Конспект урока химии в 9 классе «Железо. Нахождение в природе. Его физические и химические свойства, применение»

Ольга Свинтицкая
Конспект урока химии в 9 классе «Железо. Нахождение в природе. Его физические и химические свойства, применение»

Тема урока : «Железо, нахождение в природе. Его физические и химические свойства, применение».

Цель: на основе уже имеющихся общих знаний о металлах дать учащимся представление о железе, как химическом элементе побочной подгруппы. Рассмотреть важнейшие физические и химические свойства железа, его биологическую роль и применение.

Задачи:

Публикация «Конспект урока химии в 9 классе „Железо, Нахождение в природе, Его физические и химические свойства, применение“» размещена в разделах

• Средняя школа, 9 класс
• Средняя школа. 5-9 классы
• Физкультура, уроки по физической культуре
• Химия. Уроки химии
• Школа. Материалы для школьных педагогов
• Экология, экологическое воспитание, природа
• Темочки
• Конкурс для воспитателей и педагогов «Лучший конспект занятия (НОД)» декабрь 2018

Обучающие: формирование знаний учащихся о железе, как элементе побочной подгруппы, понятия о взаимосвязи строения атома со свойствами (физическими и химическими).

Развивающие: развитие умений исследовательской деятельности, умения добывать информацию из различных источников, сравнивать, обобщать, делать выводы.

Воспитывающие: продолжить воспитание положительной мотивации к предмету, правильной самооценки, чувства ответственности, убедить в необходимости привлечения средств химии к пониманию процессов, происходящих в окружающем мире.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, мультимедийная презентация, периодическая таблица Д. И. Менделеева, таблица растворимости веществ, ряд активности металлов, штатив с пробирками

Реактивы: железо (порошок, кнопки, растворы HCI, H2SO4, CuSO4,

Тип урока : урок изучения нового материала.

Методы и приемы обучения:

Проблемные, наглядные, объяснительно – иллюстративные, игровые, химический эксперимент.

Основные этапы урока :

Фронтальный опрос-беседа:

1. Какой раздел вы изучаете?

2. Какие металлы вы уже изучили?

3. Какой металл самый легкий?

(Литий.)

4. Какой металл самый тяжелый?

(Осмий.)

5. Самый распространенный на Земле металл.

(Алюминий.)

6. Если бы существовал приз за активность, то атомам какого металла его присудили бы?

(Цезия.)

7. Какой драгоценный металл является одним из самых лучших катализаторов для различных химических процессов?

(Платина.)

8. Какие металлы можно расплавить на ладони?

(Галлий, цезий.)

9. Без какого элемента-металла невозможна фотография?

(Серебро.)

10. Какой металл называют «металлом консервной банки»?

(Олово.)

Сегодня на уроке мы продолжим изучение этой большой и важной темы, и познакомимся ещё с одним, таким знакомым и одновременно незнакомым для вас металлом. Без знаний об этом металле не обходятся люди многих профессий: врачи, фармацевты, биологи, химики, физики, минерологи, геологи, агрономы, ветеринары, инженеры, повара, и список этот можно продолжать до бесконечности. О каком металле пойдёт речь сегодня на уроке вы унаете, отгадав загадку.

Очень древний я металл,

Счёт столетьям потерял.

Был нескромным я не в меру,

Тысячи лет до нашей эры.

А за блеск, мерцавший холодом,

Люди там платили золотом!

Я давно в названии века,

В организме человека.

Называют мной характер,

Из меня почти весь трактор.

Очень в яблоке полезно,

И зовут меня … (Железо).

Давайте вместе попробуем сформулировать тему урока, цель нашего урока и составим план, по которому мы будем изучать данный металл.

План урока :

История открытия железа

Положение в ПСХЭ

Нахождение в природе

Способы получения

Физические свойства

Химические свойства

Биологическая роль

Применение.

Отправляемся в путешествие за знаниями об этом удивительном веществе.

