ВСТУП
Залізо відігравало і відіграє виняткову роль у матеріальній історії людства. Перше металеве залізо, що потрапило в руки людини, мало, ймовірно, метеоритне походження. Руди заліза широко поширені і часто зустрічаються навіть на поверхні Землі, але самородне залізо на поверхні вкрай рідко. Ймовірно, ще кілька тисяч років тому людина помітила, що після горіння багаття в деяких випадках спостерігається утворення заліза з тих шматків руди, які випадково опинилися у вогнищі. При горінні багаття відновлення заліза з руди відбувається за рахунок реакції руди як безпосередньо з вугіллям, так і з утворюється при горінні оксидом вуглецю (II) ЗІ. Можливість отримання заліза з руд істотно полегшило виявлення того факту, що при нагріванні руди з вугіллям виникає метал, який далі можна додатково очистити при куванні. Одержання заліза з руди за допомогою сиродутного процесу було винайдено в Західній Азії в 2-му тисячолітті до нашої ери. Період з 9 - 7 століття до нашої ери, коли в багатьох племен Європи та Азії розвинулася металургія заліза, отримав назву залізного століття, що прийшов на зміну бронзового віку. Удосконалення способів дуття (природну тягу змінили хутра) та збільшення висоти горна (з'явилися нізкошахтние печі - домниці) призвело до отримання чавуну, який стали широко виплавляти в Західній Європі з 14 століття. Отриманий чавун переробляли в сталь. З середини 18 століття в доменному процесі замість деревного вугілля почали використовувати кам'яно-вугільний кокс. Надалі способи одержання заліза з руд були значно удосконалені, і в даний час для цього використовують спеціальні пристрої - домни, кисневі конвертери, електродугової печі.
Метою моєї роботи є висвітлення основних найбільш гостро стоять екологічних проблем, пов'язаних із залізом і його сполуками, та можливі шляхи їх вирішення.
Завдання:
1. Огляд стану даного питання в сучасній російській школі.
2. Аналіз шкільних програм і підручників, а також іншої літератури, що показують як тема: «Залізо та його сполуки» вивчаються у середній школі.
3. Скласти план уроку, на якому була б успішно проведена екологізація знань.
РОЗДІЛ 1. ВИВЧЕННЯ ТЕМИ: «ЗАЛІЗО І ЙОГО СПОЛУК» У ШКІЛЬНОМУ КУРСІ ХІМІЇ
Історична довідка
У земній корі залізо поширена достатньо широко - на його частку припадає близько 4,1% маси земної кори (4-е місце серед всіх елементів, 2-е серед металів). Відомо велика кількість руд і мінералів, що містять залізо. Найбільше практичне значення мають червоні залізняки (руда гематит, Fe 2 O 3; містить до 70% Fe), магнітні залізняки (руда магнетит, Fe 3 О 4; містить 72,4% Fe), бурі залізняки (руда гідрогетит НFeO 2 · nH 2 O), а також шпатових залізняки (руда сидерит, карбонат заліза, FeСО 3; містить близько 48% Fe). У природі зустрічаються також великі родовища піриту FeS 2 (інші назви - сірчаний колчедан, залізний колчедан, дисульфід заліза та інші), але руди з високим вмістом сірки поки практичного значення не мають. За запасами залізних руд Росія займає перше місце в світі. У морській воді 1.10 -5 - 1.10 -8% заліза.
У шкільних підручниках «Хімія.9 клас» / Г. Є. Рудзітіс, Ф. Г. Фельдман, «Хімія. 9класс »/ Н. С. Ахметов, і Посібник з хімії для вступників до вузів / Г. П. Хомченко, на цю тему виділено три основних параграфа: § 1.Положеніе заліза в періодичній системі хімічних елементів і будова атома § 2.Нахожденіе заліза в природі, його одержання , властивості та застосування § 3.Соедіненія заліза, і ми будемо розглядати кожен параграф більш докладно.
§ 1. Положення заліза в періодичній системі хімічних елементів і будова атома
Fe
d-елемент VIII групи; порядковий номер - 26; атомна маса - 56; (26p 1 січня, 30 n 0 1), 26ē [1]
Метал середньої активності, відновник.
Основні ступені окислення - +2, +3
§ 2. Знаходження заліза в природі, його одержання і властивості
Знаходження в природі.
Залізо є другим по поширеності металом у природі (після алюмінію). У вільному стані залізо зустрічається тільки в метеоритах, що падають на землю [2]. Найбільш важливі природні сполуки:
Fe 2 O 3 • 3H 2 O - бурий залізняк;
Fe 2 O 3 - червоний залізняк;
Fe 3 O 4 (FeO • Fe 2 O 3) - магнітний залізняк;
FeS 2 - залізний колчедан (пірит).
З'єднання заліза входять до складу живих організмів.
Одержання заліза.
У промисловості залізо отримують відновленням його із залізних руд вуглецем (коксом) і оксидом вуглецю (II) в доменних печах [1, 3]. Хімізм доменного процесу наступний:
C + O 2 = CO 2,
CO 2 + C = 2CO.
3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2,
Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2,
FeO + CO = Fe + CO 2.
Його також можна отримати:
1) відновленням заліза з його оксиду, наприклад,
2) відновленням заліза з його оксидів
3) електролізом водних розчинів солей заліза (II) [1].
Фізичні властивості.
Залізо - сріблясто сірий метал, має велику ковкість, пластичність і сильними магнітними властивостями. Щільність заліза - 7,87 г / см 3, температура плавлення 1539 ° С [1].
У Хомченко [3] також написано, що залізо легко намагнічується і розмагнічується, а тому застосовується як осердя динамомашин і електромоторів. Крім того, залізо складається з чотирьох стабільних ізотопів з масовими числами 54, 56 (головний), 57 і 58. Застосовуються радіоактивні ізотопи
Хімічні властивості
У реакціях залізо є відновником. Однак при звичайній температурі воно не взаємодіє навіть з самими активними окислювачами (галогенами, киснем, сіркою), але при нагріванні стає активним і реагує з ними:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3 Хлорид заліза (III)
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (FeO · Fe 2 O 3) Оксид заліза (II, III)
Fe + S = FeS Сульфід заліза (II)
При дуже високій температурі залізо реагує з вуглецем, кремнієм і фосфором:
3Fe + C = Fe 3 C Карбід заліза (цементит)
3Fe + Si = Fe 3 Si силицид заліза
3Fe + 2P = Fe 3 P 2 Фосфід заліза (II)
Залізо реагує зі складними речовинами.
У вологому повітрі залізо швидко окислюється (кородує):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe (OH) 3,
O
Fe (OH) 3 = Fe
O - H + H 2 O
Іржа
Залізо перебуває в середині електрохімічного ряду напруг металів, тому є металом середньої активності. Відновлювальна здатність у заліза менше, ніж у лужних, лужноземельних металів та в алюмінію. Тільки при високій температурі розпечене залізо реагує з водою (700-900):
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2
Залізо реагує з розведеними сірчаної і соляної кислоти, витісняючи з кислот водень:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
При звичайній температурі залізо не взаємодіє з концентрованою сірчаною кислотою, так як пасивується нею [3]. При нагріванні концентрована H 2 SO 4 окисляє залізо до сульфіту заліза (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
Розбавлена азотна кислота окисляє залізо до нітрату заліза (III):
Fe + 4HNO 3 = Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.
