Συνδυασμός σιδήρου με οξυγόνο. Διορθώστε τα λάθη και τακτοποιήστε τους συντελεστές. Οι πιο σημαντικές φυσικές ενώσεις σιδήρου

Στόχοι. Εισάγετε τη θέση του σιδήρου μέσα περιοδικό σύστημαχημικά στοιχεία του D.I. Mendeleev, η δομή του ατόμου, οι φυσικές αποθέσεις, οι ενώσεις, οι σύγχρονες μέθοδοι λήψης, οι ιδιότητες και η χρήση του σιδήρου. Να προωθήσει την ανάπτυξη των δεξιοτήτων των μαθητών για συλλογική εργασία και συναδελφική αλληλοβοήθεια.
Εξοπλισμός και αντιδραστήρια. Δοκιμαστικοί σωλήνες, τραπέζια για παραγωγή υψικάμινου. διαλύματα HCl και H 2 SO 4, σκόνες Fe (OH) 2 και Fe (OH) 3, ρινίσματα σιδήρου, διαλύματα κίτρινου άλατος αίματος K 4 και κόκκινου άλατος αίματος K 3.
Τύπος μαθήματος. Στοιχεία διάλεξης, ιστορίας, συνομιλίας.

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Δάσκαλος. Σήμερα θα συνεχίσουμε να μιλάμε για τα μέταλλα, θα μάθετε για τη θέση του σιδήρου στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων, για τη δομή του ατόμου του, για τις χημικές ιδιότητες του μετάλλου σιδήρου, τις ενώσεις του, την παραγωγή και τη χρήση του, τον ρόλο του σιδήρου στην ανάπτυξη της ανθρώπινης κοινωνίας. Ποιος είναι ο ρόλος του σιδήρου στην ανθρώπινη κοινωνία;
Μαθητης σχολειου. Ο σίδηρος έπαιξε μεγάλο ρόλο στην ανάπτυξη της ανθρώπινης κοινωνίας και δεν έχει χάσει τη σημασία του αυτή τη στιγμή. Από όλα τα μέταλλα, είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο στη σύγχρονη βιομηχανία.
Ο πρωτόγονος άνθρωπος άρχισε να χρησιμοποιεί σιδερένια εργαλεία για αρκετές χιλιετίες π.Χ. Εκείνα τα χρόνια, η μόνη πηγή αυτού του μετάλλου ήταν οι μετεωρίτες που έπεσαν στο έδαφος, οι οποίοι περιέχουν αρκετά καθαρό σίδηρο. Στα μέσα της 2ης χιλιετίας
n. μι. Στην Αίγυπτο, η μεταλλουργία σιδήρου κατακτήθηκε - η απόκτησή της από σιδηρομεταλλεύματα. Αυτό το γεγονός ήταν η αρχή της Εποχής του Σιδήρου στην ιστορία της ανθρωπότητας, η οποία αντικατέστησε την Εποχή του Λίθου και του Χαλκού. Στο έδαφος της Ρωσίας, η αρχή της Εποχής του Σιδήρου αναφέρεται στο γύρισμα της 2ης-1ης χιλιετίας π.Χ. μι.
Δάσκαλος. Ποια είναι η κατανομή του σιδήρου στη φύση;
Μαθητης σχολειου. Ο σίδηρος είναι ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στη φύση. Στον φλοιό της γης, το κλάσμα μάζας του είναι 5,1%, σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, είναι δεύτερο μόνο μετά το οξυγόνο, το πυρίτιο και το αλουμίνιο. Πολύ σίδηρος βρίσκεται επίσης στα ουράνια σώματα, κάτι που διαπιστώνεται από τα δεδομένα της φασματικής ανάλυσης. Σε δείγματα σεληνιακού εδάφους, τα οποία παραδόθηκαν από τον σοβιετικό αυτόματο σταθμό "Luna", βρέθηκε σίδηρος σε μη οξειδωμένη κατάσταση.
Δάσκαλος. Με ποια μορφή εμφανίζεται ο σίδηρος στη φύση;
Μαθητης σχολειου. Ο σίδηρος βρίσκεται στα περισσότερα πετρώματα. Για τη λήψη σιδήρου χρησιμοποιούνται σιδηρομεταλλεύματα με περιεκτικότητα σε σίδηρο 30–70% ή περισσότερο.(Χρησιμοποιώντας τον φυσικό χάρτη της Ρωσίας, ο μαθητής δείχνει και ονομάζει τα κοιτάσματα των ενώσεων του σιδήρου.)
Τα κύρια μεταλλεύματα σιδήρου είναι:

