Железо (Химия)

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Метод обучения: Деловая игра.

Цели урока:

Обучающая: продолжить знакомство учащихся с металлами на примере железа, формирование знаний об элементе и простом веществе – железе, его соединениях, физических и химических свойствах, получении и применении.

Развивающая: продолжение формирования умений планирования, сравнения, обобщения, выдвижения предположений и умения самостоятельно работать с дополнительной литературой.

Воспитательная: развивать познавательный интерес, проявление инициативы, находчивости, фантазии, творческой активности, работать в коллективе, умение самостоятельно принимать решение, воспитание информационной культуры.

Оборудование: мультимедийная доска, набор реактивов для проведения эксперимента.

 Ход урока.

1. Организационный момент (проводится под звучание музыки). Добрый день, дорогие ребята! Я рада встрече с пытливыми, знающими, остроумными, желающими проникнуть в необычайно интересные, далекие и близкие уголки «Страны химии». И сегодня мы проведем урок-заседание.
2. II. Изучение новой темы. Прежде, чем сообщить тему сегодняшнего заседания, я загадаю загадку, а вы должны угадать, о чем пойдет речь на уроке.

Очень древний я металл,

Счет 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).

Учитель. Слайд 1. Эпиграфом к уроку я взяла слова гениального химика А. Е. Ферсмана: Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлым, настоящим и будущими судьбами человечества.

Слайд 2. Железо — металл побочной подгруппы. В чем же особенность строения атомов металлов побочных подгрупп? Для того чтобы ответить на этот вопрос, я предлагаю следующее задание: определите, какие данные приведенные в таблице, отражают строение атомов металлов побочных подгрупп, назовите эти металлы.

Слайд 3. В ходе обсуждения выполненного задания учащиеся с помощью учителя формулируют выводы и записывают их в тетради:

Слайд 4.  d-элементы. Электроны заполняют не внешний, а предвнешний уровень. В образовании связей участвует разное число валентных электронов. Особенность строения проявляется в свойствах элементов и их соединений. Эти выводы потребуются при изучении свойств железа и его соединений.

Учитель. Итак, приступим к заседанию. Собрались металлы обсудить и осудить зазнавшееся Железо. Уж слишком оно о себе возомнило. (В зал входит Железо, на нём цилиндр со знаком Fe, белые перчатки, фрак; вертит в руках трость.)

Железо: Слайд 5. Имею честь доложить, что я блестящий серебристо-белый пластичный металл. Легко намагничиваюсь при температуре ниже 770^о С и легко размагничиваюсь. У меня высокая температура плавления (1535^оС) и кипения (2800^оС). Я твёрдое и плотное «по характеру». Обладаю хорошей ковкостью, электрической проводимостью и теплопроводностью. Да зачем всё это рассказывать, ведь без меня всё рухнет, всё, всё!!! Что за странная манера обсуждать металл! Да знаете ли вы, дамы и господа, какой на дворе век?  Же-лез-ный! Железный век, начало которого относится к первому тысячелетию до нашей эры, друзья мои! И вам без меня… (молчит) судите сами.

(Вбегает Олово. Одет в серый костюм. Как настоящий канцелярский работник)

Олово: Встать! Титан идёт!

(Входит Титан, важный, в парике и черной мантии. Он — судья, смотрит надменно. За ним идут обвинители- Благородные Металлы. Последними идут представители защиты — Кобальт и Никель.)

Титан: Слово для обвинения предоставляется Благородным металлам. Я, в сущности, первый металл, который открыл человек. Ни один другой металл не играл столь важной роли в многовековой истории человечества. За право владеть мной велись и ведутся кровопролитные войны, уничтожались целые государства и народы. Я известно ещё с неолита.

Титан: Ближе к делу!

Золото: Не перебивайте, пожалуйста. Я должна сказать, что в истории химических открытий нет точной даты и места открытия Железа. Нигде не найти упоминаний

имени человека, который первым получил этот металл, это зазнайка без роду и племени!

