Химия 11класс Тема «Железо: химический элемент и простое вещество.

Химия 11класс
Тема «Железо: химический элемент и простое вещество.
Соединения железа и их практическое применение»
Цель: повторить, систематизировать и углубить знания учащихся о железе, как элементе
побочной подгруппы, его соединениях и их практическом применении.
Задачи: - создать условия для изучения учащимися физических и химических свойств железа
на основе строения его атома;
- закрепить знания о физических и химических свойствах металла, нахождении в
природе, обоснованных областях применения;
- акцентировать внимание школьников на возможности интеграции курсов химии,
литературы, истории, биологии;
- развивать умение осуществлять самостоятельную деятельность и воспитывать
культуру умственного труда.
Метод обучения: проблемный.
Организационные формы: беседа, самостоятельная работа, практическая работа.
Средства обучения: маршрутная карта, инструкции, химическое оборудование.
Демонстрационное оборудование: таблицы, демонстрационный штатив, перекись
водорода 3%, мясной фарш, пробирка.
Оборудование на столах учащихся: Сульфат железа ( ) (свежепрготовленный), хлорид
железа ( ), гироксид натрия, гексацианоферрат ( ) калия, гесацианоферрат ( ) калия, роданид
калия, 8 пробирок, штатив для пробирок, цветные карандаши (фломастеры).
Подготовка к уроку: Сообщения готовят учащиеся по темам:
- «Из глубокой древности»;
- «Металлы и небесные тела»
- « История железноделательного производства в г. Каменск-Уральском».
На доске обозначен план изучения материала: Маршрутная карта с названиями станций.
1. Мотивация. Актуализация знаний.
Сегодня путешествуя по станциям мы с вами, должны узнать ещё много нового, о хорошо нам
известном веществе железе и его соединениях. Эпиграфом для этого урока является …. .
«Человек не может обойтись без металлов…
Если б не было металлов, люди
влачили бы самую омерзительную и
жалкую жизнь среди диких зверей.»
Георг Агрикола, 1556 г.
Эту мысль мы с вами будем доказывать в течении урока. Ну а девизом урока для нас будут
слова «Единственный путь к знанию – это деятельность» Б.Шоу
В тетрадях записали число и тему урока. Итогом нашего с вами урока будет своеобразная
страница в энциклопедии химических элементов о железе. Итак, в путь .
2.Изучение нового материала
1 станция. «Историческая» (5мин.)
Русское название хим. элемента железа связано, по-видимому, с санскритским корнем «жель»,
означающим «блестеть», «пылать».Железный век пришёл на смену бронзовому во 2
тысячелетии до н. э., а известно оно было очень и очень давно… Выступления учащихся по
темам:
- «Из глубокой древности»;
- «Металлы и небесные тела»;
- «Истрия железноделательного производства в г. Каменск – Уральском». (Смотри
приложения 1,2,3.)
Перелистываем эту страницу.
У каждого химического элемента есть свой «дом», свой «адрес».
2 станция.
«Визитка химического элемента» (5мин)
Положение в ПСХЭ –устно.Схема строения атома, электронная и формула графическая
формула на доске. Железо является элементом, т.е. переходным - так называют элементы с
валентными электронами. В атома - элементов заполняются электронами внутренние
подуровни, а - орбитали внешнего уровня обычно уже заполнены. Это означает, что каждый
новый электрон, добавляемый в электронную оболочк - элемента, попадает не на внешний
энергетический уровень, а на предшествующий ему внутренний. Все - элементы являются
металлами.
Как вы видите в 8гр. побочной подгруппе 3 элемента; это так называемая триада. После
внимательного прослушивания об этой триаде, сделайте запись в тетрадь о значении железа.
Выступление учащиеся (Приложение 4)
3 станция.
«Свойства железа - простого вещества»(7 мин.)
Открываем в ваших учебниках стр. 249-251, начиная с абзаца «Как вам известно…» изучая
его, выписать с какими веществами вступает во взаимодействие железо. (Кузнецова Л.М.
Химия. 10 (11) кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Мнемозина, 2003.)