– αιματίτης Fe 2 O 3 - περιέχει έως και 65% σίδηρο, τέτοια κοιτάσματα σιδήρου βρίσκονται στην περιοχή Krivoy Rog.
– λιμονίτης Fe2O3 n H 2 O - περιέχει έως και 60% σίδηρο, κοιτάσματα λιμονίτη βρίσκονται στην Κριμαία, για παράδειγμα, το κοίτασμα Kerch.
– σιδηροπυρίτης FeS2 - περιέχει περίπου 47% σίδηρο, αποθέσεις πυρίτη βρίσκονται στα Ουράλια.
Δάσκαλος. Πώς λαμβάνεται ο σίδηρος στη βιομηχανία;
Μαθητης σχολειου. Επί του παρόντος, η κύρια βιομηχανική μέθοδος επεξεργασίας σιδηρομεταλλευμάτων είναι η παραγωγή χυτοσιδήρου με τη διαδικασία της υψικαμίνου. Χυτοσίδηροςείναι ένα κράμα σιδήρου που περιέχει
2,2-4% άνθρακας, καθώς και πυρίτιο, μαγγάνιο, φώσφορος, θείο. Στο μέλλον, το μεγαλύτερο μέρος του χυτοσιδήρου μεταποιείται σε χάλυβα. Ατσάλιδιαφέρει από τον χυτοσίδηρο κυρίως στη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα (έως 2%), φώσφορο και θείο.
Δάσκαλος. Δίνεται μεγάλη προσοχή στην ανάπτυξη μεθόδων για την άμεση παραγωγή σιδήρου από μεταλλεύματα χωρίς διεργασία υψικάμινου. Ποιο είναι το πλεονέκτημα της άμεσης παραγωγής σιδήρου; Το κύριο πράγμα είναι ότι η αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς τη συμμετοχή μεταλλουργικού οπτάνθρακα. Αντικαθίσταται από φθηνότερα και πιο κοινά καύσιμα - καφέ άνθρακα, φυσικό αέριο. Με την άμεση παραγωγή σιδήρου, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν φτωχά μεταλλεύματα σιδήρου, σκωρίες από άλλες βιομηχανίες που περιέχουν σίδηρο.
Η άμεση αναγωγή του σιδήρου πραγματοποιείται σε ελαφρώς κεκλιμένους περιστροφικούς κλιβάνους, παρόμοιους με αυτούς στους οποίους παράγεται τσιμέντο. Το μετάλλευμα και ο άνθρακας φορτώνονται συνεχώς στον κλίβανο, ο οποίος σταδιακά κινείται προς την έξοδο, ο θερμός αέρας ρέει σε αντίθετο ρεύμα και δημιουργείται μια θερμοκρασία κάτω από το σημείο τήξης του σιδήρου.
Προκειμένου να ληφθεί εμπορικά καθαρός σίδηρος με άμεση αναγωγή, το μετάλλευμα υποβάλλεται σε εμπλουτισμό. Ταυτόχρονα, είναι δυνατό να αυξηθεί το κλάσμα μάζας του σιδήρου, να διαχωριστούν τα απόβλητα πετρώματα (κομμάτια σιδήρου διαχωρίζονται εύκολα από τη σκωρία) και να μειωθεί η περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ακαθαρσίες (θείο και φώσφορος). Στη διαδικασία του εμπλουτισμού, το μετάλλευμα συνθλίβεται σε μονάδες θραύσης και τροφοδοτείται σε μαγνητικό διαχωριστή. Το τελευταίο είναι ένα τύμπανο με ηλεκτρομαγνήτες, στο οποίο τροφοδοτείται θρυμματισμένο μετάλλευμα χρησιμοποιώντας έναν μεταφορέα. Τα απόβλητα πετρώματα περνούν ελεύθερα μέσα από το μαγνητικό πεδίο και πέφτουν. Οι κόκκοι μεταλλεύματος που περιέχουν μαγνητικά ορυκτά σιδήρου μαγνητίζονται και διαχωρίζονται από το τύμπανο αργότερα από το απόβλητο πέτρωμα. Τέτοιο μαγνητικό διαχωρισμόςμπορεί να γίνει πολλές φορές.
Στη συνέχεια το μετάλλευμα εμπλουτίζεται με τη μέθοδο επίπλευση. Για να γίνει αυτό, το μετάλλευμα τοποθετείται σε δοχείο με νερό, όπου διαλύονται τασιενεργά επίπλευσης, τα οποία απορροφώνται επιλεκτικά στην επιφάνεια του χρήσιμου ορυκτού. Ως αποτέλεσμα της απορρόφησης του αντιδραστηρίου επίπλευσης, τα μεταλλικά σωματίδια δεν διαβρέχονται από το νερό και δεν βυθίζονται σε αυτό. Ο αέρας διέρχεται από το διάλυμα, οι φυσαλίδες του οποίου προσκολλώνται στα κομμάτια του ορυκτού και τα ανεβάζουν στην επιφάνεια. Τα απόβλητα σωματίδια βράχου διαβρέχονται καλά με νερό και κατακάθονται στον πυθμένα της δεξαμενής. Το εμπλουτισμένο μετάλλευμα συλλέγεται από την επιφάνεια του διαλύματος μαζί με τον αφρό. Ως αποτέλεσμα, η περιεκτικότητα σε σίδηρο στο μετάλλευμα μπορεί να αυξηθεί έως και 70-72%.
Εξετάστε το σχήμα μιας από τις μεθόδους για την άμεση παραγωγή σιδήρου. Η διαδικασία πραγματοποιείται σε έναν κατακόρυφο κλίβανο, στον οποίο τροφοδοτείται εμπλουτισμένο μετάλλευμα από πάνω και αέριο που χρησιμεύει ως αναγωγικός παράγοντας τροφοδοτείται από κάτω. Αυτό το αέριο λαμβάνεται με την καύση φυσικού αερίου σε έλλειψη οξυγόνου. Το αναγωγικό αέριο περιέχει 30%ΕΤΣΙ , 55% H 2 , 13% H 2 O και 2% CO 2 . Επομένως, οι αναγωγικοί παράγοντες είναι το μονοξείδιο του άνθρακα (II)ΕΤΣΙ και υδρογόνο:

Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2,

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O.