Кобальт и Никель: Мы протестуем! Мы протестуем, это несправедливо!

Кобальт: мне известно, что Железо входит в первую триаду d- элементов побочной подгруппы, восьмой группы. Железо – самый распространенный на Земле металл   после алюминия. Оно составляет 4 % от массы земной коры, образуя «семейство» железа. Я и Никель входим в него.

Платина (резко прерывает тираду Кобальта): И все же нам ничего не известно о его происхождении!

Никель: Происхождение? Вы, благородные металлы, только и кичитесь своим происхождением. Железо имеет древнюю династию, сведения о его происхождении теряются в далеком прошлом, когда век железа пришел на смену каменному и бронзовому векам. Возможно, что впервые человек познакомился с железом метеоритного происхождения. Существуют гипотезы, что первое железо люди получили с неба – в метеоритах.

Платина (перебивает язвительно): Но железные метеориты достаточно редки, а вероятность отыскать их крайне мала. Необходимо было не только найти метеориты, но и догадаться выплавить из них изделия. Очевидно, что железо пришло к людям земным путем.

Титан: Достаточно, давайте выслушаем Железо. Слово Железу!

Железо: Ну, я в космосе самый распространенный элемент. Меркурий, например, состоит на две третьих из железа. А Марс – на одну четвертую. И в составе лунной породы есть 13 % железа. Если бы я исчез, тогда на земле не осталось бы ни единого грамма железа (всхлипывает). Ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей не осталось бы. А растения стали бы чахнуть и гибнуть. А человек? В нем 4 грамма железа и из них 65 % – гемоглобин. Ох, я, бедное, несчастное Железо (разрыдался).

(Раздаются стук, и стремительно входит толстый, весь в черном, человек; на его цилиндре знак Fe3О4 .Это – Магнитный Железняк. Он сразу начинает громко требовать.)

Магнитный Железняк: Разрешите, разрешите все поставить на свои места. Безобразие! До чего довели моего любимого сыночка. Довели до воды, а с водой нашему брату шутить нельзя. Сейчас же прекрати плакать, а не то подвергнется коррозии твое сердечко.

Титан: Слово предоставляется всеми нами уважаемому Магнитному Железняку! Он – представитель наиболее богатой и чистой по содержанию железа руды.

Магнитный железняк. Слайд 6. Мы – важнейшая руда. В нас 72 % железа. 90 % железной руды сосредоточено в Северном Казахстане. Остальная часть в Центральном Казахстане. Внутренними потребителями продукции железорудной промышленности республики является Карагандинский металлургический комбинат, Ермаковский и Актюбинский ферросплавные заводы. Железорудная промышленность Казахстана представлена крупными предприятиями: Соколовско-Сарбайским горнопроизводственным объединением, Лисаковским горнообогатительным комбинатом и Атасуйским рудоплавлением. Разработка железорудных месторождений ведется главным образом, в Костанайской области (Соколовское, Сарбайское и Качарское месторождения) Разрешите представить моих братьев: Слайд 7. Гематит, Лимонит, Пирит, Сидерит.  (Все они встают: Гематит в красном костюме, на его цилиндре знак Fе2О3 Лимонит в буро-желтой одежде, на его цилиндре знак 2Fе2О3*Н2О; Пирит – в латунно-желтом костюме со знаком FеS2 на цилиндре; Сидерит – в костюме мягких светло-желтых тонов, на его цилиндре знак FеСО3.)

Магнитный железняк: Я все знаю о своем сыне и могу более подробно рассказать о нем. Каменный век был самым длинным, он длился 35 тысяч лет. Эпоха неолита была расцветом камня. С появление металла за 7 тысяч – 5 тысяч лет до нашей эры значение камня резко упало. Начался бронзовый век. Первые металлы, с которыми столкнулся человек, — золото, серебро, ртуть, медь, олово, свинец. Они встречались в природе в свободном состоянии и были, как правило, легкоплавкими. Однако золото и серебро встречаются очень редко, а мягкие олово, свинец и жидкая ртуть практически непригодны для эффективного употребления, поэтому не использовались человеком. А вот медь в составе случайно полученных сплавов стала первым металлом, нашедшим широкое применение. Появился сплав меди с оловом – бронза.