Концентрована азотна кислота пасивує залізо.
З розчинів солей залізо витісняє метали, які розташовані правіше його в електрохімічному ряді напруг:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu, Fe 0 + Cu 2 + = Fe 2 + + Cu 0.
Застосування і біологічна роль заліза та його сполук.
Найважливіші сплави заліза - чавуни і сталі - є основними конструкційними матеріалами практично у всіх галузях сучасного виробництва [1].
Хлорид заліза (III) FeCl 3 застосовується для очищення води. У органічному синтезі FeCl 3 застосовується як каталізатор. Нітрат заліза Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O використовують при фарбуванні тканин.
Залізо є одним з найважливіших мікроелементів в організмі людини і тварин (в організмі дорослої людини міститься у вигляді сполук близько 4 г Fe). Воно входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, різних ферментів і інших складних железобелкових комплексів, які знаходяться в печінці і селезінці. Залізо стимулює функцію кровотворних органів [2, 3].
§ 3.Соедіненія заліза
З'єднання заліза (II)
Оксид заліза (II) FeO - чорна кристалічна речовина, нерозчинна у воді. Оксид заліза (II) отримують відновленням оксиду заліза (II, III) оксидом вуглецю (II):
Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2.
Оксид заліза (II) - основний оксид, легко реагує з кислотами, при цьому утворюються солі заліза (II):
FeO + 2HCl = FeCl 2 + H 2 O, FeO + 2H + = Fe 2 + + H 2 O.
Гідроксид заліза (II) Fe (OH) 2 - порошок білого кольору, не розчиняється у воді. Отримують його з солей заліза (II) при взаємодії їх з лугами:
FeSO 4 + 2NaOH = Fe (OH) 2 ¯ + Na 2 SO 4,
Fe 2 + + 2OH - = Fe (OH) 2 ¯.
Гідроксид заліза () Fe (OH) 2 проявляє властивості основи, легко реагує з кислотами:
Fe (OH) 2 + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 O,
Fe (OH) 2 + 2H + = Fe 2 + + 2H 2 O.
При нагріванні гидроксид заліза (II) розкладається:
Fe (OH) 2 = FeO + H 2 O.
Сполуки зі ступенем окислення заліза +2 виявляють відновні властивості, тому що Fe 2 + легко окислюються до Fe +3:
Fe +2 - 1e = Fe +3
Так, свежеполученний зеленуватий осад Fe (OH) 2 на повітрі дуже швидко змінює забарвлення - буріє. Зміна забарвлення пояснюється окисленням Fe (OH) 2 в Fe (OH) 3 киснем повітря:
4Fe +2 (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe +3 (OH) 3.
Відновні властивості проявляють і солі двовалентного заліза, особливо при дії окислювачів в кислотному середовищі. Наприклад, сульфат заліза (II) відновлює перманганат калію в сернокислотной середовищі до сульфату марганцю (II):
10Fe +2 SO 4 + 2KMn +7 O 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe +3 2 (SO 4) 3 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O.
Якісна реакція на катіон заліза (II).
Реактивом для визначення катіона заліза Fe2 + є гексаціано (III) феррат калію (червона кров'яна сіль) K3 [Fe (CN) 6]:
3FeSO 4 + 2K 3 [Fe (CN) 6] = Fe 3 [Fe (CN) 6] 2 ¯ + 3K 2 SO 4.
При взаємодії іонів [Fe (CN) 6] 3 - з катіонами заліза Fe 2 + утворюється темно-синій осад - турнбулевої синь:
3Fe 2 + +2 [Fe (CN) 6] 3 - = Fe 3 [Fe (CN) 6] 2 ¯ [3].
З'єднання заліза (III)
Оксид заліза (III) Fe 2 O 3 - порошок бурого кольору, не розчиняється у воді. Оксид заліза (III) одержують:
А) розкладанням гідроксиду заліза (III):
2Fe (OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
Б) окисленням піриту (FeS 2):
4Fe +2 S 2 -1 + 11O 2 0 = 2Fe 2 +3 O 3 + 8S +4 O 2 -2.
Fe +2 - 1e ® Fe +3
2S -1 - 10e ® 2S +4
O 2 0 + 4e ® 2O -2 11e
Оксид заліза (III) проявляє амфотерні властивості:
А) взаємодіє з твердими лугами NaOH і KOH і з карбонатами натрію і калію при високій температурі:
Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H 2 O,
Fe 2 O 3 + 2OH - = 2FeO 2 - + H 2 O,
Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2.
Ферит натрію
Гідроксид заліза (III) одержують з солей заліза (III) при взаємодії їх з лугами:
FeCl 3 + 3NaOH = Fe (OH) 3 ¯ + 3NaCl,
Fe 3 + + 3OH - = Fe (OH) 3 ¯.
Гідроксид заліза (III) є більш слабкою основою, ніж Fe (OH) 2, і проявляє амфотерні властивості (з переважанням основних). При взаємодії з розведеними кислотами Fe (OH) 3 легко утворює відповідні солі:
Fe (OH) 3 + 3HCl «FeCl 3 + H 2 O
2Fe (OH) 3 + 3H 2 SO 4 «Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Fe (OH) 3 + 3H + «Fe 3 + + 3H 2 O
Реакції з концентрованими розчинами лугів протікають лише при тривалому нагріванні. При цьому виходять стійкі гідрокомплексу з координаційним числом 4 або 6:
Fe (OH) 3 + NaOH = Na [Fe (OH) 4],
Fe (OH) 3 + OH - = [Fe (OH) 4] -,
Fe (OH) 3 + 3NaOH = Na 3 [Fe (OH) 6],
Fe (OH) 3 + 3OH - = [Fe (OH) 6] 3 -.
Сполуки зі ступенем окислення заліза +3 виявляють окислювальні властивості, тому що під дією відновників Fe +3 перетворюється на Fe +2:
Fe +3 + 1e = Fe +2.
Так, наприклад, хлорид заліза (III) окислює йодид калію до вільного йоду:
2Fe +3 Cl 3 + 2KI = 2Fe +2 Cl 2 + 2KCl + I 2 0
Якісні реакції на катіон заліза (III)
А) реактивів для виявлення катіона Fe 3 + є гексаціано (II) феррат калію (жовта кров'яна сіль) K 2 [Fe (CN) 6].
При взаємодії іонів [Fe (CN) 6] 4 - з іонами Fe 3 + утворюється темно-синій осад - берлінська лазур:
4FeCl 3 + 3K 4 [Fe (CN) 6] «Fe 4 [Fe (CN) 6] 3 ¯ +12 KCl,
4Fe 3 + + 3 [Fe (CN) 6] 4 - = Fe 4 [Fe (CN) 6] 3 ¯.
Б) Катіони Fe 3 + можна легко знайти за допомогою роданида амонію (NH 4 CNS). У результаті взаємодії іонів CNS-1 з катіонами заліза (III) Fe3 + утворюється малодіссоціірующій роданід заліза (III) криваво-червоного кольору:
FeCl 3 + 3NH 4 CNS «Fe (CNS) 3 + 3NH 4 Cl,
Fe 3 + + 3CNS 1 - «Fe (CNS) 3 [1,3]
У зонах металургійних комбінатів у твердих викидах міститься от22000 до 31000 мг / кг заліза. У прилеглі до комбінатам грунту надходить до 31-42 мг / кг заліза. Внаслідок цього залізо накопичується у городніх культурах [6].