Η ανάκτηση πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 850–900 °C, η οποία είναι χαμηλότερη από το σημείο τήξης του σιδήρου (1539 °C).
Για πολλούς σύγχρονους κλάδους της τεχνολογίας, ο σίδηρος είναι πολύ υψηλός βαθμόςκαθαρότητα. Στη συνέχεια πραγματοποιείται ο καθαρισμός του τεχνικού σιδήρου καρβονυλμέθοδος. Τα καρβονύλια είναι ενώσεις μετάλλων με μονοξείδιο του άνθρακα (II) CO. Ο σίδηρος αλληλεπιδρά με το CO στο υψηλή πίεση του αίματοςκαι θερμοκρασία 100–200 °C, σχηματίζοντας πεντακαρβονύλιο σιδήρου:

Το πεντακαρβονύλιο του σιδήρου είναι ένα υγρό που μπορεί εύκολα να διαχωριστεί από τις ακαθαρσίες με απόσταξη. Σε θερμοκρασία περίπου 250 ° C, το καρβονύλιο αποσυντίθεται εύκολα, σχηματίζοντας σκόνη σιδήρου:

Fe(CO) 5 = Fe + 5CO.

Εάν η σκόνη που προκύπτει υποβληθεί σε πυροσυσσωμάτωση υπό κενό, θα ληφθεί ένα μέταλλο που περιέχει 99,98–99,999% σίδηρο. Γιατί είναι απαραίτητο να αποκτήσουμε ένα μέταλλο τέτοιου βαθμού καθαρότητας;
Μαθητης σχολειου. Σίδηρος υψηλού βαθμού καθαρότητας χρειάζεται, πρώτα απ' όλα, για να μελετηθούν οι ιδιότητές του, δηλ. για επιστημονικούς σκοπούς. Εάν δεν ήταν δυνατή η απόκτηση καθαρού σιδήρου, δεν θα γνώριζαν ότι είναι ένα μαλακό, εύκολα επεξεργασμένο μέταλλο. Ο χημικά καθαρός σίδηρος είναι πολύ πιο αδρανής από τον τεχνικό σίδηρο. Ένας σημαντικός κλάδος της χρήσης του καθαρού σιδήρου είναι η παραγωγή ειδικών σιδηροκράματα, οι ιδιότητες των οποίων επιδεινώνονται από την παρουσία ακαθαρσιών..
Δάσκαλος. Ποιες είναι οι χημικές ιδιότητες του σιδήρου;
Μαθητης σχολειου. Χημικές ιδιότητεςο σίδηρος οφείλονται στη δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων του. Ο σίδηρος είναι στοιχείο μιας δευτερεύουσας υποομάδας της ομάδας VIII της 4ης μεγάλης περιόδου. Ο σίδηρος ανήκει στα στοιχεία d, ο ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου έχει την κατάληξη …3d 6 4s 2 . Ο σίδηρος στις ενώσεις εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +2 και +3. Η μέγιστη κατάσταση οξείδωσης του σιδήρου είναι +6. Εκδηλώνεται σε φερρατικά - άλατα ανύπαρκτου οξέος σιδήρου. Για παράδειγμα, Na 2 FeO 4 – φερριτικό νάτριο.
Δάσκαλος. Πώς αντιδρά ο σίδηρος με το οξυγόνο;
Μαθητης σχολειου. Στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων, ο σίδηρος βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου, δηλαδή έχει πιο αρνητικό τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου. Επομένως, ο σίδηρος διαλύεται εύκολα σε υδροχλωρικά και αραιά θειικά οξέα με την απελευθέρωση υδρογόνου:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2,

Fe + H 2 SO 4 (διαφορ.) \u003d FeSO 4 + H 2.

Περισσότερο πυκνό θειικό οξύ (40–60%) ανάγεται από τον σίδηρο σε
οξείδιο του θείου (IV):

Fe + 2H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

Σε ακόμη υψηλότερες συγκεντρώσεις θειικού οξέος (80 έως 100%) σίδηρος παθητικοποιημένος- καλυμμένο με λεπτή και ανθεκτική μεμβράνη οξειδίου, η οποία προστατεύει το μέταλλο από τη διάλυση. Το ίδιο φαινόμενο παθητικοποίησης παρατηρείται στο νιτρικό οξύ υψηλής συγκέντρωσης, επομένως τα συμπυκνωμένα θειικά και νιτρικά οξέα μπορούν να μεταφερθούν σε σιδερένια δοχεία.
Με αραιό νιτρικό οξύ, ο σίδηρος μπορεί να αντιδράσει για να σχηματίσει ένα άλας σιδήρου (II) και με ένα πιο συμπυκνωμένο διάλυμα οξέος, άλατα σιδήρου (III) και διάφορα προϊόντα αναγωγής οξέος, για παράδειγμα:

4Fe + 10HNO 3 \u003d 4Fe (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O,

3Fe + 8HNO 3 \u003d 3Fe (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O,

Fe + 6HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Δάσκαλος. Θυμηθείτε αυτό που ονομάζεται διάβρωση. Ποιες είναι οι συνέπειές του;
Μαθητης σχολειου. Η διάβρωση είναι η καταστροφή του μετάλλου υπό την επίδραση του περιβάλλοντος. Ο σχηματισμός σκουριάς μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3,