В тетради осуществляется запись по плану.
Химические свойства железа.
1. С неметаллами (фтор, бром, кислород)
2. С кислотами (особенности взаимодействия)
3. С водой при нагревании4 станция. «Соединения железа»
Уравнения, иллюстрирующие химические свойства учащиеся составят дома.
Железо образует два ряда соединений со степенью окисления е+2 и е+3. Познакомимся с
этими соединениями железа. Открываем учебник страницу 253., записываем формулы
оксидов и гидроксидов в тетрадь. Цвет оксида железа 3 валентного вам хорошо знаком – это
ржачина.
- Каков характер этих оксидов? (основные оксиды)
5 станция «Лабораторная» (10 мин.)
Итак, как вам стало известно, что железо образует 2 иона.
- Как называются реакции определяющие вещества? (качественные).
Сейчас проведём лабораторную работу по определению ионов железа.
Инструктаж по технике безопасности.
Знакомство с оборудованием. Листы с инструкцией подпишите. Оформление работы вы
будете осуществлять на них. Работаем в парах.
Жил был художник один. Домик имел и огромное количество красок. Но вот однажды
закончились у него самые ходовые краски. Остались только пустые ведёрки. Очень
расстроился художник. Где взять краски? Вы сможете помочь художнику и получить краски.
Для этого вам необходимо проделать некоторые опыты, согласно выданной вам инструкции.
Проведение лабораторной работы. Уравнения протекающих реакций записать в аналогичной
таблице на скрытой доске для последующей самопроверки после окончания лабораторной
работы. Инструкция в приложении 5.
Вывод по лабораторной работе осуществляется при раскрашивании картины художника.
3. Закрепление знаний и контроль усвоения знаний
6 станция «Вместе разберёмся»
1. Прочитайте задание «Приключение с господином Ферром» (задание на партах).
Уставший господин Ферр пришел домой. Не успел он стряхнуть с себя металлическую пыль,
как неожиданно к нему влетел Кисли и предложил создать совместное предприятие. Зная его
коварный нрав, Ферр категорически отказался вступать с ним в контакт, но тут явилась
очаровательная Аква и настолько легко вошла в доверие к Ферру, притупив его бдительность
и осторожность, что Ферр не заметил, как Кисли вместе с Аквой овладели ситуацией. Ферр
стал покрываться бурым налетом и выпадать в осадок. Так бы и пропал наивный Ферр, если
бы на помощь не пришел Верный Газ, который заставил Ферра как следует прогреться, а затем
постепенно восстановил его до прежнего состояния.
Вопрос:
Постарайтесь узнать героев рассказа, под именами которых зашифрованы
вещества.
Расскажите, о каких химических превращениях идет речь? Напишите соответствующие
химические реакции.
2. По распространённости железо занимает 2 место после алюминия среди металлов, 4 среди
всех элементов. Обратите внимание на второе задание( на партах учащихся).
Металлы побочной подгруппы.
Железо.
Антропогенные источники: сточные воды и шламы металлургического, химического,
нефтехимического, фармацевтического, лакокрасочного, текстильного производств; коррозия.
Биологическая роль. Содержание железа в организме составляет 0,01%. Физическая роль
железа обусловлена его способностью образовывать различные комплексные соединения с
молекулярным кислородом, серой, азотом. Железосодержащие белки выполняют различные
жизненно важные функции: гемоглобин транспортирует кислород от легких к тканям всех
органов, миоглобин запасает его в мышцах в связанном виде, цитохромы обеспечивают
тканевое дыхание. Железо участвует и в построении клеточного ядра.
Токсическое действие. Соединения железа(11) более токсичны, чем соединения железа(111).
Вдыхание пыли, содержащей соединения железа, приводит к заболеванию легких, сердечно –
сосудистой дистонии, к снижению секреции желудка, изменению состава крови,
возникновению стоматита, гастрита.
Каково количество железа в организме человека? А какова его роль? Какая русская народная
пословица характеризует роль железа в организме человека? (Мал - золотник да дорог).
Совершенно верно. Любое кровотечение приносит неприятность и нужно знать как его
остановить. В вам поможет перекись водорода.
