Методическая разработка урока "Его величество железо"

Разделы: Химия


"...На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей...
не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху,
а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла.

Цели урока:

1. Сформулировать общее представление об элементе железо как о двигателе прогресса и производства. Показать роль железа биогенного элемента в жизни человека и растений.

2. Рассмотреть электронное строение атома железа.

3. Дать общую характеристику его; изучить основные физические и химические свойства; рассмотреть важнейшие соединения железа; ознакомиться с применением железа.

Задачи урока:

1. Раскрыть особенности строения атомов элементов побочных подгрупп на примере железа.

2. Продолжить развитие памяти через работу с новыми понятиями, логического мышления через построение умозаключений, умения сравнивать, анализировать, делать выводы.

Оборудование: компьютер, мультимедийная установка, презентация, фрукты и овощи, содержащие железо. Железо, гвозди, скрепки, кнопки, иглы, пинцет, магнит, сульфат меди, соляная, серная, азотная кислоты, спиртовка, стеклянная палочка, тигель, фарфоровый треугольник, древесный уголь, порошок перманганата калия.

Тип урока: Изучение нового материала.

Технологии: технология развивающего обучение, информационно - коммуникативные технологии, игровая технология.

Ход урока

1. Организационный момент.

Без металлов немыслим современный уровень земной цивилизации. Посмотрите на периодическую таблицу: из представленных 80 являются металлами, причём каждый по своему удивителен и интересен. Тема сегодняшнего урока посвящена металлу, который нужно отгадать: Древние египтяне называли его вааспаре, что означает родившийся на небе. Древние копты называли камнем неба. В "Одиссее" Гомера рассказывается, что победителям вручали по куску этого металла и золота - самых дорогих металлов в те времена. Это металл мягкий, по его имени называется наш век.

2. Актуализация.

Как же начинался железный век?

Выступления учащихся с презентацией.

3. Железо как химический элемент.

4. Железный век продолжается.

А знаете ли вы:

  • Железо входит в состав метеоритов, падающих на Землю (Рис.1).

Рис.1 Фрагменты железного метеорита, содержащие около 92% железа.

  • Конец 18 и начало 19 века ознаменовались настоящим вторжением железа в технику. В 1778 г построен первый железный мост (Рис.2).

Рис.2 Первый в мире металлический мост (Великобритания)

  • 1788 г введен в строй первый железный водопровод.

  •  В 1818 г. в Англии строится каботажный парусник "Вулкан" из железа. (Отметим, однако, что первым судном из металла была карликовая подводная лодка "Тэртл", построенная в 1776 г. американцем Дэвидом Бушнеллом. Она имела медную обшивку на железных шпангоутах.)

  • Первый в мире железный пароход "Аароп Мэнби" грузоподъемностью 116 т. (1821 г).
  • В 1822 г. первый железный пароход "Аарон Мэнби" длиной 36 м с машиной в 80 л.с. прошел вниз по Темзе от Лондона, пересек Ла-Манш и затем по Сене пришел в Париж. Его корпус был изготовлен из листов толщиной 6,3 мм, а изнутри обшит деревом для защиты груза и "успокоения" пассажиров. Это английское судно развивало скорость 8-9 уз.
  • В 1834 г. произошел перелом в отношении судостроителей к железу как к судостроительному материалу. Этому способствовал случай: во время шторма на мель село английское железное судно "Гарри Оуэн" и несколько деревянных судов. Большинство деревянных судов разбилось, а железное получило лишь незначительные повреждения. Это было убедительным и веским доказательством преимуществ железного судна! С этого времени железное судостроение получает признание и к середине XIX в. утверждается безоговорочно.
  • В 1825 г в Англии начала действовать первая железная дорога. В 1889 г в Париже было завершено строительство стальной Эйфелевой башни, которая стала эмблемой столицы Франции.

Иглы из железа человек стал использовать более 2000 лет назад. Стальные иглы начали производить в 14 веке. Иглы долгое время изготовляли вручную. Чертежи машины для производства иголок создал еще Леонардо да Винчи, но делать такие машины начали только в 19 веке в Англии. Сейчас массовое производство иголок налажено только в 7 странах мира, так как это очень сложный процесс.