Η σκουριά απολεπίζεται από την επιφάνεια του μετάλλου, έχει πολλούς πόρους και επομένως δεν προστατεύει το μέταλλο από περαιτέρω διάβρωση. Λόγω της διάβρωσης, μια τεράστια ποσότητα σιδήρου και τα κράματά του χάνονται. Τον 19ο αιώνα, όταν δεν υπήρχαν αξιόπιστες μέθοδοι για την καταπολέμηση της διάβρωσης, το ήμισυ του λιωμένου μετάλλου χάθηκε από αυτήν. Υπό τις σύγχρονες συνθήκες, το 1/6 του σιδήρου που λιώνεται χάνεται από τη διάβρωση. Επομένως, η καταπολέμηση της διάβρωσης είναι ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα της ανθρωπότητας..
Δάσκαλος. Είναι οι ενώσεις του σιδήρου αμφοτερικές;
(Η ερώτηση που τίθεται μπορεί να απαντηθεί από τον ίδιο τον δάσκαλο ή από έναν προετοιμασμένο μαθητή που ενδιαφέρεται για τη χημεία.)
Το υδροξείδιο του σιδήρου (III) είναι αμφοτερικό, δηλαδή εμφανίζει τις ιδιότητες μιας βάσης σε αντίδραση με οξέα:

Fe(OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O,

και όξινες ιδιότητες σε αντιδράσεις με πυκνά διαλύματα αλκαλίων:

Το οξείδιο του σιδήρου (III) έχει επίσης αμφοτερικό χαρακτήρα, το οποίο αντιδρά τόσο με οξέα όσο και με βασικά οξείδια:

Fe 2 O 3 + 6HСl \u003d 2FeCl 3 + 3H 2 O,

Ο δάσκαλος εφιστά την προσοχή των μαθητών στο γεγονός ότι υπάρχουν χαρακτηριστικές αντιδράσεις σε ενώσεις σιδήρου και σιδήρου, που συνοδεύουν την ιστορία του με πειράματα.
Δάσκαλος. Για την ανίχνευση ιόντων σιδήρου (III), είναι βολικό να χρησιμοποιηθεί μια ένωση συμπλόκου σιδήρου που ονομάζεται κίτρινο άλας αίματος ή εξακυανοφερρικό κάλιο (II).Κ4. Όταν αλληλεπιδρούν ιόντα(Fe(CN) 6) 4– με ιόντα Fe3+ σχηματίζεται ένα σκούρο μπλε ίζημα - μπλε της Πρωσίας:

Μια άλλη ένωση σιδήρου είναι το κόκκινο άλας αίματος ή το εξακυανοφερρικό κάλιο (III) K 3 είναι ένα αντιδραστήριο για ιόντα Fe2+.
Όταν αλληλεπιδρούν ιόντα(Fe(CN) 6) 3– με ιόντα Fe2+ σχηματίζεται επίσης ένα σκούρο μπλε ίζημα - μπλε του turnbull:

Αναφέρετε τις κύριες χρήσεις του σιδήρου. Ποια είναι η φυσική αξία του σιδήρου;
(Οι μαθητές απαντούν στις ερωτήσεις, ο δάσκαλος εξηγεί τις απαντήσεις τους.)
Πρώτος μαθητής. Οι φερτές από διάφορα μέταλλα χρησιμοποιούνται σε σύγχρονους κλάδους ραδιοηλεκτρονικών και αυτοματισμών..
Δεύτερος μαθητής. Ο σίδηρος σχηματίζει ασυνήθιστες ενώσεις με υδρογόνο, άζωτο και άνθρακα. Τα άτομα αυτών των μη μετάλλων είναι μικρότερα από τα άτομα σιδήρου και παρεμβάλλονται εύκολα μεταξύ των θέσεων του μεταλλικού κρυσταλλικού πλέγματος, σχηματίζοντας ενδιάμεσα στερεά διαλύματα.

Τα ενδιάμεσα στερεά διαλύματα είναι εξωτερικά παρόμοια με τα μέταλλα, αλλά οι ιδιότητές τους είναι πολύ διαφορετικές από αυτές του σιδήρου. Για το μεγαλύτερο μέροςείναι πολύ σκληρές και εύθραυστες ουσίες. Ο σίδηρος σχηματίζει υδρίδια με το υδρογόνο FeH και FeH2, με άζωτο - νιτρίδια Fe4N και Fe2N , με άνθρακα - καρβίδιο Fe 3 C - τσιμεντίτης που βρίσκεται σε σίδηρο και χάλυβα.
τρίτος μαθητής. Ο σίδηρος είναι ένα μέταλλο του οποίου η χρήση στη βιομηχανία και την καθημερινή ζωή δεν έχει όρια. Ο χάλυβας χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη τεχνολογία. Οξείδια και άλατα σιδήρου χρησιμοποιούνται στην παραγωγή χρωμάτων, μαγνητικών υλικών, καταλυτών, φαρμάκων, λιπασμάτων..
Τέταρτος μαθητής. Το ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς σίδηρο, περιέχει περίπου 3-4 g σιδήρου, εκ των οποίων τα 2 g βρίσκονται στο αίμα.Ο σίδηρος είναι μέρος της αιμοσφαιρίνης. Η ανεπαρκής περιεκτικότητα σε σίδηρο στο ανθρώπινο σώμα οδηγεί σε πονοκεφάλους, κόπωση και άλλες ασθένειες. Ο σίδηρος είναι επίσης απαραίτητος για την ανάπτυξη των φυτών. Γενικά, ο σίδηρος είναι σήμερα το κύριο μέταλλο σε σημασία..

Για την εμπέδωση της ύλης που μελετήθηκε, προσφέρονται στους μαθητές τα ακόλουθα ερωτήσεις.