Вміст заліза у складі сирого осаду, що випадає в первинних відстійниках великого промислового міста, може досягати 1428 мг / кг. Пил, дим промислових виробництв можуть містити великі кількості заліза у вигляді аерозолів заліза, його оксидів, руд.
Пил заліза або його оксидів утворюється при заточуванні металевого інструменту, очищення деталей від іржі, прокаті залізних листів, електрозварювання і при інших виробничих процесах, в яких мають місце залізо або його сполуки. Залізо може накопичуватися у грунтах, водоймах, повітрі, живих організмах [6,7].
Основні мінерали заліза піддаються в природі фотохимическому руйнування, комплексоутворення, мікробіологічному вилуговування, в результаті чого, залізо з важкорозчинних мінералів переходить у водні об'єкти.
Залізовмісні мінерали окислюються бактеріями типу Th. Ferrooxidans. Пірит - звичайний домішковий компонент вугільних родовищ, і його вилуговування призводить до закислению шахтних вод. За однією з оцінок, в1932г. в річку Огайо (США) з шахтними водами надійшло близько 3 млн. тонн H2SO4. Мікробіологічне вилуговування заліза здійснюється не тільки за рахунок окислення, але і при відновленні окислених руд. У ньому беруть участь мікроорганізми належать до різних груп. Зокрема, відновлення Fe3 + до Fe2 + здійснюють представники родів Bacillus і Pseudomonas, а так само деякі гриби. Залізо відігравало і відіграє виняткову роль у матеріальній історії людства. Перше металеве залізо, що потрапило в руки людини, мало, ймовірно, метеоритне походження. Руди заліза широко поширені і часто зустрічаються навіть на поверхні Землі, але самородне залізо на поверхні вкрай рідко. Ймовірно, ще кілька тисяч років тому людина помітила, що після горіння багаття в деяких випадках спостерігається утворення заліза з тих шматків руди, які випадково опинилися у вогнищі. При горінні багаття відновлення заліза з руди відбувається за рахунок реакції руди як безпосередньо з вугіллям, так і з утворюється при горінні оксидом вуглецю (II) ЗІ. Можливість отримання заліза з руд істотно полегшило виявлення того факту, що при нагріванні руди з вугіллям виникає метал, який далі можна додатково очистити при куванні. Одержання заліза з руди за допомогою сиродутного процесу було винайдено в Західній Азії в 2-му тисячолітті до нашої ери. Період з 9 - 7 століття до нашої ери, коли в багатьох племен Європи та Азії розвинулася металургія заліза, отримав назву залізного століття, що прийшов на зміну бронзового віку. Удосконалення способів дуття (природну тягу змінили хутра) та збільшення висоти горна (з'явилися нізкошахтние печі - домниці) призвело до отримання чавуну, який стали широко виплавляти в Західній Європі з 14 століття. Отриманий чавун переробляли в сталь. З середини 18 століття в доменному процесі замість деревного вугілля почали використовувати кам'яно-вугільний кокс. Надалі способи одержання заліза з руд були значно удосконалені, і в даний час для цього використовують спеціальні пристрої - домни, кисневі конвертери, електродугової печі.
Метою моєї роботи є висвітлення основних найбільш гостро стоять екологічних проблем, пов'язаних із залізом і його сполуками, та можливі шляхи їх вирішення.
Завдання:
1. Огляд стану даного питання в сучасній російській школі.
2. Аналіз шкільних програм і підручників, а також іншої літератури, що показують як тема: «Залізо та його сполуки» вивчаються у середній школі.
3. Скласти план уроку, на якому була б успішно проведена екологізація знань.
РОЗДІЛ 1. ВИВЧЕННЯ ТЕМИ: «ЗАЛІЗО І ЙОГО СПОЛУК» У ШКІЛЬНОМУ КУРСІ ХІМІЇ
Історична довідка
У земній корі залізо поширена достатньо широко - на його частку припадає близько 4,1% маси земної кори (4-е місце серед всіх елементів, 2-е серед металів). Відомо велика кількість руд і мінералів, що містять залізо. Найбільше практичне значення мають червоні залізняки (руда гематит, Fe 2 O 3; містить до 70% Fe), магнітні залізняки (руда магнетит, Fe 3 О 4; містить 72,4% Fe), бурі залізняки (руда гідрогетит НFeO 2 · nH 2 O), а також шпатових залізняки (руда сидерит, карбонат заліза, FeСО 3; містить близько 48% Fe). У природі зустрічаються також великі родовища піриту FeS 2 (інші назви - сірчаний колчедан, залізний колчедан, дисульфід заліза та інші), але руди з високим вмістом сірки поки практичного значення не мають. За запасами залізних руд Росія займає перше місце в світі. У морській воді 1.10 -5 - 1.10 -8% заліза.
1.2 Тема «Залізо та його сполуки» в шкільних програмах з хімії
У програмі шкільного курсу хімії на вивченні теми "Залізо та його сполуки» відводиться 5 годин; ця тема розбита на наступні підрозділи: Загальні поняття про становище заліза в періодичній системі хімічних елементів і будова атома. Основні методи отримання заліза-відновлення з оксидів заліза і електроліз водних розчинів солей заліза. Фізичні, хімічні властивості і застосування. Основні сполуки заліза і їх отримання. Екологічні аспекти даної теми в шкільній літературі викладені дуже поверхнево або не викладені зовсім.У шкільних підручниках «Хімія.9 клас» / Г. Є. Рудзітіс, Ф. Г. Фельдман, «Хімія. 9класс »/ Н. С. Ахметов, і Посібник з хімії для вступників до вузів / Г. П. Хомченко, на цю тему виділено три основних параграфа: § 1.Положеніе заліза в періодичній системі хімічних елементів і будова атома § 2.Нахожденіе заліза в природі, його одержання , властивості та застосування § 3.Соедіненія заліза, і ми будемо розглядати кожен параграф більш докладно.
§ 1. Положення заліза в періодичній системі хімічних елементів і будова атома
Fe
d-елемент VIII групи; порядковий номер - 26; атомна маса - 56; (26p 1 січня, 30 n 0 1), 26ē [1]
| 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 |
Основні ступені окислення - +2, +3
§ 2. Знаходження заліза в природі, його одержання і властивості
Знаходження в природі.
Залізо є другим по поширеності металом у природі (після алюмінію). У вільному стані залізо зустрічається тільки в метеоритах, що падають на землю [2]. Найбільш важливі природні сполуки:
Fe 2 O 3 • 3H 2 O - бурий залізняк;
Fe 2 O 3 - червоний залізняк;
Fe 3 O 4 (FeO • Fe 2 O 3) - магнітний залізняк;
FeS 2 - залізний колчедан (пірит).
З'єднання заліза входять до складу живих організмів.
Одержання заліза.
У промисловості залізо отримують відновленням його із залізних руд вуглецем (коксом) і оксидом вуглецю (II) в доменних печах [1, 3]. Хімізм доменного процесу наступний:
C + O 2 = CO 2,
CO 2 + C = 2CO.
