. Написать уравнения реакций взаимодействия железа со сложными веществами: с растворами кислот, солей, водой при нагревании. Для одной из реакций ионного обмена написать полное и сокращенное ионное уравнение. (Слайд 20-21)

›  Fe + 2HCI  → FeCI₂ + H₂

   Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

›  Fe + CuCl₂→  Cu + FeCl₂

›  3Fe+ 4H₂O (пар) → Fe₃O₄ + 4H₂

4-й ученик. Рассказать о распространенности железа в земной коре. Среди предложенных образцов выбрать важнейшие руды железа и назвать их.

Учитель: Железо дает два ряда соединений, соответствующих степени окисления +2, +3. Степень окисления Fe зависит от окислительной способности реагирующего вещества. У сильных окислителей железо принимает степень окисления +3, у более слабых +2.

Ученики записывают схему в тетрадь. (Слайд 22)

4. Актуализация знаний

Цель: на основе имеющихся знаний о металлах подготовить учащихся к восприятию новых знаний о соединениях железа.

5. Формирование знаний о получении гидроксидов железа и качественных реакциях на ионы Fe²⁺, Fe³⁺.

Учитель: Как можно получить гидроксиды железа в лаборатории?

Предполагаемый ответ: нерастворимые основания можно получить при взаимодействии раствора соответствующей соли со щелочью.

Лабораторный опыт 1. Получение гидроксида железа(II) и гидроксида железа(III) (Приложение 1)

(Выполняют по инструкции в парах.)

Получить гидроксиды железа в лаборатории можно взаимодействием солей железа со щелочью.

а) Налейте в пробирку 1 мл раствора хлорид железа(II). Добавьте к нему по каплям раствор гидроксида натрия до появления явных признаков химической реакции. Отметьте цвет образовавшегося осадка. Записать уравнения реакций.

б) К хлориду железа(III) прилейте по каплям раствор гидроксида натрия до появления явных признаков химической реакции. Отметьте цвет образовавшегося осадка.

Что наблюдаете? Записать уравнения реакции.

Слайд 6 – уравнение реакций (самопроверка)

FeCI2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + 2NaCI Осадок темно- зеленого цвета

FeCI3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCI бурый осадок

Вывод: Это один из способов распознавания соединений железа с различной степенью окисления, качественные реакции на ионы Fe²⁺ Fe³⁺.

Fe(OH)₂ окисляется на воздухе: сначала зеленеет, потом приобретает бурую окраску.

(Демонстрация разрезанного яблока и пробирки с Fe(OH)₂, на стенках которой видно как осадок становится бурого цвета.)

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃ (Слайд 8)

Лабораторный опыт 2. (Приложение 1)         Качественная реакция на ион Fe³⁺

1. Реактив – роданид калия KSCN.

К раствору хлорида железа(III) добавить одну каплю раствора роданида калия (KSCN). Перемешайте содержимое пробирки и рассмотрите на свету. Отметьте цвет.

Результат воздействия – интенсивно красный цвет

FeCl₃ + 3KSCN = Fe (SCN)₃ + 3KCl.

2. Реактив – желтая кровяная соль K₄ [Fe(CN)₆]

г) К раствору хлорида железа(III) Во 2-ю пробирку добавьте 1–2 капли раствора гексацианоферрата(II) калия K₄[Fe(CN)₆] (желтой кровяной соли). Перемешайте содержимое пробирки, отметьте цвет.

Результат воздействия – синий осадок берлинской лазури.

K₄ [Fe(CN)₆] + FeCI₃ = 3KCI + KFe[Fe(CN)₆]

Лабораторный опыт 3.          Качественная реакция на ион Fe²⁺.

Реактив – красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆].

Налейте в пробирку 1 мл раствора хлорида железа(II). Добавьте к нему по каплям раствор осадка.гексацианоферрата(III) калия K₃[Fe(CN)₆] (красной кровяной соли). Отметьте цвет осадка.

Результат воздействия – синий осадок (турнбулевой сини)

FeCI₂ + K₃[Fe(CN)₆] = 2КCI + KFe[Fe(CN)₆]↓

Вывод:

1. Реактивами на ионы Fe²⁺ являются щелочи и красная кровяная соль K₃[Fe(CN)₆].
2. Реактивами на ионы Fe³⁺ являются щелочи, роданид калия и желтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆].

Учащиеся записывают уравнения качественных реакций в тетради и выводы. 

6. Первичное закрепление знаний.             (Работа по цепочке.) 

1. Перечислите, какие соединения образует железо со степенью окисления +2.
2. Каков характер оксида и гидроксида железа(II)?
3. Перечислите формулы соединений железа со степенью окисления +3.
4. Каков характер оксида и гидроксида железа(III)?
5. Как можно получить гидроксиды железа?
6. По каким признакам можно распознать осадки гидроксида железа(II) и гидроксида железа(III)?
7. При помощи каких качественных реакций можно распознать соли железа(II) и соли железа(III)?