5. Главный металл.

В таблице трудно найти какой либо иной элемент, с которым так непрерывно связывалась жизнь всего человечества. Нет другого элемента, при участии которого проливалось бы так много крови, терялось бы столько жизней, происходило бы столько несчастий.

"В бою железо дороже золота" - гласит татарская пословица. И русские говорили: " При рати железо дороже золота. Железо и золотом добуду. Железо являлось основным орудием. Не даром копьё и щит, характерные принадлежности бога войны Марса .Железо верно служило Марсу. Более 90 процентов всех металлов, которые использовались в ВОВ приходится на железо. Железо главная составная часть чугуна и стали, а по их выплавке судят о мощности государства. Сколько этого металла было выброшено в снарядах, бом- бах, минах, гранатах! Миллион бомб сброшено фашистской авиацией на Сталинград. 5 декабря мы отмечаем 70 лет Битвы под Москвой. 7600 орудий и миномётов, 990 танков Т-34,677 самолётов защищали Москву. 203 дней и ночей сражались за Москву.

Но железо не только борьба, война; железо - металл созидания. Это основа всей металлургии.

6. Железо - это биогенный элемент. Он играет важную роль в жизни практически всех организмов.

В организме человека содержится 4-5 г железа, 65% железа является важной составной частью гемоглобина крови, участвует в переносе кислорода.

Железо входит в состав гемоглобина -красного пигмента крови.

Железо содержится в яблоках, картофеле, абрикосах, гречневой крупе.

В организм человека поступает вместе с пищей. В пищевых продуктах содержится 3-х валентное железо. А клетки кишечника пропускают только двухвалентное. Попав в кишечник, железо (3) восстанавливается в железо (2). Если человек плохо пережёвывает пищу железо (3) не восстанавливается и остаётся не доступным. На усвоение влияет состав пищи. Витамин С и фруктоза способствует усвоению. Но есть враги железа-это чай, кофе, яичные желтки. В их присутствии железо образует трудно-растворимые соединения. У человека, страдающего недостатком железа, развивается малокровие. Демонстрация продуктов, содержащих желез: гречка, овсянка, фруктах (как железо определить в яблоках?), черносливе, изюме, морской капусте, фасоли, петрушке.

Недостаток железа в организме нарушает снабжение клеток кислородом, что приводит к снижению иммунитета.

7. Выступление уч-ся, используя презентацию. (Демонстрация коллекции "Минералы и горные породы". (слайд 5)

Нахождение железа в природе:

Магнитный железняк(магнетит) Fe3O4  - 72% Fe

Красный железняк (гематит) Fe2O3 - 65% Fe

 

Лимонит  Fe2O3*nH2O - 60% Fe

Пирит FeS2 - 47% Fe

В минеральных водах: FeSO4 и Fe (HCO3)

В Республике Казахстан: Торгайский железорудный бассейн, и центральный Казахстан.

Курская Магнитная Аномалия.

Получение:

Восстановлением

  • Водородом FeO + H2 -> Fe + H2O
  • Алюминотермическим методом Fe2O3 + 2Al -> 2Fe + Al2O3
  • Угарным газом Fe2O3 + 4CO -> 3Fe + 4CO2
  • Электролизом FeCl2 -> Fe + Cl2

8. Выступление уч-ся, используя презентацию.

Физические свойства:

Блестящий серебристо-белый металл, плотность 7,87г/см2, Тпл=1539°C, твёрдость железа = 4,6, пластично, обладает магнитными свойствами.

9. Лабораторный опыт.

Химические свойства: чистое железо на воздухе устойчивое. На практике используют железо с примесями. Железо металл средней активности.

Активные металлы окисляют железо

2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3

Fe + S -> FeS (ОВР)

Раскаленные железные опилки сгораю в кислороде с образованием окалины

(3Fe +2O2 -> Fe3O4 (FeO*Fe2O3)

В сухой атмосфере железо покрывается защитной оксидной пленкой, её можно получить искусственно, прокаливая железо (воронёная сталь - не ржавеет).