-Демонстрация
Разложение пероксида водорода каталазой крови.
В цилиндр наливают 10-15мл 1% раствора пероксида водорода и добавляют к мясному
фаршу. Наблюдают бурное выделение кислорода: жидкость вспенивается, и пена заполняет
весь цилиндр. Этот опыт демонстрирует одну из биологических функций железа. По
химической природе каталаза – геминовый фермент, содержащий железо.
Этот способ поможет остановить кровотечение из носа и капиллярное.
3. Как вы знаете из жизненного опыта значение железа достаточно велико и скорее всего не
уменьшится. Поэтому взаимодействие этого металла с окружающей средой неизбежно.
Сообщение учащихся «Железо и окружающая среда». (Приложение 6)
4. Подведение итогов
7 станция «Конечная»
Вернёмся к теме сегодняшнего урока.
- Как считаете, достаточно ли вы сегодня узнали, чтобы составить статью о железе в
энциклопедию о химических элементах.
- Удалось ли нам доказать слова Георга Агриколы. Свой ответ подтвердите примерами из
материалов сегодняшнего урока.
- Почему железо в природе находится в связанном состоянии?
Ваше домашнее задание:1. Дополнить конспект урока уравнениями химических реакций.
2. §37,38.
Приложение 1
«Из глубокой древности»
1. Древние египтяне называли его «вааепере», что означает « радившееся на небе».
2. Древние копты называли его «камнем неба».
3. Изделия из него ценились дороже золота. Среди сокровищ египетских пирамид, где
золота очень много, ученые нашли несколько украшений из этого металла. Только очень
богатые люди могли иметь изготовленные из него кольца или броши. Один восточный
деспот даже издал закон, под страхом смертной казни запрещающий всем, кроме него,
носить сделанные из этого металла украшения.
4. Древнегреческий географ и историк Страбон писал, что в глубине Африки живут
племена, которые за слиток этого металла дают 10 слитков золота.
5. В «Одиссее» Гомера рассказывается, что победителям в спортивных состязаниях вручали
кусок этого металла и кусок золота – самые большие в те времена драгоценности.
6. Алхимики считали его настолько неблагородным металлом, что им заниматься не стоит.
7. Это очень мягкий металл. Ножом, сделанным из него, не обстругаешь деревянную палку .
По имени этого металла называется наш век.
Приложение 2
Металлы и небесные тела
Издавна люди занимались поисками связи между металлами и небесными телами. Многие
считали, что семь небесных тел состоят из металлов, конечно же, отчасти это не так. Тогда
считали: Солнце – золото, Луна – серебро, Марс – железо, Меркурий – ртуть, Юпитер – олово,
Венера – медь, Сатурн – свинец. Даже известный русский революционер, учёный – химик,
академик Н.А.Морозов написал:
Семь металлов создал свет
По числу семи планет
Дал нам космос на добро
Медь, Железо, Серебро.
Злато, Олово, Свинец
Сын мой! Сера – их отец
И спеши мой сын узнать:
Что им ртуть родная мать.
Серебро
Ртуть
Медь
Золото
Железо
Приложение 3
Из хроники строительства Каменского Чугунолитейного завода
8 февраля 1700 года из Москвы в Каменский завод выезжают управитель Иван Астраханцев и
плотинных дел мастер Ермолай Неклюдов. (В скобках указаны даты по новому стилю)
16(27) февраля началась подготовка к строительству.
28 февраля (11марта) из Москвы в Каменский завод Выезжают «станочного дела к ружью» 4
мастера с семьями. Им поручено делать на государственном заводе ружейные станки и
обучать мастерству других ремесленников. Оружейники были монастырскими крестьянами из
Суздаля. (В последствии от идеи изготовлять в Каменске ручное огнестрельное оружие
отказались в пользу производства чугунных пушек.)