9. Формирование знаний о соединениях железа, имеющих наибольшее практическое значение.

(Самостоятельная работа с учебником и образцами минералов.)

Задания для самостоятельной работы

1. Рассмотреть образцы выданных вам минералов, отметить их агрегатное состояние, цвет.
2. Выписать в тетради формулы, название этих соединений, их практическое значение.

Формула вещества	Название вещества		Практическое значение
	Систематическое	техническое
FeSO4•7H2O	кристаллогидрат сульфата железа(II)	железный купорос	Для борьбы с вредителями растений, для приготовления минеральных красок, обработки древесины
FeCI3	хлорид железа(III)		При очистке воды, в качестве протравы при крашении тканей
Fe2(SO4)3•9H2O	кристаллогидрат сульфата железа(III)		При очистке воды, в качестве растворителя в гидрометаллургии и в других целях

10. Первичное закрепление.

Ребята, давайте еще раз повторим, что мы сегодня изучили.

Формы и способы организации учебной деятельности (по “цепочке” учащиеся повторяют все вопросы этого урока, используя слайды презентации учителя,)

Выявление возможных затруднений и способы их коррекции.

11. Контроль знаний. Тест.

Тест по теме:

1.    Металл, реагирующий с серной кислотой при обычных условиях :  

А) серебро; б) медь; в) железо; г) ртуть.

2.    Металл, взаимодействующий с водой при обычных условиях:

А) натрий; б) медь; в) железо; г) ртуть .

3.    Возможные степени окисления атома железа:

А) +2; б) +2, +3;   в) 0, +2, +3, +6.

4.    Вещество, в котором степень окисления железа +3:

А)   NaFeO2       б)  FeO₃      в)  FeCl₂    г) FeCO₃ .  

5.    Пластинка, вытесняющая медь из раствора ее солей:

А)   железная  б) серебряная     в) золотая .

6.    Среда, в которой коррозия железа идет наиболее быстро:

А) вода; б) воздух; в) влажный воздух.

7.    Характер оксида железа (II) :

А) кислотный; б) основный; в) амфотерный.

8.     Характер оксида железа (III) :

А) кислотный; б) основный; в) амфотерный.    

9.    Укажите вещество, взаимодействующее с железом:

А) кислород; б) сероводород; в) углекислый газ.

10.              Укажите вещество, взаимодействующее с оксидом железа  (III)

А) кислород; б) вода; в) серная кислота.

11.              Укажите металл, более активный, чем железо:

А) кальций; б) медь; в) олово.

12. Осуществить превращение FeCl₃ → Fe(OH)₃   можно с помощью:

А) кислоты; б) воды; в) щелочи.

12.              Установите соответствие:

Тип реакции                                           Исходные вещества

1) соединения                                         а) Fe(OH)₃ →

2) разложения                                        б) Fe + H₂SO₄ → 

3) замещения                                         в) Fe + ZnSO₄ →

4) обмена                                               г) Fe(OH)₃ + NaOH →

                                                               д) Fe + Cl₂ →

                                                               е) Fe + O₂ →

13.               Установите соответствие:

Исходные вещества                               Продукты  реакции

1) Fe + H₂SO₄ →                                      а) Fe(OH)₃ + NaCl

2) Fe + Cl₂ →                                            б) Fe(OH)₂ + NaCl

3) Fe + HCl →                                          в)  FeCl₂

4) FeCl₂ + NaOH →                                  г)  FeCl₂ +H₂

                                                                 д)  FeCl3

                                                                 е)   FeSO₄ + H₂ 

Задача: На сколько граммов увеличится масса железной пластинки, опущенной в раствор СuS0₄, если при этом на пластинке оказалось 20,8 г металлической меди?

Х г - 20,8 г

56 г — 64 г

Х = 18,2 г железа растворилось => m (Fе) увеличилась на 20,8 г-18,2 г = 2,6 г

ОТВЕТ : 2, 6 г.

12. Подведение итогов. Выставление оценок.

Д/З. § 6.5  стр.186 упр. 7 письменно,

13. Рефлексия учебной деятельности на уроке. 

1. Зафиксировать новое знание, полученное на уроке.
2. Оценить собственную деятельность на уроке.
3. Оценить учебную деятельность класса.
4. Зафиксировать неразрешенные затруднения как направления будущей учебной деятельности.
5. Обсудить и записать домашнее задание.

Литература:

1. Венецкий С. И. В мире металлов. М., 1988.
2. Габриелян О. С. Химия 9 класс, М.: Дрофа, 2010 Химия – 9 с. 76–82.
3. Денисова В. Г. Химия. 9 класс: поурочные планы по учебнику О. С. Габриеляна – Волгоград: Учитель, 2009.
4. Книга для чтения по неорганической химии. Под ред. В. А. Крицмана. М., 1979.
5. Мезин Н. А. Занимательно о железе. М., Металлургия, 1977.
6. Пузынина М. А. Занимательный час “Чудеса своими руками” Химия в школе. 1991. № 5. С. 66–67.