Методические особенности изучения темы "Железо" на уроках химии в средней школе

Ребята! Сегодня мы с вами отправимся в далёкое путешествие, чтобы познакомиться с Пришельцем из космоса. А какой металл считается Пришельцем? Почему его так назвали? Во время путешествия нам предстоит сделать несколько остановок по требованию.

II. Первая остановка “Космическая” (появление железа на Земле). Сообщение ученика.

Знакомство человека с железом произошло в давние времена. Есть основания полагать, что образцы железа, которые держали в руках первобытные люди, были неземного происхождения. Входя в состав некоторых метеоритов - вечных странников океана Вселенной, случайно нашедших приют на нашей планете, - метеоритное железо было тем материалом, из которого человек изготовил впервые железные изделия. Железо в самородном состоянии встречается на земле главным образом в виде метеоритного, “космического” железа.

- 18 октября 1916 года вблизи с. Богуславки Дальневосточного края наблюдали падение метеорита, два его осколка весили по 256 кг.

- 1920 год - Юго-Западная Африка, метеорит “Гоба” весом около 60 тонн.

- 30 июня 1908 г. упал знаменитый Тунгусский метеорит весом 50 тыс. тонн.

III. Вторая остановка. “Составление визитки для железа как химического элемента” (работа в парах).

Учитель: Работая с Периодической таблицей химических элементов, составьте визитную карточку для железа по алгоритму:

Порядковый номер:

Период:

Группа:

Подгруппа:

Электронная формула:

(После работы в парах на экране появляется слайд № 1 “Визитная карточка”), учитель выслушивает ответы учащихся.

? Исходя из строения атома железа, определить его валентные электроны.

Учитель. Железо имеет 8 валентных электронов (два из них на 4s- и шесть на 3d-АО). Однако валентность 8 для железа не характерна; неустойчивы и соединения с шестивалентным железом, например производные железной кислоты H2FeO4, являющиеся сильнейшими окислителями. Обычно железо проявляет валентности равные двум и трем и соответствующие степени окисления.

? Какими свойствами обладает железо как простое вещество?

(Учитель предлагает совершить следующую остановку).

IV. Третья остановка “Физические свойства”( работа в парах). Учащиеся работают с учебником, справочной литературой и записывают в тетрадь характерные физические свойства:

Цвет:

Металлический блеск:

Твердость:

Пластичность:

Теплопроводность:

Электропроводность:

Плотность:

Температура плавления:

Железо - серебристо-белый или серый металл, твердый, с высокой пластичностью, теплопроводностью и электропроводностью, плотность его равна 7,87 г/см3, тугоплавкий-1540?С. Это самый распространенный химических элементов в природе. В земной коре его массовая доля составляет 5,1%.

Учитель проверяет выполненную работу в виде беседы с классом.

? Какими ещё свойствами обладает железо?

Учитель. Да, в отличие от других металлов, железо способно намагничиваться, оно обладает ферромагнетизмом.

Демонстрация опыта: намагничивание железных опилок.

? Какова активность железа?

Учитель обращает внимание учащихся на электрохимический ряд напряжения металлов. Для того, чтобы узнать активность железа по отношению к другим веществам, мы совершаем с вами очередную остановку.

V. Четвёртая остановка. Экспериментальная. “Химические свойства железа”.

Учитель. Железо взаимодействует как с простыми, так и сложными веществами. Предлагаю вам провести эксперименты с серой, соляной кислотой, сульфатом меди, объяснить свои наблюдения и составить уравнения химических реакций.

? Чем является железо в данных уравнениях реакций? (На экране появляется второй слайд).

1.                Fe + S = FeS

2.                   Fe + 2HCI = FeCI2 + H2

3.                Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Fe0 - 2e = Fe+2 (восстановитель)

? Что вы наблюдали при проведении третьей реакции? (Железо вытеснило медь из раствора сульфата меди).

? Действует ли вода и кислород на железо?

Учитель. При обычных условиях вода не действует на железо, однако, в присутствии кислорода протекает следующая реакция: (на экране появляется слайд №3)

Fe(OH)3 - гидроксид железа (III) - основная часть ржавчины. Для протекания данной реакции необходимо одновременно присутствие воды и кислорода, в противном случае коррозия так и не наступит. Известно, что в течение многих столетий стоит знаменитая железная колонна в столице Индии Дели. Почему? (Там сухой воздух).

Учитель. Предлагаю учащимся провести опыт: реакцию обмена между сульфатом железа (II) и гидроксидом меди, записать уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде (на экране появляется слайд № 4).