Во влажном воздухе происходит ржавление железа: 4Fe + 6H2O + 3O2 > 4Fe(OH)3

C разбавленными кислотами HCl; H2SO4 реагирует с выделением водорода.

Fe +2HCl > FeCl2 + H2

С концентрированными кислотами (слайд 8)

2Fe + 6H2SO4 -> Fe2(SO4)3 +3SO2 + 6H2O

Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO +2H2O

С солями:

Железо восстанавливает менее активные металлы из их солей:

Fe + CuCl2 -> FeCl + Cu

10. Распознавание железа по свойствам (ролевая игра)

Куча металлических предметов.

1-й ученик: - Чем занимаешься?

2-й ученик: - Думаю, что же из этих предметов сделано из железа.

1-й ученик: - Это просто, железо притягивается магнитом, а цветные металлы такого свойства не имеют.

Достают магнит, и выбираю железный гвоздь из кучи.

1-й ученик: - А зачем тебе нужен был железный предмет?

2-й ученик: - Говорят, он проводит электрический ток, сейчас воткну в розетку и проверю, есть ли в ней ток.

1-й ученик: - Не вздумай этого делать, ведь железо проведет ток, и тебя ударит током!

2-й ученик: - А как оно проведет ток? За ручку что ли?

1-й ученик: - Эх, ты:Сергей Юрьевич на физике нам же рассказывал :. Железо имеет металлическую кристаллическую решетку, которая кроме атомов и ионов железа содержит, относительно свободно передвигающиеся электроны. При подключении источника питания, электроны начинают двигаться направлено в одну сторону, а что такое электрический ток -это направленное движение заряженных частиц. Поэтому металлы проводят электрический ток. Так что оставь свою затею и давай отгадаем загадки. За каждый правильный ответ, открываются 3 буквы в поговорке.

КУЙ ЖЕЛЕЗО ПОКА ГОРЯЧО!

  1. Как называется болезнь, когда не хватает организму железа? ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНАЯ АНЕМИЯ.
  2. Встречается ли железо в виде самородков? ДА
  3. Может ли железо падать с неба? МЕТЕОРИТЫ
  4. Красные клетки крови, содержащие железо? ЭРИТРОЦИТЫ
  5. Как свидетельствует в "Одиссее" Гомер, победителя игр, устроенных Ахиллесом, награждали куском : ЗОЛОТА и куском : ЖЕЛЕЗА.
  6. Какие степени окисления присущи железу? +2,+3
  7. Самые распространенные сплавы железа? ЧУГУН И СТАЛЬ.

11. Задача.

Какой объем угарного газа потребуется, чтобы восстановить железо, содержащееся в 960 т Fe2O3?

Пресс-конференция:

  1. Знатоки - химики отвечают на вопросы корреспондентов:
  2. Корреспондент журнала Хозяюшка: как чистить посуду, сделанную из чугуна, жести?
  3. Корреспондент журнала Наука и жизнь: известны ли интересные исторические факты, связанные с железом и его соединениями?
  4. Корреспондент газеты Народный доктор: есть ли металлы, представляющие опасность для здоровья человека?
  5. Корреспондент журнала Здоровья: используют ли металлы в медицине?

12. Итоги урока.

Письменно дайте ответ "да" или "нет" на вопросы:

  1. Железо расположено в главной подгруппе ПСХЭ
  2. На внешнем электронном уровне железа находится 2 электрона
  3. Железо проявляет переменную степень окисления.
  4. Медь активнее железа.
  5. Железо реагирует с солями всех металлов.
  6. Железо не реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами.
  7. Железо реагирует с водой при комнатной температуре.
  8. При взаимодействии железа с водой не выделяется водород.

13. Подведение итогов и выставление оценок.

14. Д\З. Дополнительная информация о составе и свойствах сплавов. Параграф 14. Упражнения 1-3

5.02.2012