3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2,
Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2,
FeO + CO = Fe + CO 2.
Його також можна отримати:
1) відновленням заліза з його оксиду, наприклад,
2) відновленням заліза з його оксидів
3) електролізом водних розчинів солей заліза (II) [1].
Фізичні властивості.
Залізо - сріблясто сірий метал, має велику ковкість, пластичність і сильними магнітними властивостями. Щільність заліза - 7,87 г / см 3, температура плавлення 1539 ° С [1].
У Хомченко [3] також написано, що залізо легко намагнічується і розмагнічується, а тому застосовується як осердя динамомашин і електромоторів. Крім того, залізо складається з чотирьох стабільних ізотопів з масовими числами 54, 56 (головний), 57 і 58. Застосовуються радіоактивні ізотопи
Хімічні властивості
У реакціях залізо є відновником. Однак при звичайній температурі воно не взаємодіє навіть з самими активними окислювачами (галогенами, киснем, сіркою), але при нагріванні стає активним і реагує з ними:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3 Хлорид заліза (III)
3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (FeO · Fe 2 O 3) Оксид заліза (II, III)
Fe + S = FeS Сульфід заліза (II)
При дуже високій температурі залізо реагує з вуглецем, кремнієм і фосфором:
3Fe + C = Fe 3 C Карбід заліза (цементит)
3Fe + Si = Fe 3 Si силицид заліза
3Fe + 2P = Fe 3 P 2 Фосфід заліза (II)
Залізо реагує зі складними речовинами.
У вологому повітрі залізо швидко окислюється (кородує):
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe (OH) 3,
O
Fe (OH) 3 = Fe
O - H + H 2 O
Іржа
Залізо перебуває в середині електрохімічного ряду напруг металів, тому є металом середньої активності. Відновлювальна здатність у заліза менше, ніж у лужних, лужноземельних металів та в алюмінію. Тільки при високій температурі розпечене залізо реагує з водою (700-900):
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H 2
Залізо реагує з розведеними сірчаної і соляної кислоти, витісняючи з кислот водень:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
При звичайній температурі залізо не взаємодіє з концентрованою сірчаною кислотою, так як пасивується нею [3]. При нагріванні концентрована H 2 SO 4 окисляє залізо до сульфіту заліза (III):
2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
Розбавлена азотна кислота окисляє залізо до нітрату заліза (III):
Fe + 4HNO 3 = Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.
Концентрована азотна кислота пасивує залізо.
З розчинів солей залізо витісняє метали, які розташовані правіше його в електрохімічному ряді напруг:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu, Fe 0 + Cu 2 + = Fe 2 + + Cu 0.
Застосування і біологічна роль заліза та його сполук.
Найважливіші сплави заліза - чавуни і сталі - є основними конструкційними матеріалами практично у всіх галузях сучасного виробництва [1].
Хлорид заліза (III) FeCl 3 застосовується для очищення води. У органічному синтезі FeCl 3 застосовується як каталізатор. Нітрат заліза Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O використовують при фарбуванні тканин.
Залізо є одним з найважливіших мікроелементів в організмі людини і тварин (в організмі дорослої людини міститься у вигляді сполук близько 4 г Fe). Воно входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, різних ферментів і інших складних железобелкових комплексів, які знаходяться в печінці і селезінці. Залізо стимулює функцію кровотворних органів [2, 3].
§ 3.Соедіненія заліза
З'єднання заліза (II)
Оксид заліза (II) FeO - чорна кристалічна речовина, нерозчинна у воді. Оксид заліза (II) отримують відновленням оксиду заліза (II, III) оксидом вуглецю (II):
Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2.
Оксид заліза (II) - основний оксид, легко реагує з кислотами, при цьому утворюються солі заліза (II):
FeO + 2HCl = FeCl 2 + H 2 O, FeO + 2H + = Fe 2 + + H 2 O.
Гідроксид заліза (II) Fe (OH) 2 - порошок білого кольору, не розчиняється у воді. Отримують його з солей заліза (II) при взаємодії їх з лугами:
FeSO 4 + 2NaOH = Fe (OH) 2 ¯ + Na 2 SO 4,
Fe 2 + + 2OH - = Fe (OH) 2 ¯.
Гідроксид заліза () Fe (OH) 2 проявляє властивості основи, легко реагує з кислотами:
Fe (OH) 2 + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 O,
Fe (OH) 2 + 2H + = Fe 2 + + 2H 2 O.
При нагріванні гидроксид заліза (II) розкладається:
Fe (OH) 2 = FeO + H 2 O.
Сполуки зі ступенем окислення заліза +2 виявляють відновні властивості, тому що Fe 2 + легко окислюються до Fe +3:
Fe +2 - 1e = Fe +3
Так, свежеполученний зеленуватий осад Fe (OH) 2 на повітрі дуже швидко змінює забарвлення - буріє. Зміна забарвлення пояснюється окисленням Fe (OH) 2 в Fe (OH) 3 киснем повітря:
4Fe +2 (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe +3 (OH) 3.
Відновні властивості проявляють і солі двовалентного заліза, особливо при дії окислювачів в кислотному середовищі. Наприклад, сульфат заліза (II) відновлює перманганат калію в сернокислотной середовищі до сульфату марганцю (II):
10Fe +2 SO 4 + 2KMn +7 O 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe +3 2 (SO 4) 3 + 2Mn +2 SO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O.
Якісна реакція на катіон заліза (II).
Реактивом для визначення катіона заліза Fe2 + є гексаціано (III) феррат калію (червона кров'яна сіль) K3 [Fe (CN) 6]:
3FeSO 4 + 2K 3 [Fe (CN) 6] = Fe 3 [Fe (CN) 6] 2 ¯ + 3K 2 SO 4.
При взаємодії іонів [Fe (CN) 6] 3 - з катіонами заліза Fe 2 + утворюється темно-синій осад - турнбулевої синь:
3Fe 2 + +2 [Fe (CN) 6] 3 - = Fe 3 [Fe (CN) 6] 2 ¯ [3].
З'єднання заліза (III)
Оксид заліза (III) Fe 2 O 3 - порошок бурого кольору, не розчиняється у воді. Оксид заліза (III) одержують:
А) розкладанням гідроксиду заліза (III):
2Fe (OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
Б) окисленням піриту (FeS 2):
4Fe +2 S 2 -1 + 11O 2 0 = 2Fe 2 +3 O 3 + 8S +4 O 2 -2.
4 e |
11e |
2S -1 - 10e ® 2S +4
4 e |
Оксид заліза (III) проявляє амфотерні властивості:
А) взаємодіє з твердими лугами NaOH і KOH і з карбонатами натрію і калію при високій температурі:
Fe 2 O 3 + 2NaOH = 2NaFeO2 + H 2 O,
Fe 2 O 3 + 2OH - = 2FeO 2 - + H 2 O,
Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2.
Ферит натрію
Гідроксид заліза (III) одержують з солей заліза (III) при взаємодії їх з лугами:
FeCl 3 + 3NaOH = Fe (OH) 3 ¯ + 3NaCl,
Fe 3 + + 3OH - = Fe (OH) 3 ¯.