Учитель предлагает учащимся вновь вернуться к полученному осадку и посмотреть на изменение цвета.

? Как изменился цвет осадка? Что произошло?

Учитель. Соединение железа двухвалентного неустойчиво и окисляется, превращаясь в соединение железа трехвалентного бурого цвета (слайд № 5).

? Может вытеснять железо водород из воды?

Да, может, но только при сильном нагревании (запись на доске).

Fe + H2O = FeO +H2

Fe0 - 2e = Fe+2 - восстановитель - окисление

2H+ + 2е = Н2 - окислитель - восстановление

? Какие два оксида образует химический элемент железо? (FeO и Fe2O3)

? Какими свойствами они обладают? (Основными).

При окислении железа в высокотемпературном режиме образуется железная окалина:

3 Fe +2O2 = Fе 3O 4

Учитель. Что вы узнали во время данной остановки? Какими свойствами обладает железо как простое вещество? Сделайте вывод.

VI. Остановка № 5. “ Подумай!” (слайд № 6).

(Письменная работа, в результате которой учащиеся должны написать возможно протекающие реакции).

VII. Остановка № 6. “Значение железа” (сообщение ученика)

Биохимики раскрывают огромную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав гемоглобина, железо обуславливает красный цвет этого вещества, от которого, в свою очередь, зависит цвет крови. В организме взрослого человека содержится 3 г железа, из них 75% входят в состав гемоглобина, благодаря которому осуществляется важнейший биологический процесс - дыхание. Железо необходимо и для растений. Оно участвует в окислительных процессах протоплазмы, при дыхании растений и в построении хлорофилла, хотя само и не входит в его состав.

Железо издавна применяется в медицине для лечения малокровия, при истощении, упадке сил.

Железо - основа всей металлургии, машиностроения, железнодорожного транспорта, судостроения, грандиозных инженерных сооружений - от башни Эйфеля до ажура железнодорожных мостов. Все, все - начиная от швейной иглы, гвоздя, топора и кончая паутиной железных дорог, плавающими крепостями - авианосцами и линкорами - и огнедышащими домнами, где рождается само железо, - состоит из железа. Железо - это металл созидания!

YIII. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Учитель. В завершении путешествия поделитесь своими впечатлениями. Для этого допишите предложения, посвященные сегодняшнему уроку:

Сегодня я узнал (а)______________________________________

Я удивился (лась)_______________________________________

Теперь я умею _________________________________________

Я хотел (а) бы __________________________________________

Домашнее задание

3.2 Задачи

Важную роль в процессе подготовки к экзамену по химии играют задачи. Их решение способствует неформальному усвоению теоретического курса. Они включаются в экзаменационные билеты. При этом мы будем рассматривать некоторые наиболее типовые задачи с решениями [5, 11, 12].

1.Почему применение чистого железа ограничено?

Ответ Чистое железо достаточно легко корродирует, поэтому его надо каким-то образом защищать от коррозии- либо покрывать защитным покрытием, либо применять в виде сплавов.

2.                 Составьте уравнения реакций железа с простыми и сложными веществами. Покажите переход электронов и поясните, что окисляется и что восстанавливается

3. Требуется скрепить железные детали. Какими заклепками следует пользоваться — медными или цинковыми, чтобы замедлить коррозию деталей? Ответ обоснуйте.

Ответ: Если скрепить железные детали медными заклепками, то процесс электрохимической коррозии железа усилится, поскольку медь — менее активный металл, чем железо. Поэтому надо пользоваться цинковыми заклепками, которые замедляют коррозию железа. При этом сами заклепки буду корродировать быстрее, чем в отсутствие железа.

4.                Вычислите массовые доли железа в соединениях: , , . В каком из этих соединений массовая доля железа наибольшая?

5.                Минерал содержит 72, 36% железа и 27, 64% кислорода. Определите формулу минерала.

6.                Сколько граммов сульфата железа (II) можно получить при растворении 140г железа в разбавленной серной кислоте?

7.                Сколько граммов гидроксида железа (III) можно получить при взаимодействии 120г гидроксида натрия с избытком хлорида железа (III)?

