Урок 9 класс &quot

Урок 9 класс "Железо и его соединения"
Цель: дать общую характеристику железу как химическому элементу побочной подгруппы и как простому
веществу; сравнить свойства важнейших соединений железа (II) и (III);
раскрыть значение железа в природе и жизни человека
ХОД УРОКА
Учитель химии: Прежде, чем сообщить тему сегодняшнего урока, я загадаю Вам загадку, а Вы должны
угадать, о чем пойдет речь на уроке.
Загадка:
Очень древний я металл,
Счёт столетьям потерял;
Наблюдатель египтянин,
Имя дал – «небесный камень»
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).
История открытия железа
В таблице д. И. Менделеева трудно найти какой-либо иной элемент, с которым так неразрывно связывалась
бы жизнь всего человечества. Нет в таблице другого такого элемента, при участии которого проливалось
бы столько крови, терялось бы столько жизней, происходило бы столько несчастий. Железо известно
людям примерно 5 тысяч лет. Первое железо, попавшее еще в глубокой древности в руки человека, было не
земного, а космического происхождения: оно входило в состав метеоритов, попавших на нашу планету. Не
случайно на некоторых древних языках оно именуется «небесный камень». Это было самородное железо,
оно всегда содержит примеси Ni, поэтому оно не поддается ковке в обычных условиях. Его следует
обрабатывать, как это не странно, только в холодном виде, а не разогретым, как обычное железо. Согласно
легенде, оружейники, которые не знали этого секрета и не сумели отковать из «небесного камня» меч для
бухарского эмира, были безжалостно казнены. Только много столетий спустя загадка металла с неба была
разгадана. В XVII оружие из никелистого железа появилось у индийского раджи. Были сабли из
уникального металла у латиноамериканского героя – легендарного Боливара и у российского царя
Александра I. Получение железа из руды с помощью сыродутного процесса было изобретено в Западной
Азии во 2-м тысячелетии до нашей эры. Период с IX–VII века до нашей эры, когда у многих племен
Европы и Азии развилась металлургия железа, получил название железного века, пришедшего на смену
бронзовому веку. У древних египтян железо ценилось так же высоко, как золото, и даже дороже. Недаром
железные лезвия, кинжалы, бусы находили в гробницах фараонов вместе с золотыми украшениями. Один
восточный деспот даже издал закон, под страхом смертной казни запрещающий, кроме него, носить
сделанные из этого металла украшения. Древнегреческий географ и историк Страбон писал, что в глубине
Африки жили племена, которые за слиток этого металла давали 10 слитков золота. В народе о железе
говорят: «Металл – и плуг в поле, и гвоздь в доме».
Нахождение железа в природе.
Самородное железо земного происхождения – это редчайший каприз природы (его еще называют
«теллурическим», от латинского слова «теллус» – земля). Такое железо получается в уникальных
геологических условиях – там, где потоки расплавленной лавы, богатой оксидом железа, на пути своего
извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. И уголь восстанавливал железо до очень
чистого металла, так же, как это происходит в доменных печах.
Железо – один из самых распространенных на земле элементов: на его долю приходится около 4,2% массы
земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов) . Это очень много: оно весит ученые
подсчитали 755000000 миллиардов тонн, но доступно человеку лишь малое его количество. Известно
большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красные
железняки (руда гематит, Fe2O3; содержит до 70% Fe), магнитные железняки (руда магнетит, Fe3О4;
содержит 72,4% Fe) , бурые железняки (руда лимонит Fe2O3 · nH2O)
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).
В природе встречаются также большие месторождения пирита FeS2(другие названия — серный колчедан,
железный колчедан, дисульфид железа и другие), но руды с высоким содержанием серы пока
практического значения не имеют. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. В
морской воде 1 · 10–5 — 1 · 10–8% железа и очень много его в рассеянном состоянии. Железноводск – это
минеральный источник, содержащий соли железа.
Учитель: В нашей стране железные руды находятся на Урале. Магнитогорск – магнетит, Уральские горы,
горы Южной Сибири, западной и восточной Сибири, на Дальнем востоке, Европейский север, Центральное
Черноземье, Халиловское месторождение.
Уникальное месторождение железных руд (магнетита) – это Курская магнитная аномалия. Железа здесь по
крайней мере вдвое больше, чем во всех месторождениях мира, вместе взятых. Его запасов может хватить
на многие столетия. Многие месторождения КМА расположены глубоко и их нужно осваивать. У КМА
огромное будущее.
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.
Краткий вывод по положению в ПСХЭ и строения атома железа: железо – d-элемент, и наиболее
устойчивые его соединения со степенью окисления +3, т. к. данный ион Fe3+ имеет наиболее устойчивый
d-подуровень (5e–), а соединения Fe+2 устойчивы в кислой среде
Железо как простое вещество. Физические свойства железа
Справка (учитель): Чистое железо – мягкий металл, ножом, сделанным из него не обстругаешь деревянную
палочку. Железо, с которым имеет дело техника – это, как правило, не химически чистый металл. Оно
содержит примеси и поэтому отличается по свойствам от чистого железа. Главная примесь – это углерод.
Вывод: Химический элемент железо существует в виде 3-х аллотропных модификаций: ; по физическим
свойствам чистое железо – очень мягкий металл, химически активное, при взаимодействии с сильными
окислителями образуются соединения Fe+3, а более слабыми +2.
Получение железа в промышленности и его применение
– Каковы способы получения железа в промышленности? Каков химизм этих процессов?
– Каким способом получают очень чистое железо? (Карбонильным – 99,999%)
Учитель: Чистое железо способно быстро намагничиваться и размагничиваться, поэтому его применяют
для изготовления сердечников трансформаторов электромоторов, электромагнитов и мембран микрофонов.