Титан: Слово предоставляется лимониту

Лимонит: Начался бронзовый век, но уже в бронзовом веке зарождается век железа. Я до сих пор помню небо над Египтом, синее-синее по утрам, а над горизонтом поднимается ладья Ра – бога солнца. Его знойное дыхание нестерпимо для человека. Я вижу мастера железоделательных работ. Он встал чуть свет и растолкал спящих рабов.

Рабы выкатывают грушеобразную печь в половину человеческого роста, проделывают внизу отверстия. Так получается горн —  глиняный очаг для выплавки металла. Под палящим солнцем глина быстро твердеет. И вот уже рабы засыпают в горн, мелко истолченный древесный уголь. Мастер следит, чтобы он лег ровным слоем, а затем собственноручно его поджигают, предварительно испросив благословения богов. Затем на горящий уголь бросается измельченная руда, затем снова добавляется уголь и опять руда. И так 5 – 6 слоев. И это была еще посильная работа. Но вот по знаку мастера рабы берут длинные полые стебли лотоса, вставляют их в отверстия внизу горна и, напрягая, что есть силы легкие, дуют. Рабы дуют в трубки, поддерживая огонь, пока не падают в изнеможении, бессильно раскинув руки. Трубки перехватывают другие, а упавших, оттаскивают в тень, чтобы отдышались. Не было в древнем мире работы тяжелее этой. Редко кто из рабов выдерживал более пяти лет. Целый день дули рабы в рубки. А на рассвете следующего дня под ударами лома рухнет горн и из-под обломков извлекут кусок железа. За сутки получали десять килограмм железа. Египетские мастера имели все основания гордиться своей технологией, ибо к тому времени металлургия уже насчитывала три – четыре тысячи лет развития.

Титан: Слово пириту. Слайд 8

Пирит. Железо – символ силы, твердости, решимости, постоянства и упорства. «В бою железо дороже золота» — говорится в пословице. Но железо – не только борьба, железо – металл созидания. Это основа всей металлургии, машиностроения, железнодорожного транспорта, судостроения, грандиозных инженерных сооружений.

Титан: Выслушаем гематита

Гематит. Слайд 9. Я оксид железа (III) Fe₂O₃ красно-бурый порошок, нерастворим в воде, для меня характерны основные свойства. Но при высоких температурах я веду себя как амфотерный оксид, соединяясь с основными оксидами и щелочами при сплавлении:

СаО + Fe2O3 = Ca(FeO2)2. Феррит кальция образуется в производстве цемента.

У меня есть родственник оксид железа (II) FeО – порошок черного цвета, нерастворим в воде. Проявляет основные свойства: FеО + Н₂SО₄= FeSO₄+H₂O

Достоверно одно: очень долгое время железа было так мало, что ценилось оно гораздо дороже золота. Только очень богатые люди могли иметь железные кольца и броши. В «Одиссее» Гомера рассказывается, что победителю спортивных соревнований в награду вручали кусок железа. Так продолжалось до тех пор, пока люди не нашли дешевый способ изготовления железа. После этого оно быстро начало падать в цене, и уже не украшения из него стали делать, а топоры, лопаты, ножи и тому подобные вещи.

Титан: Предоставляю слово сидериту

Сидерит: (продолжает)

Железо — основной металл.

При добавленье углерода.

Оно чугун, оно же – сталь,

Иль что-нибудь, того же рода.

И самый лучший полимер

Железа людям не заменит.

Тут удивительный пример,

За что железо в мире ценят.

Титан: Итак, мы еще не все выяснили. А знаете ли вы Железо, уважаемые? Сейчас Благородные металлы спросят вас.