Станция «Историческая»

Железо – один из первых элементов человечества. Этот химический элемент хорошо изучен. Тем не менее, ученые не знают, кем и когда было открыто железо : слишком давно это было. Использовать железные изделия человек начал еще в начале 1 тысячелетия до н. э. У древних греков и египтян железо называли «небесным металлом». На Землю падают метеориты, состоящие в основном из железа. Самым крупным железным метеоритом является метеорит, найденный в 1920 году на юго-западе Африки весом 60 т. Метеоритное железо самородное. Железо обнаружено также на Марсе и на Луне. Самородное железо на Земле – редкость. Ядро Земли состоит из железа и никеля, но они не доступны для человека.

В народе о железе говорят : «Металл – и плуг в поле, и гвоздь в доме».

Станция «Адрес химического элемента»

Самостоятельная работа с ПСХЭ и тетрадью:

- Положите перед собой ПСХЭ Д. И. Менделеева.

- Под каким порядковым номером расположен х/э железо?

- Охарактеризуйте друг другу положение х/э железа в ПСХЭ Д. И. Менделеева.

Особенности строения атома железа :

- Чем отличается положение железа от положения раннее изученных металлов?

Давайте посмотрим, как это влияет на строение атома: как и положено элементу 4-ого периода, атомы железа имеют 4 энергетических уровня, но заполняется у них не последний, а предпоследний уровень. На последнем уровне так и остаётся 2 электрона. На предпоследнем уровне, который может вместить 18 электронов, у атома железа находится 14 электронов.

Следовательно, распределение электронов по уровням в атоме железа :

2, 8, 14, 2.

Электронная формула атома железа : 2е, 8е, 14е, 2е.

Поэтому железо относится к д-элементам.

Запомни!

Особенностью электронного строения элементов побочных подгрупп является заполнение электронами не последнего, а предпоследнего уровня.

А теперь, глядя на распределение электронов по энергетическим уровням, предположите возможные степени окисления железа.

? Какие свойства (окислительные или восстановительные) проявляют атомы железа?

! Подобно всем металлам, атомы железа проявляют восстановительные свойства.

? Какую степень окисления при этом будет проявлять железо?

! +2

Пояснения учителя: Железо – такой же восстановитель, как и другие металлы, однако, атомы железа при окислении отдают не только электроны последнего уровня, приобретая степень окисления +2, но способны к отдаче 1 электрона с предпоследнего уровня, принимая при этом степень окисления +3.

Станция «Геологическая»

По запасам в земной коре железо занимает 4 место среди всех элементов после O, Si, Al, 2-е среди металлов. Его содержание в земной коре около 5 %

А теперь, используя знания географии, давайте вспомним важнейшие минералы или руды железа.

Таблица 1. Важнейшие руды и минералы, содержащие железо.

Название минералов Химическая формула Содержание

Fe (%) Важнейшие месторождения

Магнетит (магнитный железняк) Fe3O4 до 72 Южный Урал (Магнитогорск, Курская магнитная аномалия)

Гематит (красный железняк) Fe2O3 до 65 Криворожский район (Украина)

Лимонит (бурый железняк) 2Fe2O3. 3H2O до 60 Крым (Керченские месторождения)

Сидерит (железный шпат) FeCO3 до 10 г. Братск

Пирит (железный колчедан) FeS2 до 47 Урал

У гематита имеется синоним – «кровавик»; он напоминает запекшуюся кровь, с характерной чертой красного цвета.

Бурый железняк называют «болотная руда». Дело в том, что происхождение залежей бурого железняка связано с железобактериями. Железобактерии развиваются, размножаются в прудах, болотах и даже водопроводных трубах. Для своего существования они усваивают энергию окисления соединений железа, растворимых в воде. Когда бактерии отмирают, гидроксид железа(III, который содержится в них, оседает на дно водоемов. Через некоторое время это приводит к образованию «болотных руд» (именно так возникло Керченское месторождение железных руд).

Все рассмотренные руды железа, кроме железного колчедана, используются в черной металлургии для получения чугуна и стали. А железный колчедан применяется для производства серной кислоты.

Вывод: железо в природе находится в виде соединений : руд и минералов, а самородное железо встречается очень редко. Наша страна занимает 1 место по запасам железных руд.