1. Ποια είναι η θέση του σιδήρου στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων;
2. Ποιες καταστάσεις οξείδωσης εμφανίζει ο σίδηρος στις ενώσεις;
3. Ποιες ενώσεις σιδήρου έχουν αμφοτερικές ιδιότητες;
4. Πώς αντιδρά ο σίδηρος με νιτρικά και θειικά οξέα διαφόρων συγκεντρώσεων;
5. Πώς διακρίνονται οι ενώσεις του σιδήρου δύο και τρισθενούς σιδήρου;
6. Ποια είναι η χρήση και η σημασία των ενώσεων σιδήρου πάνω παρόν στάδιοανθρώπινη ανάπτυξη?

Εάν το επιτρέπει ο χρόνος, μπορείτε να διορθώσετε το εξεταζόμενο υλικό για την παραγωγή σιδήρου, χρησιμοποιώντας τα παρακάτω ερωτήσεις.

1. Ποιο είναι το πλεονέκτημα άμεση μέθοδοςνα πάρεις σίδερο;
2. Σε τι χρησιμεύει ο επίδεσμος μεταλλεύματος;
3. Πώς εμπλουτίζεται το μετάλλευμα με επίπλευση;
4. Ποιο είναι το βασικό σημείο καθαρισμού του τεχνικού σιδήρου με τη μέθοδο καρβονυλίου;

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Διαβάζοντας το βιβλίο για την ανόργανη χημεία. Comp. V.A. Kritsman, M.: Enlightenment, 1984;
Feldman F.G., Rudzitis G.E.Χημεία. Εγχειρίδιο για τα γενικά εκπαιδευτικά ιδρύματα της 9ης τάξης. Μ.: Διαφωτισμός, 1999;
Khomchenko G.P.Χημεία για φοιτητές πανεπιστημίου. Μόσχα: Γυμνάσιο, 1993.

Στόχοι μαθήματος:

Εκπαιδευτικός:

• Με βάση τις γνώσεις των μαθητών για τη δομή των ατόμων μετάλλων, για τα χαρακτηριστικά του χημικού δεσμού, τις ιδιότητες των μετάλλων - απλές ουσίεςκαι τις ενώσεις τους, μελετούν τα δομικά χαρακτηριστικά του ατόμου σιδήρου και εντοπίζουν τη σχέση μεταξύ της δομής του ατόμου σιδήρου, των ιδιοτήτων του και των ιδιοτήτων των ενώσεων του. να εξοικειωθούν με τις σημαντικότερες ενώσεις του σιδήρου.
• Να αναπτύξει γνωστικό ενδιαφέρον για το αντικείμενο, να πραγματοποιήσει διαθεματικές συνδέσεις μαθημάτων χημείας, βιολογίας, ιστορίας, γεωγραφίας και λογοτεχνίας.

Ανάπτυξη:

• Να αναπτύξει την ικανότητα των μαθητών να αναλύουν, να συγκρίνουν, να γενικεύουν και να εξάγουν συμπεράσματα με βάση τις υπάρχουσες και νεοαποκτηθείσες γνώσεις, τόσο στη χημεία όσο και σε άλλους κλάδους.
• Να εμφυσήσει δεξιότητες αναζήτησης και ανεξάρτητης εργασίας.
• Συνέχιση της εργασίας για τη διαμόρφωση δεξιοτήτων για την εφαρμογή της γνώσης στην επίλυση θεωρητικών και πρακτικών προβλημάτων (διαμόρφωση θεματικής ικανότητας).

Εκπαιδευτικός:Να συμβάλλει κατά τη διάρκεια του μαθήματος στη διαμόρφωση επιστημονικής κοσμοθεωρίας, επικοινωνιακής και πληροφοριακής επάρκειας.

Τύπος μαθήματος:Ένα μάθημα εκμάθησης νέων γνώσεων. Πρωτογενής εμπέδωση νέας γνώσης.

Μορφή οργάνωσης των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων των μαθητών:ομαδική, κυρίαρχη εργασία - ανεξάρτητη. Μάθημα με στοιχεία τεχνολογίες κριτικής σκέψης.

Εξοπλισμός: PSCE, κρυσταλλικά πλέγματα μετάλλων, βίντεο που επιβεβαιώνουν τις χημικές ιδιότητες του σιδήρου και των ενώσεων του, αντιδραστήρια (κονιοποιημένος σίδηρος, θείο, διαλύματα υδροχλωρικού και θειικού οξέος, θειικός χαλκός, υδροξείδιο του νατρίου, κόκκινα και κίτρινα άλατα αίματος, θειικός σίδηρος (II), χλωριούχος σίδηρος (III), θειοκυανικό κάλιο), εξοπλισμός πολυμέσων, CD με παρουσίαση, ηλεκτρονικό εγχειρίδιο με θέμα «Μέταλλα».

ΚΑΤΑ ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

I. Οργανωτική στιγμή (1-2 λεπτά)

1 στάδιο«Πρόκληση» Σε αυτή τη φάση, οι γνώσεις που έχουν στη διάθεσή τους οι μαθητές ενημερώνονται και δημιουργείται ενδιαφέρον για το υπό συζήτηση θέμα.

Σύντομη εισαγωγή από τον καθηγητή (3 λεπτά).