3.3 Тесты

1.Хлорид железа (II) получают реакцией:

а)

б)  +

в)

г)

2.Какова электронная конфигурация атома железа

а)

б)

в) +

г)

3. С какими из указанных веществ реагирует железо

а)  +

б)

в) +

г)

4. Взаимодействие соляной кислоты с оксидом железа (II) относится к реакции:

а) разложения

б) соединения

в) замещения

г) обмена +

5.                О простом веществе железо идет речь в выражении

а) железо входит в состав стали

б) железо входит в состав ржавчины

в) железо входит в состав железного купороса

г) железо притягивается магнитом +

6. Химическое равновесие в системе

сместится в сторону продукта реакции при

а) повышении давления

б) повышении температуры

в) понижении давления

г) использовании катализатора

7.Сумма коэффициентов перед формулами неэлектролитов в уравнении реакции равно

а)2 +

б) 3

в) 4

г)5

8. Концентрированную азотную кислоту можно транспортировать в стальных цистернах так как :

а) железо не растворяется в кислотах

б) азотная кислота не действует на металлы

в) концетрированная азотная кислота не реагирует с железом +

г) азотная кислота является сильным электролитом

9. Коэффициент перед формулой восстановителя в уравнении реакции алюминия с оксидом железа (II) равен

а) 1

б)2 +

в)3

г)4

10. Химическое равновесие в системе

не смещается при

а) повышении давления +

б) повышении температуры

в) понижении температуры

г) добавлении водорода

11. Осадок образуется при взаимодействии растворов хлорида железа (III) и

а) гидроксида натрия +

б) сульфата натрия

в) соляной кислоты

г) нитрата меди (II)

12. Формула вещества, обозначенного «Х» в схеме превращений

а)

б)

в) +

г)

13. Суммы всех коэффициентов в полном и сокращенном ионных уравнениях реакции между растворами сульфата железа (II) с гидроксидом бария равны

а) 9 и 5

б) 9 и 7

в) 7 и 5

г) 7 и 7 +

14. При нагревании 28г железа с 32г серы образуется сульфид железа (Mr=88) массой:

а) 32г

б)38г

в)44г +

г)60г

15. Растворение желез в соляной кислоте будет замедляться при:

а) увеличении концентрации кислоты

б) раздроблении железа

в) разбавлении кислоты +

г)повышении температуры

16. Химическое равновесие в системе  сместится в сторону исходных веществ при

а) повышении давления

б) повышении температуры

в) понижении давления

г) понижении температуры +

17. При взаимодействии с хлором железо проявляет свойства

а) окислительные

б) кислотные

в) восстановительные +

г) основные

18. Сокращенное ионное уравнение  соответствует взаимодействию:

а) раствора соли железа (II) с раствором щелочи +

б) раствора соли железа (II) со щелочью

в) раствора соли железа (II) с нерастворимым основанием

г) нерастворимой соли железа (II) с нерастворимым основанием

19. В уравнении реакции железа с хлором с образованием хлорида железа (III) коэффициент перед формулой соли равен:

а) 1

б) 2 +

в) 3

г) 4

20. Соляная кислота может взаимодействовать со всеми веществами группы

а) железо, оксид железа (III), гидроксид меди (II) +

б) цинк, оксид кремния (IV), гидроксид меди (II)

в) медь, оксид меди (II), гидроксид меди (II)

г) сера, оксид серы (IV), оксид серы (VI)

21. При пропускании водорода над раскаленным оксидом железа (III) водород играет роль:

а) восстановителя +

б) катализатора

в) окислителя

г) и восстановителя, и окислителя

22. В уравнении реакции, схема которой коэффициент перед формулой восстановителя равен:

а)1

б) 2

в) 3

г) 4 +

23. В химических реакциях Fe2+выполняет роль:

а) окислителя;

б) восстановителя; +

в) окислителя или восстановителя в зависимости от условий.

24. FeCl3+NaOH

а) Fe3+ +3OH- Fe(OH)3 +

б) Fe2+ +2OH- Fe(OH)2

в) Fe3+ + OH- Fe(OH)3

25.Fe(NO3)2+K3PO4

а) 2Fe3+ + 3PO42- Fe2(PO4)3

б) 3Fe2+ +2 PO43- Fe3(PO4)2 +

в) Fe2+ + PO42- Fe PO4

26. Fe2O3+HCl

а) Fe2O3+6H+ 2Fe3+ +3H2O +

б) 2Fe3+ + O32+ +6 H+ Fe3+ + 3Н2О

в) Fe2O3+6H+2Fe2+ + 3Н2О

27. LiOH+FeCl2

а) Fe2+ +2OH- Fe(OH)2

б) Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3

в) Fe2+ +OH- Fe(OH)2 +

28.