Гідроксид заліза (III) є більш слабкою основою, ніж Fe (OH) 2, і проявляє амфотерні властивості (з переважанням основних). При взаємодії з розведеними кислотами Fe (OH) 3 легко утворює відповідні солі:
Fe (OH) 3 + 3HCl «FeCl 3 + H 2 O
2Fe (OH) 3 + 3H 2 SO 4 «Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Fe (OH) 3 + 3H + «Fe 3 + + 3H 2 O
Реакції з концентрованими розчинами лугів протікають лише при тривалому нагріванні. При цьому виходять стійкі гідрокомплексу з координаційним числом 4 або 6:
Fe (OH) 3 + NaOH = Na [Fe (OH) 4],
Fe (OH) 3 + OH - = [Fe (OH) 4] -,
Fe (OH) 3 + 3NaOH = Na 3 [Fe (OH) 6],
Fe (OH) 3 + 3OH - = [Fe (OH) 6] 3 -.
Сполуки зі ступенем окислення заліза +3 виявляють окислювальні властивості, тому що під дією відновників Fe +3 перетворюється на Fe +2:
Fe +3 + 1e = Fe +2.
Так, наприклад, хлорид заліза (III) окислює йодид калію до вільного йоду:
2Fe +3 Cl 3 + 2KI = 2Fe +2 Cl 2 + 2KCl + I 2 0
Якісні реакції на катіон заліза (III)
А) реактивів для виявлення катіона Fe 3 + є гексаціано (II) феррат калію (жовта кров'яна сіль) K 2 [Fe (CN) 6].
При взаємодії іонів [Fe (CN) 6] 4 - з іонами Fe 3 + утворюється темно-синій осад - берлінська лазур:
4FeCl 3 + 3K 4 [Fe (CN) 6] «Fe 4 [Fe (CN) 6] 3 ¯ +12 KCl,
4Fe 3 + + 3 [Fe (CN) 6] 4 - = Fe 4 [Fe (CN) 6] 3 ¯.
Б) Катіони Fe 3 + можна легко знайти за допомогою роданида амонію (NH 4 CNS). У результаті взаємодії іонів CNS-1 з катіонами заліза (III) Fe3 + утворюється малодіссоціірующій роданід заліза (III) криваво-червоного кольору:
FeCl 3 + 3NH 4 CNS «Fe (CNS) 3 + 3NH 4 Cl,
Fe 3 + + 3CNS 1 - «Fe (CNS) 3 [1,3]
РОЗДІЛ II. ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ, ПОВ'ЯЗАНІ З ВИВЧЕННЯМ ТЕМИ: «ЗАЛІЗО І ЙОГО СПОЛУКИ»
Залізо присутнє в організмах всіх рослин і тварин як мікроелемент, тобто в дуже малих кількостях (у середньому близько 0,02%). Однак залізобактерій, що використовують енергію окислення заліза (II) в залізо (III) для хемосинтезу, можуть накопичувати в своїх клітинах до 17-20% заліза. Основна біологічна функція заліза - участь у транспорті кисню (O) і окисних процесах. Цю функцію виконує заліза у складі складних білків - гемопротеідов, простетичної групою яких є железопорфіріновий комплекс - гем. Серед найважливіших гемопротеідов дихальні пігменти гемоглобін і міоглобін, універсальні переносники електронів в реакціях клітинного дихання, окислення і фотосінеза цитохроми, ферменти каталоза та пероксиду, та інших. У деяких безхребетних залізовмісні дихальні пігменти гелоерітрін і хлорокруорін мають відмінне від гемоглобінів будову. При біосинтезі гемопротеідов залізо переходить до них від білка феритину, що здійснює запасання і транспорт заліза. Цей білок, одна молекула якого включає близько 4 500 атомів заліза, концентрується в печінці, селезінці, кістковому мозку і слизової оболонки кишечнику ссавців і людини. Добова потреба людини в залізі (6-20 мг) з надлишком покривається їжею (залізом багаті м'ясо, печінка, яйця, хліб, шпинат, буряк та інші). В організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 4,2 г заліза, в 1 л крові - близько 450 мг. При нестачі заліза в організмі розвивається залозиста анемія, яку лікують за допомогою препаратів, що містять залізо. Препарати заліза застосовуються і як загальнозміцнюючі засоби. Надмірна доза заліза (200 мг і вище) може надавати токсичну дію. Залізо також необхідно для нормального розвитку рослин, тому існують мікродобрива на основі препаратів заліза [4,5]. Однак залізо може становити певну екологічну небезпеку для навколишнього середовища, і це слід також розглядати при вивченні теми: «Залізо та його сполуки». Розглянемо екологічні проблеми, пов'язані з залізом.У зонах металургійних комбінатів у твердих викидах міститься от22000 до 31000 мг / кг заліза. У прилеглі до комбінатам грунту надходить до 31-42 мг / кг заліза. Внаслідок цього залізо накопичується у городніх культурах [6].
Вміст заліза у складі сирого осаду, що випадає в первинних відстійниках великого промислового міста, може досягати 1428 мг / кг. Пил, дим промислових виробництв можуть містити великі кількості заліза у вигляді аерозолів заліза, його оксидів, руд.
Пил заліза або його оксидів утворюється при заточуванні металевого інструменту, очищення деталей від іржі, прокаті залізних листів, електрозварювання і при інших виробничих процесах, в яких мають місце залізо або його сполуки. Залізо може накопичуватися у грунтах, водоймах, повітрі, живих організмах [6,7].
Основні мінерали заліза піддаються в природі фотохимическому руйнування, комплексоутворення, мікробіологічному вилуговування, в результаті чого, залізо з важкорозчинних мінералів переходить у водні об'єкти.
Згадані тут широко поширені в природі процеси протікають так само у відвалах гірничорудних підприємств, металургійних комбінатів, які виробляють велику кількість відходів (шлаки, недогарки тощо). З дощовими, паводковими та грунтовими водами вивільняються з твердих матриць метали переносяться у річки та водойми. Залізо перебуває в природних водах у різних станах і формах: в істинно розчиненої формі входить до складу донних відкладень і гетерогенних систем (суспензії і колоїди).
Донні відкладення річок і водойм виступають в якості накопичувача заліза. За певних умов залізо може вивільнятися з них, в результаті чого відбувається вторинне забруднення води [8].
У повітря робочої зони на металургійних, підприємствах надходить пил, аерозолі з частинок заліза та його сполук.
При дії на шкіру можливі алергічні дерматити, при вдиханні такого повітря відбувається подразнення дихальних шляхів, руйнування легень, плеври, порушення функції печінки, шлункові захворювання. Тому встановлено ГДК (гранично допустима концентрація) для залізовмісних частинок в повітрі робочої зони в залежності від типу частинок від 2 до 4 мг / м 3.
При згорянні залізного порошку, при операціях, пов'язаних з роботою електричної дуги, в навколишню атмосферу поступає дим оксиду заліза Fe 2 O 4, який викликає патологічні зміни функції легень. ГДК для Fe 2 O 3 в повітрі (у перерахунку на Fe) - 0,04 мг / м 3.
Сульфати і хлориди заліза є найбільш токсичними шкідливими домішками. ГДК для сульфату (у перерахунку на Fe) в атмосферному повітрі -0,007 мг / м 3, для хлориду - 0,004 мг / м 3.