В феврале же приказчик Каменского завода Иван Астраханцев шлёт грамоту тобольскому
воеводе князю Черкасскому: «…Угольный мастер не может один поспеть с заготовкой угля
для домны и молотовых». Воевода в ответ отправляет распоряжение верхотурскому воеводе:
«Снять Пашку Иванова, который там без дела живёт, и отправить на Каменский завод»
В марте из Москвы для работы на заводе отправлены доменные мастера и подмастерья,
горновой мастер, меховой, угольные, молотовые, пушечные мастера.
Быль о чуде на реке Каменке
«…Через дорогу от острога (Колчеданского) стояло до пятка лочуг хлеборобов, которые
снабжали хлебом камнетёсов в остроге. В зимние дни они промышляли на лося, рыбу и
пушного зверька около речки Каменки (Железнянки), где таёжные берега были завалены
сосновым буреломом, под которым плодились семейки куницы, бобров, соболей. Охотники
для ночлега смастерили зимовье, в котором сложили печь из бурого камня, который глыбами
лежал близ речки, вымытый водой. Печь топили сухостоем, и в одно январское утро верх
перемычки рухнул, чугунная лава вышла из печи и застыла в плиту. Эта несчастная плита
наделала много шуму, который дошёл до Иссака. Плита увезена была по его приказу в
пустыню Далмата, и кузнецы превратили её в железо, которое в пробе оказалось очень
изячным».
Приложение 4
8 группа.
Под призывный звон кольчуги
О железе, как о друге,
Каждый вспомнит и не раз.
Сколько силы в нем сокрыто:
Вилки, чайники, корыто,
И ведро, и даже таз.
Инструменты и машины,
Сталь, чугун оно дает,
Потому, не без причины,
Его очень уважает
Весь химический народ.
Чинно шествует триада,
Врозь и вместе, свойств – громада
На кого ни погляди.
Осмий, платина и родий
Да иридий в том же роде,
Но железо – впереди.
В клетках и морских глубинах,
Жизнь дает гемоглобину,
Кислород в крови храня.
Все сидящие здесь в зале
Вряд ли бы существовали,
Если б не было железа,
Если б не было его.
Приложение 5
Лабораторная работа «Качественные реакции на ионы железа»
Реактивы и оборудование: Сульфат железа (II) (свежеприготовленный), хлорид железа (II),
гидроксид натрия, гексацианоферрат (III)калия (жёлтая кровяная соль), гексацианоферрат (II)
калия (красная кровяная соль), роданид калия, 8 пробирок, штатив для пробирок, цветные
карандаши (фломастеры).
Ход работы:
Исследуйте, как изменится цвет некоторых растворов при смешивании их друг с другом. Для
этого к растворам солей
и
растворы щелочей, желтой кровяной соли, роданида
кальция.
Катионы
Анионы
OH-
[Fe(CN)6]4-
[Fe(CN)6]4-
CNS-
Fe2+
Итак, вы наполнили ведерки красками?
Молодцы. А теперь составьте для художника «рецепты» красок. Для этого
заполните таблицу 2.
Уравнения реакций
Сокращенное ионное
Fe+2+ 2OH-= Fe(OH)2
Полное ионное
Молекулярное
3Fe+2 + 2K[Fe(CN)6]2
4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]
Fe4[Fe(CN)6]+ 12KCl
=
Fe+3+3OH- = Fe(OH)3
Приложение 6
«Металлы и окружающая среда» Металлолом
Материал: железо и чугун.
Ущерб природе: соединения железа ядовиты для многих организмов. Куски металла могут
травмировать животных.
Вред человеку: вызывает различные травмы.
Пути разложения: под действием растворённого вводе или находящегося в воздухе кислорода
медленно окисляется до оксида железа (ржавчины), который в некоторых условиях(кислые
воды) растворяется.
Конечный продукт разложения: порошок ржавчины или растворимые соли железа.
Скорость разложения: на земле – 1мм в глубину за 10-20 лет, в пресной воде – 1мм в глубине,
в солёной воде – 1 мм в глубину за 1-2год.
Способ вторичного использования (в больших масштабах): переплавка.
Наименее опасный способ обезвреживания (в любых масштабах): вывоз на свалку или
захоронение.
Продукты, образующиеся при обезвреживании: оксиды или растворимые соли железа.