Σήμερα θα συνεχίσουμε το ταξίδι μας στον κόσμο των μετάλλων: δεν θα εξερευνήσουμε μόνο το παρόν, αλλά θα κοιτάξουμε και στο μακρινό παρελθόν. Την προσοχή των επισκεπτών της Παγκόσμιας Βιομηχανικής Έκθεσης στις Βρυξέλλες το 1958 τράβηξε το κτίριο Atomium. Εννέα τεράστιες, διαμέτρου 18 μέτρων, μεταλλικές μπάλες φαινόταν να επιπλέουν στον αέρα: οκτώ κατά μήκος των κορυφών του κύβου, η ένατη στο κέντρο . Ήταν ένα μοντέλο ενός κυττάρου μονάδας κρυσταλλικού άλφα σιδήρου, μεγεθυσμένο 165 δισεκατομμύρια φορές (διαφάνεια 2)

Ο δάσκαλος ανακοινώνει το θέμα του μαθήματος: «Ο σίδηρος και οι ενώσεις του» (διαφάνεια 3)

Υποδοχή "Σκάψιμο στη μνήμη"

2 στάδιο- Κατανόηση νέων πληροφοριών. Ο δάσκαλος δίνει στους μαθητές νέες πληροφορίες που πρέπει να μάθουν. Σε αυτό το στάδιο, μπορεί να προσφερθεί εργασία με το κείμενο, συμπλήρωση του πίνακα μήτρας, ανάγνωση του κειμένου με σημειώσεις, εξαγωγή από το κείμενο.

Εύρεση σιδήρου στη φύση.

Δίνεται στους μαθητές έντυπο υλικό (Οι πιο σημαντικές φυσικές ενώσεις σιδήρου), παρουσιάζονται μέταλλα που περιέχουν σίδηρο.

Εργασία με τραπέζι.

Να απαντήσετε στις ερωτήσεις: α) Ποιες κατηγορίες ανόργανων ενώσεων περιλαμβάνονται στη σύνθεση των ορυκτών του σιδήρου; β) Ποιο ορυκτό έχει το μεγαλύτερο κλάσμα μάζας σιδήρου; γ) Σε ποιες περιοχές της Ρωσίας εξορύσσεται ο σίδηρος;

Οι πιο σημαντικές φυσικές ενώσεις σιδήρου(διαφάνεια 4)

2. Φυσικές ιδιότητεςαδένας.Σιδερένια κρυσταλλικά πλέγματα (διαφάνεια 5,6,7)

Ρεσεψιόν "Σύμπλεγμα"

1. Γράψτε στη μέση του φύλλου την έκφραση κλειδί: «Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου»

2. Ξεκινήστε να γράφετε τις λέξεις ή τις προτάσεις που σας έρχονται στο μυαλό σε σχέση με αυτή τη δραστηριότητα.

3. Καθώς σκέφτεστε ιδέες και τις γράφετε, αρχίστε να κάνετε συνδέσεις μεταξύ των ιδεών που σας φαίνονται κατάλληλες.

4. Γράψε όσες ιδέες μπορείς να σκεφτείς μέχρι να εξαντληθούν όλες σου οι ιδέες.

Σε αυτό το στάδιο του μαθήματος, είναι δυνατή η χρήση της τεχνικής «Πίνακας σήμανσης» (εργασία με το κείμενο, οι μαθητές συμπληρώνουν τον πίνακα) για παράδειγμα:

3. Η θέση του ατόμου του σιδήρου στο περιοδικό σύστημα και η δομή του ατόμου(διαφάνεια 8)

26 Fe)))) d - στοιχείο της ομάδας VIII-B, Ar = 56 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

4. Χημικές ιδιότητες του σιδήρου(Διαφάνεια 9,10)

Σε αυτό το στάδιο του μαθήματος, είναι δυνατή η χρήση της τεχνικής «Ενδοσκόπηση» με βάση τη γνώση των γενικών ιδιοτήτων των μετάλλων.

Α) Όταν θερμαίνεται, αλληλεπιδρά με πολλά αμέταλλα:

* με οξυγόνο 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

* με χλώριο 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

* με γκρι Fe + S = FeS

* με άζωτο 2Fe + N 2 = 2FeN

Β) Οι υδρατμοί αποσυντίθενται με ζεστό σίδηρο: 3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2

Γ) Αραιωμένο HCL και H 2 SO 4 διαλύουν σίδηρο.

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2 Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Δ) Δεν αντιδρά με πυκνά νιτρικά και θειικά οξέα υπό κανονικές συνθήκες (τα οξέα παθητικοποιούν το μέταλλο)

Ε) Όταν θερμανθεί, η αντίδραση με πυκνό θειικό οξύ προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση 2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Ε) Αλληλεπιδρά με άλατα: Fe + CuCl 2 = FeCl 2 + Cu

5. Ιδιότητες των ενώσεων Fe +2 και Fe +3(διαφάνεια 11, 12)

6. Εργαστηριακά πειράματα.Ποιοτικές αντιδράσεις σε ιόντα Fe +2, Fe +3.

1. Σε διάλυμα θειικού σιδήρου (II) - (FeSO 4) προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος εξακυανοφερρικού καλίου (III) - κόκκινο άλας αίματος K 3. Παρατηρούμε την κατακρήμνιση του turnbull blue. Τι χρώμα?