Станция «Практическая». Способы получения железа. Физические свойства.

Производство железа из руд началось в конце 1 тысячелетия до н. э. Бронзовый век сменился железным только тогда, когда человечество смогло поднять температуру пламени в печах до 1539 С – температура плавления железа. Металлическое железо выплавляли путем нагревания руды с древесным углем при высокой температуре.

2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2

Промышленное получение железа и его сплавов осуществляют в доменных печах.

Чугун и сталь – сплавы, основу которых составляет железо. Чугун получают из железной руды в доменных печах. Самая большая домна в Череповце. Это башня высотой с девятиэтажный дом.

Рассмотрите образец выданного вам металла, а также, прочитав 3 абзац на стр. 76 параграфа 14, опишите его физические свойства.

Физические свойства железа : Это серебристо-белый блестящий металл. Пластичный. Температура плавления 1539оС. Обладает способностью намагничиваться (демонстрация). Способен образовывать сплавы (чугуны и стали).

Чугун – сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5 % процентов углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно твёрже железа, хрупкий, не куётся а при ударе ломается.

Сталь – сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. Это очень твёрдый и прочный сплав.

Станция «Химическая». Химические свойства железа

Основываясь уже на изученных общих свойствах металлов я вам предлагаю предположить, какие химические свойства проявляет железо? С какими веществами оно будет реагировать? И поиграть в игру «Волшебный цветок». Вам необходимо сорвать все лепестки с формулами веществ, реагирующих с железом.

Fe

+2 +3 +2, +3

S, HCl, H2SO4, Cu2+ N2, Cl2, HNO3р O2, H2O

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.

1. 3Fe + 2О2 = Fe2О3 FeО (Fe3О4) Образуется смесь двух оксидов железная окалина.

2. 2Fe + Cl2 = 2FeCl3

3. Fe + S = FeS

На основе знаний о химических свойствах металлов вы предположили, что железо взаимодействует с кислотами и солями.

Но народная мудрость гласит: …доверяй, но проверяй; или лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

Поэтому я вам предлагаю провести химический эксперимент по исследованию взаимодействия железа с кислотами и солями. Для этого у вас на столах есть необходимое оборудование, реактивы и инструктивные карты (приложение 1)

4. Fe + 2HCl = 2FeCl2 + H2

5. Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

? Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо (Что это означает)

! Образуют на поверхности металла плотную, прочную оксидную плёнку

6. Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

Со всеми ли выданными вам веществами прореагировало железо?

Почему оно не вступило в реакцию с сульфатом алюминия?

На основании рассмотренных свойств какой можно сделать вывод?

Вывод: железо – восстановитель. Образует два ряда соединений: Fe+2 и Fe+3.

Станция «Биологическая»

Какова роль железа в жизни человека и растений?

В организме человека содержится около 5г железа. Около 70% железа сосредоточена в гемоглобине крови, который осуществляет перенос кислорода от органов дыхания ко всем другим органам и тканям.

Суточная потребность в железе составляет 0,02г. При недостатке железа развивается заболевание – анемия. Источник железа – это пища (самый богатый – печень, а также мясо, сухофрукты, зелёные листовые овощи, хлеб и мучные продукты). Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый цвет. Если белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, то вскоре смазанное место зеленеет.

Станция «Применение»

Посмотрите на иллюстрации, отражающие некоторые области применения железа и назовите их.

В настоящее время железо – это основа современной техники, с/х машиностроения, транспорта. Назовите предметы изготовленные из железа (швейные иглы, скрепки, батареи, гвозди, инструменты, ножницы (хранить в сухом помещении). Соединения железа : железный купорос, хлорное железо, оксиды железа используют для приготовления красителей, лекарств, катализаторов, магнитных материалов, составов, защищающих древесину от гниения. Термит используется для сварки стальных изделий, например, железнодорожных рельсов встык). Железный купорос используется при крашении тканей, для борьбы с вредителями. Железный сурик Fe2O3, охра – применяется как пигмент для приготовления красок

Вот и подошло к концу наше путешествие.

И конце нашего путешествия давайте поиграем в игру «Тайна в коробке»