Аерозолі (пил, дим) заліза і його окислів, руд та інших з'єднань при тривалому впливі відкладаються в легенях і викликають специфічне захворювання легенів - сідероз. Розрізняють, так званий «червоний сідероз», що викликається оксидом заліза (III) і «чорний сідероз», що виникає від вдихання пилу заліза, його карбонатів і фосфатів.
У робітників, що обробляють пірит, спостерігаються шлункові захворювання (гастрити, дуоденіти) [6].
У робітників доменного та мартенівського виробництв спостерігається порушення обонянія.Среді електрозварників, сталеварів часті запальні захворювання верхніх дихальних шляхів.
У робітників залізорудних шахт і гірничо-збагачувальних фабрик особливо часті хронічні бронхіти, іноді ускладнені астмою, емфіземою легенів. Зустрічаються стоматити, запалення ясен, ураження зубів, ураження слизової рота.
Заходи, що забезпечують безпеку роботи в атмосфері з підвищеним вмістом частинок заліза та його сполук, полягають в очищенні повітря від шкідливих домішок, в ефективній вентиляції приміщень, в застосуванні спецодягу, респіраторів, окулярів.
Реальну небезпеку при прийомі всередину представляють залізо, яке надходить в організм у складі лікарських речовин і сульфат заліза (II). Токсичні дози FeSO4 або чистого заліза (для людини ЛД = 200-250 мг / кг) призводять до смертельного результату в результаті хімічного опіку внутрішніх органів.
Токсичність сполук заліза у воді залежить від pH. У лужному середовищі токсичність зростає. Від надмірного вмісту заліза у воді можуть гинути риби, водорості. Велику небезпеку представляють стічні води і шлами виробництв, пов'язаних з переробкою залізовмісних продуктів.
Підпорогові концентрації у воді водойм: сульфат та нітрат заліза (III), гідроксид заліза (II) - 0,5 мг / л; хлорид заліза (III) - 0,9 мг / л.
З'єднання заліза (II) мають загальним токсичною дією. З'єднання заліза (III) менш отруйні, але діють пріжігающе на травний канал і викликають блювоту.
ГДК заліза у питній воді 0,3 мг / л.
У природних водоймах, наприклад, в Ладозькому озері, в Неві, вміст заліза менше 0,3 мг / л. Перед вступом до мережі міського водопостачання вода з водойм піддається фільтрації і дії коагулянтів, які разом з органічними домішками видаляють і частина заліза.
Обробка води з підвищеним вмістом заліза полягає в фільтруванні на механічних фільтрах (антрацит), коагуляції, глинозем Al2 (SO4) 3), іноді - в опрацюванні магнітними полями (у разі магнітних форм заліза).
Профілактичні заходи, що забезпечують безпечні умови праці при впливі на працюючих заліза та його сполук визначаються нормативними документами відповідно до конкретних умов виробництва [7,8].
У цьому розділі ми розглянули деякі (насправді їх набагато більше) екологічні питання, пов'язані із залізом і його сполуками, а також способами усунення. І в наступному розділі ми будемо розглядати, способи проведення уроків у школі по цій темі.
РОЗДІЛ 3. ВИВЧЕННЯ ТЕМИ «ЗАЛІЗО І ЙОГО СПОЛУКИ» НА УРОЦІ З ХІМІЇ В СЕРЕДНІЙ ШКОЛІ
3.1 План уроку
Залізо: його будова і властивості"Вік дев'ятнадцятий, залізний,
Воістину жорстокий вік!
Тобою в морок нічний, беззоряні
Безтурботний кинутий людина! "
Цілі уроку:
· Сформувати уявлення про фізичні і хімічні властивості заліза залежно від проявляється ним ступеня окислення і природи окислювача;
· Розвивати теоретичне мислення учнів та їх уміння прогнозувати властивості речовини, спираючись на знання про його будову;
· Розвивати понятійне мислення таких операцій, як аналіз, порівняння, узагальнення, систематизація;
· Розвивати такі якості мислення, як об'єктивність, лаконізм і ясність, самоконтроль та активність.
Завдання уроку:
· Актуалізувати знання учнів з теми: "Будова атома";
· Організувати колективну роботу учнів від постановки навчальної задачі до кінцевого результату (скласти опорну схему до уроку);
· Узагальнити матеріал по темі: "Метали" і розглянути властивості заліза та його застосування;
· Організувати самостійну дослідницьку роботу в парах по вивченню хімічних властивостей заліза;
· Організувати взаємоконтроль учнів на уроці.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
Реактиви та обладнання:
· Залізо (порошок, пластина, скріпка),
· Сірка,
· Соляна кислота,
· Сульфат міді (II),
· Кристалічна решітка заліза,
· Плакати для гри,
· Магніт,
· Добірка ілюстрацій по темі,
· Пробірки,
· Спиртівка,
· Сірники,
· Ложка для спалювання горючих речовин,
· Географічні карти.
Структура уроку
1. Вступна частина.
2. Вивчення нового матеріалу.
3. Повідомлення домашнього завдання.
4. Закріплення вивченого матеріалу.
Хід уроку
1. Вступна частина
Організаційний момент.
Перевірка наявності учнів.
Повідомлення теми уроку. Запис теми на дошці і в зошитах учнів.
2. Вивчення нового матеріалу
- Як ви думаєте, як буде звучати тема нашого сьогоднішнього уроку?
1. Поява заліза в людській цивілізації поклало початок залізного віку.
Звідки ж древні люди брали залізо в той час, коли ще не вміли добувати його з руди? Залізо в перекладі з шумерського мови - це метал, "скрапленим з неба, небесний". Перше залізо, з яким зіткнулося людство, було залізом з метеоритів. Вперше довів, що "залізні камені падають з неба", в 1775 р. російський вчений П.С. Палас, який привіз до Петербурга брилу самородного залізного метеорита вагою 600 кг. Найбільшим залізним метеоритом є знайдений в 1920 р. в Південно-Західній Африці метеорит "Гоба" вагою близько 60 т. Згадаймо гробницю Тутанхамона: золото, золото. Чудова робота захоплює, блиск сліпить очі. Але ось що пише К. Керрі у книзі "Боги, гробниці, вчені" про маленького залізному амулеті Тутанхамона: "Амулет відноситься до числа найбільш ранніх виробів Єгипту, і ... в гробниці, наповненою мало не до відмови золотом, саме ця скромна знахідка мала найбільшу з точки зору історії культури цінність ". Усього кілька залізних виробів було знайдено в гробниці фараона, серед них залізний амулет бога Гора, невеликий кінжальчік із залізним клинком і золотий рукояткою, маленькі залізні лавочка "Урс".
Вчені припускають, що саме країни Малої Азії, де проживали племена хетів, були місцем виникнення чорної металургії. До Європи залізо прийшло з Малої Азії вже в I тис. до н.е.; так в Європі почався залізний вік.
Знамениту булатну сталь (або булат) робили на Сході ще за часів Аристотеля (IV ст. До н.е.). Але технологія її виготовлення трималася в секреті багато століть.
Мені наснилася інша печаль
Про сиву дамаська сталь.
Я побачив, як сталь гартувалася,
Як з юних рабів одного
Вибирали, годували його,
Щоб плоть його сил набиралася.
Вичікували покладений термін,
А потім розпечений клинок
У мускулисту плоть занурювали,
Виймали готовий клинок.