Να γράψετε την εξίσωση αντίδρασης: FeSO 4 + K 3 ->

2. Σε διάλυμα χλωριούχου σιδήρου (III) - (FeCl 3) προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος εξακυανοφερρικού καλίου (II) K 4 - κίτρινο άλας αίματος. Σημειώστε το χρώμα του πρωσικού μπλε ιζήματος. Να γράψετε την εξίσωση της αντίδρασης:

FeCl 3 + K 4 ->

3. Προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος θειοκυανικού καλίου (KCNS) στο διάλυμα χλωριούχου σιδήρου (III). Παρατηρήστε το χρώμα του διαλύματος. Να γράψετε την εξίσωση της αντίδρασης:

FeCl 3 + KCNS ->

7. Πρακτική αξία αλάτων σιδήρου(διαφάνεια 13)

1. FeSO 4 * 7H 2 O - θειικός σίδηρος; χρησιμοποιείται στην κλωστοϋφαντουργία για τη βαφή υφασμάτων, στη γεωργία για την επεξεργασία σπόρων και την καταπολέμηση παρασίτων στη γεωργία, την απόκτηση μελανιού.
2. FeCl2 - χλωριούχος σίδηρος (II). χρησιμοποιείται για τη λήψη καθαρού σιδήρου, συστατικού αντιαναιμικών φαρμάκων, καταλύτη στην οργανική σύνθεση.
3. FeCl3 - χλωριούχος σίδηρος (III). χρησιμοποιείται στην τεχνολογία ως οξειδωτικός παράγοντας στην παραγωγή οργανικών βαφών, στην κλωστοϋφαντουργία - για χάραξη υφασμάτων κατά την προετοιμασία για βαφή, στην ιατρική ως αιμοστατικός παράγοντας, συστατικό διαλυμάτων χρωματισμού στη φωτογραφία, πηκτικό στον καθαρισμό νερού, για προσδιορισμός των φαινολών.
4. Fe 2 (SO 4) 3 - θειικός σίδηρος (III). Χρησιμοποιείται ως χημικό αντιδραστήριο στην υδρομεταλλουργική επεξεργασία μεταλλευμάτων χαλκού, ως πηκτικό στην επεξεργασία λυμάτων, για τη λήψη στυπτηρίας, χρωστικής Fe 2 O 3.

3 στάδιο- Reflection, Reflection. Υπάρχει κατανόηση όλων των πληροφοριών που λαμβάνονται στο 2ο στάδιο. Αναστοχασμός και γενίκευση «τι έμαθε το παιδί» στο μάθημα για αυτό το πρόβλημα. Σε αυτό το στάδιο, μια περίληψη αναφοράς μπορεί να συνταχθεί στο τετράδιο του μαθητή. Επιπλέον, μπορεί να γίνει:

α) επιστροφή στο στάδιο της κλήσης·

β) επιστροφή στις λέξεις-κλειδιά.

γ) επιστροφή σε ανεστραμμένες λογικές αλυσίδες.

δ) επιστροφή σε συστάδες.

Είναι δυνατή η χρήση τεχνικών: "Συγχυμένες λογικές αλυσίδες"

ή "Sinkwine":

• στην πρώτη γραμμή, το θέμα ονομάζεται με μία λέξη (ουσιαστικό)
• η δεύτερη γραμμή είναι μια περιγραφή του θέματος με δύο λέξεις (επίθετα).
• η τρίτη γραμμή είναι μια περιγραφή της δράσης στο πλαίσιο του θέματος με τρία ρήματα.
• η τέταρτη είναι μια φράση τεσσάρων λέξεων που δείχνει μια στάση απέναντι στο θέμα.
• το πέμπτο είναι ένα μονολεκτικό συνώνυμο που θα επαναλάβει την ουσία του θέματος.

ή "Σχεδίαση κειμένου" (διαφάνεια 14)

Εργασία: Από τους προτεινόμενους τύπους των ενώσεων, σχηματίστε τη γενετική σειρά Fe +2 (για την πρώτη επιλογή) και τη γενετική σειρά Fe +2 (για τη δεύτερη επιλογή).

Fe(OH) 2 , Fe, Fe(OH) 2 , FeCl 3 , Fe 2 O 3 , FeCl 2 , FeO

8. Εργασία για το σπίτι (διαφάνεια 14)

1. Να γράψετε τις εξισώσεις των χημικών αντιδράσεων, με τη βοήθεια των οποίων μπορούν να γίνουν οι παρακάτω μετασχηματισμοί:

Fe -> FeCl 3 -> Fe(OH) 3 -> Fe 2 O 3 -> Fe -> FeSO 4 -> Fe(OH) 2 -> FeOa Fe -> Fe 3 O 4

2. Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης για τη σταδιακή υδρόλυση διαλύματος Fe 2 (SO 4) 3.

3. Στην εξίσωση χημική αντίδρασητακτοποιήστε τους συντελεστές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του ηλεκτρονικού ισοζυγίου: Fe 2 O 3 + KOH + KNO 3 -> K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2 O

«Ο σίδηρος δεν είναι μόνο η βάση όλου του κόσμου, το πιο σημαντικό μέταλλο της φύσης γύρω μας, είναι η βάση του πολιτισμού και της βιομηχανίας, είναι ένα όργανο πολέμου και ειρηνικής εργασίας. Και είναι δύσκολο να βρεθεί άλλο στοιχείο σε ολόκληρο τον περιοδικό πίνακα που θα ήταν τόσο συνδεδεμένο με το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον της μοίρας της ανθρωπότητας.