Золото: Да, да. Чтобы окончательно решить этот вопрос, непременно надо знать, где в таблице Д.И. Менделеева находится железо. Дайте его характеристику по положению в периодической системе и строение атома.

Учащиеся выполняют: Слайд 10. 

Платина: Пусть кто-нибудь укажет, какая схема иллюстрирует металлический тип кристаллической решетки. Охарактеризуйте металлическую связь.

Слайд 11. Таблица типов кристаллических решеток:

Ученик: (указывает на вариант В и дает объяснение):

Кристаллические решетки, в узлах которых находятся положительно заряженные ионы и некоторое число нейтральных атомов, между которыми передвигаются относительно свободные электроны, называют металлическими. Связь, которая образуется между относительно свободными электронами и ионами металлов, называется металлической. Характерные физические свойства металлов объясняются наличием металлической связи.

Золото: А что вам известно о химических свойствах железа?

Учитель: Железо, как и большинство металлов побочных подгрупп, является металлом средней активности. Слайд 12- 15. Вывод: В воде железо интенсивно корродирует: при комнатной температуре и обильном доступе кислорода образуются гидратные формы оксида железа (III).

Учитель: Хочу поделиться опытом, как удалить ржавчину?

Я рекомендую прозрачные антикоррозийные пасты. Для их приготовления в стеклянную банку или стакан нужно насыпать крахмал и смочить его небольшим количеством воды – до исчезновения сухих участков в молочно-белой крахмальной массе. Затем, помешивая массу деревянной или керамической лопаточкой, надо постепенно подливать кислоту до тех пор, пока паста не загустеет и не станет стекловидной, прозрачной. Чем выше концентрация кислоты, тем меньше ее нужно для этого. Могу предложить три состава пасты. Слай 16. На ржавую поверхность пасту наносят кистью или поролоновой губкой и оставляют на 1-3 минуты, а потом губкой снимают. После снятия остатков пасты окислов и солей очищенную поверхность протирают слабым раствором щелочи, например трехпроцентным раствором питьевой соды, насухо вытирают сухой губкой.

Разумеется, готовить пасты и пользоваться ими нужно осторожно.

Титан: А что вы знаете о способах получения железа?

Учащийся: Слайд 17. Способы получения железа.

Титан: Какова биологическая роль железа?

Учащийся: Слайд 18. Рассказывает о биологической роли железа.

Титан: Каково содержание железа в основных продуктах питания?

Учащийся: Слайд 19. Недостаток железа в крови негативно отражается на здоровье человека, вызывая малокровие. Связанное железо содержится во многих пищевых продуктах: ржаном хлебе, картофеле, яблоках, абрикосах, гречневой крупе. Необходимо вводить эти продукты в свой рацион питания для профилактики малокровия.

Титан: А где применяется железо?

Учащийся: Слайд 20. Применение железа

Титан: Почему же применение чистого железа ограничено?

Учащийся: Чистое железо малопригодно для изготовления инструментов, деталей машин, потому что оно слишком мягкое.

Титан: О тебе, Железо, помнят и знают учащиеся, а раз так, то ты у нас второй по распространенности металл после алюминия и, безусловно, нужен всем!

Приложение №3,4

Железо: (радостно подпрыгивает и поет):

У железа есть начало,

Но конца железу нет.

Я прошел дорог немало,

Но огромен белый свет.

Ты никогда, пожалуйста,

На белый свет не жалуйся,

Мир переполнен тайнами

Необычайными…

Но не сделаешь ни шагу,

Сразу выбьешься из сил,

Если стойкость и отвагу

В трудный путь не захватил.

Пронесу я через годы,

Все, что сделал я и ты,

Свои прошлые невзгоды,

И крылатые мечты

III. Закрепление:  Приложение №5. Тест по теме «Железо и его соединения»

5. IV. Домашнее задание: 1) параграф № 5.8.
6. V. Подведение итогов.
7. Рефлексия.

Хващевская И.В.

КГУ «Строительно — технический колледж №1,

город Кокшетау»

управления образования

 Акмолинской области