Больше всего на практике используются сплавы железа – чугун и сталь. Примерно 90% всех используемых
человечеством металлов — это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире очень много,
примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлах. Сплавы на основе железа
универсальны, технологичны, доступны, дёшевы. Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.
– Обратимся к справочной таблице «Сплавы». Чем отличается чугун от стали?
– Какие бывают виды чугунов, сталей? (Демонстрация коллекции сплавов на основе железа)
Вывод: Способы получения железа: прямое восстановление, карбонильный метод, доменный процесс,
кричный способ, мартеновский способ, конверторный способ, электротермический и термитный способы.
Очень чистое железо получают прямым восстановлением и карбонильным способом. На НЛМК чугун и
сталь получают доменным и электрохимическим способом.
Соединения железа(II), (III): оксиды, гидроксиды, соли приведите формулы
Значение железа в природе и жизни человека
1. Соединения железа жизненно важны для всех живых организмов. Биохимики открыли важную роль
железа в жизни растений. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Растения,
выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья, т. е у них не происходит
фотосинтеза и они заболевают хлорозом (хлорофилл не образуется). Так от одной и той же причины —
наличия железа в соках и тканях — весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека.
2. Без железа была бы невозможна жизнь животного мира планеты, т. к. гемоглобин – железосодержащий
красный пигмент (белок крови) – осуществляет транспорт кислорода от органов дыхания к тканям, и
углекислого газа от тканей к органам дыхания. (Слайд № 12 (Приложение 1).
В организме взрослого человека содержится 4–7 г железа, 75% которого входит в состав гемоглобина (в 1
л крови — около 450 мг железа). Кроме гемоглобина, железо также содержится в мышечном белке —
миоглобине и во многих ферментах. Какая-то часть железа (около 1%) постоянно циркулирует в плазме—
жидкой части крови. Главное «депо» железа — печень: здесь у взрослого мужчины может быть запасено до
1 г железа, а также костный мозг и селезенка. Небольшая доля железа расходуется на рост покровных
тканей организма—кожи, ногтей. Оно входит в состав пигмента, окрашивающего волосы.
3. Суточная потребность человека в железе (6–20 мг) в зависимости от при интенсивной мышечной
деятельности. В организм железо поступает с пищей. Железом богаты мясо, печень, яйца, хлеб, шпинат,
свекла и другие. Организм усваивает только 10—20% железа от суточной потребности. Зато сахар и
аскорбиновая кислота повышают усвоение железа.
При недостатке железа в организме развивается железистая анемия (малокровие), характеризующаяся
снижением содержания гемоглобина в крови. Кроме того, нарушается и функция пищеварительных желез,
нервной системы, мышечного аппарата. Нехватку железа устраняют приемом специальных лекарственных
препаратов, а также увеличением в пищевом рационе, например, гречихи и яблок. Препараты железа
применяются и как общеукрепляющие средства.
Вопрос: Какие продукты богаты железом?
Задача: Ежедневный прием железа с пищей составляет в среднем 23 мг. Сколько надо съесть яблок, чтобы
пополнить суточную норму железа?
Токсичность железа
Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсичное действие, т. е отравление. У человека
появляются рвота, боли в животе, ощущение жара, снижение артериального давления, цианоз
(синюшность), резкое снижение свертываемости крови, поражение печени. При вскрытии обнаруживаются
кровоизлияния и диффузный некроз (омертвление) слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта,
массивные некрозы (омертвление ткани) печени. В связи с высоким содержанием железа в пищевом
рационе отмечают сидероз печени, селезенки и связанные с ними случаи остеопороза (разрежение костного
вещества) позвонков.
При отравлениях соединениями железа необходимо выпить “яичное молоко” (белок 3—4 сырых яиц
взбить в 0,25 л молока) и через несколько минут вызвать рвоту. Промыть желудок водой с добавлением
активированного угля, соды, крепкого чая.
Железо занимает пятое место по уровню токсичности после ртути, свинца, кадмия и мышьяка в
окружающей среде. Соединения железа(II) токсичнее соединений железа (III). Вдыхание пыли, содержащей
железо приводит к заболеваниям легких, сердечно-сосудистой дистонии, к снижению секреции желудка,
изменению состава крови, возникновению стоматита, гастрита. Ионы тяжелых металлов, содержащиеся в
водоемах, растениях, не только причиняют вред здоровью человека, но и разрушают его генофонд.
В заключение загадки:
А) Я известен с давних пор и имею спрос,
Опусти меня в раствор – медный купорос.
Изменить хочу я соль, ну-ка, выйди, соизволь!
Удивительный момент: стал другим раствор!
Вытесняю элемент, не вступая в спор.
На меня взгляни, ответь. Начинаю я ржаветь.
– Какой это металл? (Железо)
Б) От дождя я не ржавею
Не ломаюсь, не темнею.
Как алмаз, в бою крепка,
Как лозиночка, гибка.
Если крепко закалюсь —
Никогда не отступлюсь.
Буду дерево пилить,
Резать ткань, металл сверлить,
Научусь всему свободно!
Все могу, на все пригодна —
На педаль и на пищаль,
На скрижаль и на медаль.
Такова моя мораль!
Дальше — мой автограф: …. (Сталь)
В) Он идет на сковородки да узорные решетки,
Он совсем-совсем неловок, невоспитан и нековок ...
Он ломается, как лед и тяжел, как бегемот.
Но не врун и не болтун работяга наш – …. (Чугун)
Индивидуальное задание: Составить кроссворд о металлах.