29. Железо не взаимодействует с…

а) соляной кислотой;

б) кислородом воздуха;

в) оксидом калия. +

30. Найдите сокращенное ионное уравнение, соответствующее левой части молекулярного уравнения: Fe(OH)2+2HNO3

а) Fe (OH)2+2H+Fe 2++2H2O

б) OH-+H+H2O

в) Fe 2++2NO3- Fe (NO3)2 +

 31. Реакцией замещения является

а)Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu

б)FeCl3 + Cu → CuCl2 + FeCl2

в)FeCl2 + Cl2 → FeCl3

г)FeCl2 + NH3 + H2O → Fe(OH)2 + NH4Cl +

д)Fe(OH)2 → FeO + H2O

32. Составьте уравнение по схеме:

33. Массовая доля железа в пирите равна:

а) 0,549

б) 0,382

в) 0,728 +

г) 0,467

34.Число неспаренных электронов в основном состоянии атома железа равно:

а) 2

б) 4 +

в) 3

г) 1

35. С водными растворами каких веществ будет реагировать железо?

а) хлорид калия

б) нитрат кальция

в) хлороводород +

г) нитрат серебра (I) +

36. Гидроксид железа (II) можно получить взаимодействием:

а) оксида железа (II) и воды

б) хлорида железа (II) и щелочи +

в) сульфата железа (II) и гидроксида натрия +

г) гидроксида железа (III)

37. Процесс ржавления железа может быть описан уравнением:  Какие утверждения справедливы относительно этого процесса?

а) кислород восстанавливается +

б) железо окисляется +

в) степень окисления железа повышается +

г) степень окисления кислорода понижается +

38. Для превращения магнетита в оксид железа (III) необходимо, чтобы магнетит прореагировал с:

а) водородом

б) кислородом +

в) оксидом углерода (II)

г) коксом

39. В каком из природных соединений железа его массовая доля наибольшая?

а) магнетит +

б) гематит +

в) пирит +

г) сидерит

40. Для железа в соединениях наиболее характерны степени окисления, равные:

а) +8

б) +3 +

в) +1

г) +2 +

41. В отличие от гидроксида железа (III) гидроксид железа (II) реагирует с:

а) соляной кислотой

б) концентрированным раствором щелочи

в) кислородом во влажном воздухе +

г) разбавленной серной кислотой

42. С водными растворами каких солей реагирует железо?

а)

б)  +

в)  +

г)

43. Отметьте формулы веществ, с которыми реагирует водный раствор сульфата железа (III):

а) соляная кислота

б) медь

в) гидроксид калия +

г) цинк +

44. Различить между собой пробирки, содержащие водные растворы  и  можно с помощью:

а) лакмуса

б) нитрата серебра (I)

в) серной кислоты

г) гидроксида натрия +

45. Растворы каких веществ имеют кислую реакцию среды (pH меньше 7):

а)  +

б)

в)

г)  +

46. Какие из указанных металлов являются более активными, чем железо?

а) медь

б) кальций +

в) ртуть

г) калий +

47. В чем растворяется ?

а) вода

б) раствор гидроксида натрия

в) раствор соляной кислоты +

г) раствор хлорида натрия

48. Какие из указанных металлов являются менее активными, чем железо

а) натрий

б) олово +

в) никель +

г) барий

49. В чем растворяется ?

а) вода

б) раствор соляной кислоты +

в) раствор нитрата калия

г) раствор гидроксида калия разбавленный

50. С какими из указанных веществ реагирует ?

а) вода

б) соляная кислота +

в) оксид натрия

г) оксид серы (IV) +

ЛИТЕРАТУРА

1. Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия. Учебник для 9 класса общеобразовательных учебных учреждений. М.: Просвещение, 1999;

2. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы. М.: Высшая школа, 1993.

3. Ахметов Н.С. Химия. Учебник для 9 класса общеобразовательных учебных учреждений М.: Просвещение, 2001;

4.Малышкина В. Занимательная химия. – Санкт-Петербург, “Тригон”, 2001;

5.Книга для чтения по неорганической химии. Сост. В.А.Крицман, М.: Просвещение, 1984;

6.Программно-методические материалы. Химия 8-11 классы. – М.: Дрофа, 2001.

7.Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. – М.: Химия, 1995;

8. Я иду на урок Химии. Книга для учителя. – М.: “Первое сентября, 2000.

9. Исидоров В.А. Экологическая химия: Учебное пособие для вузов.

– СПб: Химиздат, 2001;

10. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. Химия. 2400 задач для школьников

 и поступающих в вузы.- М.: Дрофа, 1999;

11. Химия: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы/

Е. А. Алферова, Н.С. Ахметов – М.: Дрофа, 1999;

Страницы: 1, 2, 3, 4