Міцніше сталі, не бачив Схід,
Міцніше стали більшої біди печалі.
Оскільки булат - це сталь з дуже великою твердістю і пружністю, виготовлені з неї вироби мають здатність не тупіться, будучи гостро заточеними. Розкрив секрет булату російська металург П.П. Аносов. Він дуже повільно охолоджував розпечену сталь у спеціальному розчині технічного масла, підігрітого до певної температури; в процесі охолодження сталь кувалася.
2. Положення заліза в ПСХЕМ.
З'ясовуємо положення заліза в ПСХЕМ, заряд ядра і розподіл електронів в атомі.
3. Фізичні властивості заліза.
- Які фізичні властивості заліза ви знаєте?
Залізо - це сріблясто-білий метал з температурою плавлення 1539 о С. Дуже пластичний, тому легко обробляється, кується, прокатується, штампується. Залізо має здатність намагнічуватися і розмагнічуються, тому застосовується як осердя електромагнітів у різних електричних машинах і апаратах. Йому можна надати більшу міцність і твердість методами термічного і механічного впливу, наприклад, за допомогою гарту і прокатки.
Розрізняють хімічно чисте і технічно чисте залізо. Технічно чисте залізо, по суті, являє собою низьковуглецеву сталь, воно містить 0,02 -0,04% вуглецю, а кисню, сірки, азоту і фосфору - ще менше. Хімічно чисте залізо містить менше 0,01% домішок. Хімічно чисте залізо - сріблясто-сірий, блискучий, за зовнішнім виглядом дуже схожий на платину метал. Хімічно чисте залізо стійке до корозії (згадаємо, що таке корозія? Демонстрація корозійного цвяха) і добре чинить опір дії кислот. Однак незначні частки домішок позбавляють його цих дорогоцінний властивостей.
4. Хімічні властивості заліза.
Виходячи із знань про хімічні властивості металів, як ви думаєте, якими хімічними властивостями буде володіти залізо?
| +2 | +3 |
| Взаємодія з неметалами | |
| Fe + S = FeS | 2Fe +3 CL 2 = 2FeCL 3 |
| З кислотами | |
| Fe + 2HCL = FeCL 2 + H 2 | |
| З солями | |
| Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu | |
| З водою | |
| 3 Fe + 4H 2 O (пари) = Fe 3 O 4 + 4H 2 | При температурі 700-900 о С |
· Взаємодія заліза з сіркою.
Практична робота.
· Взаємодія заліза з соляною кислотою.
· Взаємодія заліза з сульфатом міді (II).
5. Застосування заліза.
Розмова з питань:
- Як видумаєте, яке поширення заліза в природі?
Залізо - один з найпоширеніших елементів у природі. У земній корі його масова частка складає 5,1%, за цим показником вона поступається тільки кисню, кремнію та алюмінію. Багато заліза знаходиться і в небесних тілах, що встановлено за даними спектрального аналізу. У зразках місячного грунту, які доставила автоматична станція "Луна", виявлено залізо в неокислених стані.
Залізні руди досить широко поширені на Землі. Назви гір на Уралі говорять самі за себе: Висока, Магнітна, Залізна. Агрохімік в грунтах знаходять сполуки заліза.
- У вигляді, яких сполук залізо зустрічається в природі?
Залізо входить до складу більшості гірських порід. Для отримання заліза використовують залізні руди з вмістом заліза 30-70% і більше. Основними залізними рудами є: магнетит - Fe 3 O 4 містить 72% заліза, родовища зустрічаються на Південному Уралі, Курської магнітної аномалії; гематит - Fe 2 O 3 містить до 65% заліза, такі родовища зустрічаються у Криворізькому районі; лімоніт - Fe 2 O 3 * nH 2 O містить до 60% заліза, родовища зустрічаються в Криму; пірит - FeS 2 містить приблизно 47% заліза, родовища зустрічаються на Уралі. (Робота з контурними картами).
- Яка роль заліза в житті людини і рослин?
Біохіміки відкрили важливу роль заліза в житті рослин, тварин і людини. Входячи до складу надзвичайно складно побудованого органічної сполуки, званого гемоглобіном, залізо обумовлює червоне забарвлення цієї речовини, від якого у свою чергу, залежить колір крові людини і тварин. В організмі дорослої людини міститься 3 г чистого заліза, 75% якого входить до складу гемоглобіну. Основна роль гемоглобіну - перенесення кисню з легень до тканин, а у зворотному напрямку - CO 2.
Залізо необхідне і рослинам. Воно входить до складу цитоплазми, бере участь у процесі фотосинтезу. Рослини, вирощені на субстраті, що не містить заліза, мають біле листя. Маленька добавка заліза до субстрату - і вони набувають зелений колір. Більше того, стоїть білий лист змазати розчином солі, що містить залізо, і незабаром змазане місце зеленіє.
Так від однієї і тієї ж причини - наявності заліза в соках і тканинах - весело зеленіють листя рослин і яскраво рум'яняться щоки людини.
Приблизно 90% використовуваних людством металів - це сплави на основі заліза. Заліза виплавляється в світі дуже багато, приблизно в 50 разів більше, ніж алюмінію, не кажучи вже про інші металах. Сплави на основі заліза універсальні, технологічні, доступні, дешеві. Залозу ще довго бути фундаментом цивілізації.
3. Повідомлення домашнього матеріалу
4. Закріплення вивченого матеріалу
1. Використовуючи опорну схему, записану на дошці, зробіть висновок: що ж являє собою залізо і які його властивості?
2. Графічний диктант (заздалегідь приготувати листочки з накресленої прямий, розділеної на 8 відрізків і пронумерованої відповідно питань диктанту. Відзначити курінчиками "^" на відрізку номер положення, яке вважається вірним).
Варіант 1.
1. Залізо - це активний лужний метал.
2. Залізо легко кується.
3. Залізо входить до складу сплаву бронзи.
4. На зовнішньому енергетичному рівні атома заліза 2 електрона.
5. Залізо взаємодіє з розведеними кислотами.
6. З галогенами утворює галогеніди зі ступенем окислення +2.
7. Залізо не взаємодіє з киснем.
8. Залізо можна отримати шляхом електролізу розплаву його солі.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Варіант 2.
1. Залізо - це метал сріблясто-білого кольору.
2. Залізо не має здатність намагнічуватися.
3. Атоми заліза виявляють окислювальні властивості.
4. На зовнішньому енергетичному рівні атома заліза 1 електрон.
5. Залізо витісняє мідь з розчинів її солей.
6. З галогенами утворює сполуки із ступенем окислення +3.
7. З розчином сірчаної кислоти утворює сульфат заліза (III).
8. Залізо не піддається корозії.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Критерії оцінки:
· "5" - 0 помилок,
· "4" - 1-2 помилки,
· "3" - 3-4 помилки,
· "2" - 5 і більше помилок.
Програми
Цікавий матеріал до уроку
Чи знаєте ви, що?
Залізо - один з найважливіших елементів життя. Кров містить залізо, і саме воно визначає колір крові, а також її основну властивість - здатність зв'язувати і віддавати кисень. Таку здатність має комплексне з'єднання - гем - складова частина молекули гемоглобіну. Крім гемоглобіну залізо в нашому організмі є ще в міоглобіні - білку, запасающей кисень у м'язах. Є також залізовмісні ферменти.