Η Α.Ε. Φέρσμαν

Την προσοχή των επισκεπτών στην Παγκόσμια Βιομηχανική Έκθεση το 1958 στις Βρυξέλλες τράβηξε το κτίριο του Atomium. Εννέα τεράστιες, διαμέτρου 18 μέτρων, μεταλλικές μπάλες έμοιαζαν να επιπλέουν στον αέρα: οκτώ κατά μήκος των κορυφών του κύβου, η ένατη στο κέντρο. Ήταν ένα μοντέλο μοναδιαίας κυψέλης κρυσταλλικού άλφα σιδήρου, που μεγεθύνθηκε 165 δισεκατομμύρια φορές.

Πλάνο μαθήματος

• Εύρεση σιδήρου στη φύση.

• Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου.

• Φυσικές ενώσεις σιδήρου.

• Η θέση του ατόμου του σιδήρου στο περιοδικό σύστημα και η δομή του ατόμου.

• Χημικές ιδιότητες του σιδήρου.

• Ιδιότητες των ενώσεων Fe+2 και Fe+3.

• Ποιοτικές αντιδράσεις για Fe+2, Fe+3. Εργαστηριακές εργασίες.

• Συμπέρασμα. Συνοψίζοντας το μάθημα.

• Εργασία για το σπίτι.

Οι πιο σημαντικές φυσικές ενώσεις σιδήρου

Στην αρχαιότητα, οι άνθρωποι γνώρισαν τον σίδηρο, ο οποίος περιέχεται στους μετεωρίτες. Οι Αιγύπτιοι ονόμασαν αυτό το μέταλλο ουράνιο, και οι Έλληνες και οι κάτοικοι του Βόρειου Καυκάσου το ονόμασαν αστρικό.

Ο μετεωριτικός σίδηρος εκτιμήθηκε πολύ περισσότερο από τον χρυσό. Σιδερένια κοσμήματα φορούσαν εκείνη την εποχή οι πιο ευγενείς και πλούσιοι άνθρωποι.

Φυσικές ιδιότητες του σιδήρου

Ο καθαρός σίδηρος είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο που αμαυρώνεται γρήγορα σε υγρό αέρα ή σε νερό που περιέχει οξυγόνο. Ο σίδηρος είναι όλκιμος, σφυρηλατείται εύκολα και τυλίγεται, με σημείο τήξης 1539°C. Έχει ισχυρές μαγνητικές ιδιότητες (σιδηρομαγνήτης), καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Κρυσταλλικό πλέγμα από σίδηρο

Κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα

Η δομή του ατόμου του σιδήρου

26Fe)))) d είναι στοιχείο της ομάδας VIII-B,

2 8 14 2 Ar = 56

1s22s22p63s23p63d64s2

Συμπληρώστε τις εξισώσεις αντίδρασης που επιβεβαιώνουν τις χημικές ιδιότητες του σιδήρου και των ενώσεων του:

1. Όταν θερμαίνεται, ο σίδηρος αντιδρά με τα αμέταλλα:

* με θείο Fe + S  * με χλώριο Fe + Cl2

* με άζωτο Fe + N2  * με οξυγόνο Fe + O2

Fe + H2O 

Fe + HCl

Fe + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

(Ταξινομήστε τους συντελεστές χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό

ισορροπία).

Χημικές ιδιότητες του σιδήρου

Ελέγξτε την ορθότητα της εγγραφής των εξισώσεων αντίδρασης:

1. Όταν θερμαίνεται, αλληλεπιδρά με πολλά αμέταλλα:

* με οξυγόνο 3Fe + 2O2 = Fe3O4

* με χλώριο 2Fe + 3Cl2= 2FeCl3

* με θείο Fe + S = FeS

* με άζωτο 2Fe + N2 = 2FeN

2. Οι υδρατμοί αποσυντίθενται από τον καυτό σίδηρο:

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

3. Αραιώστε HCL και H2SO4 διαλυμένο σίδηρο.

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Δεν αντιδρά με πυκνά νιτρικά και θειικά οξέα

(καλυμμένο με προστατευτική μεμβράνη από αδιάλυτες ενώσεις).

4. Όταν θερμαίνεται, η αντίδραση με πυκνό θειικό οξύ προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση:

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

5. Αλληλεπιδρά με άλατα:

Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu

Ενώσεις σιδήρου

Ενώσεις σιδήρου

Η χρήση ενώσεων σιδήρου

Κατασκευή κειμένου:

• Ασκηση: Από τους προτεινόμενους τύπους των ενώσεων, φτιάξτε τη γενετική σειρά Fe + 2 (για την πρώτη επιλογή) και τη γενετική σειρά Fe + 2 (για τη δεύτερη επιλογή).

• Fe(OH)2, Fe, Fe(OH)2, FeCl3, Fe2O3, FeCl2, FeO

• Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης για αυτές τις αλυσίδες μετασχηματισμών.

Εργασία για το σπίτι

1. Γράψτε τις εξισώσεις των χημικών αντιδράσεων, με τις οποίες μπορείτε να πραγματοποιήσετε τις παρακάτω αντιδράσεις:

Fe  FeCl3  Fe(OH)3  Fe2O3  Fe  FeSO4  Fe(OH)2  FeO  Fe  Fe3O4

2. Γράψτε τις εξισώσεις αντίδρασης για τη σταδιακή υδρόλυση του διαλύματος Fe2(SO4)3.

3. Στην εξίσωση της χημικής αντίδρασης, τακτοποιήστε τους συντελεστές χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του ηλεκτρονικού ισοζυγίου:

Fe2O3 + KOH + KNO3  K2FeO4 + KNO2 + H2O