Поблизу м. Делі в Індії стоїть залізна колона без найменшого плямочки іржі, хоча її вік майже 2800 років. Це знаменита Кутубская колона заввишки близько семи метрів і масою 6.5 т. Напис на колоні говорить про те, що вона була поставлена в IX ст. До н. е.. Іржавіння заліза - освіта метагідроксіда заліза - пов'язане із взаємодією його з вологою і киснем повітря.
Однак ця реакція при відсутності в залозі різних домішок, і перш за все вуглецю, кремнію і сірки, не протікає. Колона була виготовлена з дуже чистого металу: заліза в колоні виявилося 99,72%. Цим і пояснюється її довговічність і корозійна стійкість.
У 1934 р. в "Гірському журналі" з'явилася стаття "Поліпшення заліза і сталі за допомогою ... іржавіння в землі". Спосіб перетворення заліза в сталь через іржавіння в землі відомий людям з глибокої давнини. Наприклад, черкеси на Кавказі закопували смугового заліза в землю, а відкопавши його через 10-15 років, виковували з нього свої шаблі, які могли перерубати навіть рушничний стовбур, щит, кістки ворога.
Гематит
Гематит, або червоний залізняк - основна руда головного металу сучасності - заліза. Вміст заліза досягає в ньому 70%. Гематит відомий з давніх пір. У Вавилоні та Стародавньому Єгипті він використовувався в прикрасах, для виготовлення печаток, поряд з халцедоном служив улюбленим матеріалом в якості різьбленого каменю. У Олександра Македонського був перстень зі вставкою з гематиту, який, як він вважав, робив його невразливим в бою. В давнину і в середні віки гематит мав славу ліками, що зупиняє кров. Порошок із цього мінералу здавна використовували для золотих і срібних виробів.
Назва мінералу походить від грецького дета - кров, що пов'язано з вишневим або сургучному-червоним кольором порошку цього мінералу.
Важливою особливістю мінералу є здатність стійко зберігати колір і передавати його іншим мінералів, в які потрапляє хоча б невелика домішка гематиту. Рожевий гранітних колон Ісаакіївського собору - це колір польових шпатів, які у свою чергу пофарбовані тонкорозпилену гематитом. Мальовничі візерунки яшми, використовуваної при обробці станцій столичного метро, помаранчеві та рожеві сердоліки Криму, коралово-червоні прошарку Сільвіна і карналіту в соляних товщах - всі зобов'язані своїм кольором гематиту.
Здавна з гематиту робили червону фарбу. Всі відомі фрески, виконані 15-20 тис. років тому, - чудові бізони Альтамірской печери і мамонти зі знаменитої Капської печери - виконані і коричневими оксидами і гідроксидами заліза.
Магнетит
Камінь, чиє ім'я магніт, залягає в землі троглодитів;
Втім, не меншим за те їм багаті індійські країни.
Він пізнається легко по бурому іржавого кольору
І тому як він тягне до себе залізні речі.
М. Реннській
Магнетит, або магнітний залізняк - мінерал, що містить 72% заліза. Це найбагатша залізна руда. Чудове в цьому мінералі його природний магнетизм - властивість, завдяки якому він був відкритий.
Як повідомляв римський вчений Пліній, магнетит названий на честь грецького пастуха Магнесія. Магнесія пас череду біля пагорба над р.. Хінду у Фессалії. Несподівано посох із залізним наконечником і підбиті цвяхами сандалі притягнула до себе гора, складена суцільним сірим каменем. Мінерал магнетит дав у свою чергу назва магніту, магнітному полю і всьому загадковому явищу магнетизму, яке пильно вивчається з часів Аристотеля і до цього дня.
Магнітні властивості цього мінералу й сьогодні використовуються, перш за все для пошуку родовищ. Саме так були відкриті унікальні родовища заліза на площі Курської магнітної аномалії (КМА). Мінерал важкий: зразок магнетиту розміром з яблуко важить 1,5 кг.
В давнину магнетит наділяли всілякими лікувальними властивостями і здатністю творити дива. Його використовували для вилучення металу при пораненнях, а Іван Грозний серед своїх скарбів нарівні з іншими каменями зберігав його непримітні кристали.
Пірит - мінерал, подібний вогню
Не все золото, що блищить. Прислів'я
Пірит - один з тих мінералів, побачивши який хочеться вигукнути: "Невже це так і було?" Важко повірити, що вищий клас ограновування і полірування, що вражає нас в рукотворних виробах, в кристалах піриту - щедрий дар природи.
Пірит отримав свою назву від грецького слова "пірос" - вогонь, що пов'язано з його властивістю іскрити при ударі сталевими предметами. Цей красивий мінерал вражає золотистим кольором, яскравим блиском на майже завжди чітких гранях. Завдяки своїм властивостям пірит відомий з глибокої давнини, а під час епідемій золотої лихоманки піритове блискітки в кварцовою жилі запаморочили не одну гарячу голову. Та й зараз початківці любителі каменя нерідко приймають пірит за золото.
Залізо та його сполуки
Лабораторна робота № 4
Тема. Залізо та його сполуки.Мета:
· Познайомити з деякими хімічними властивостями сполук заліза в різних ступенях окислення.
Реактиви: залізні ошурки Fe, сіль Мора (NH 4) 2 SO 4 · FeSO 4 · 6H 2 O, розчин хлориду заліза (III) FeCl 3, розчин гексаціоноферрата (III) калію K 3 [Fe (CN) 6], розчин гексаціоноферрата (II) калію K 4 [Fe (CN) 6], розчин роданида калію KCNS, розчин соляної кислоти HCl (концентрований і розбавлений), розчин сірчаної кислоти H 2 SO 4 (концентрований і розбавлений), розчин азотної кислоти HNO 3 (концентрований і розбавлений), розчин гідроксиду натрію NaOH (концентрований і розбавлений).
Посуд і устаткування: спиртівка, тримач для пробірок, штатив для пробірок, шпатель, пробірки, скляна паличка.
Хід роботи
Досвід 1. Властивості металевого заліза
Випробуйте дію на залізо концентрованих і розбавлених кислот при звичайних умовах і при нагріванні.
Для цього помістіть залізні ошурки в пробірку і долийте кілька крапель розбавленої соляної кислоти, запишіть спостережувані явища і дайте їм пояснення. Досвід повторіть з розведеними розчинами сірчаної та азотної кислот. Обережно нагрійте ті пробірки, в яких не відбувається взаємодія заліза з кислотою. Відзначте спостереження.
Повторіть досвід з концентрованими розчинами кислот. Запишіть спостережувані явища, зверніть увагу на колір і запах газів, що виділяються і на колір розчинів.
| № експ. | Порядок виконання | Спостереження | Рівняння реакції | Висновки |
| 1 | 1. У пробірку помістили залізну тирсу і приплив кілька крапель розбавленої соляної кислоти. 2. ... | Спостерігається виділення безбарвного газу, розчин забарвлює-ся в блідо-зелений колір | Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 Fe 0 - 2e 2H + + 2e окислювач | Залізо взаємодіє з соляною кислотою, проявляючи відновник-ні властивості, в результаті реакції утворюється сіль - хлорид заліза (II) і виділяється безбарвний газ - водень |
Закип'ятіть трохи води, охолодіть її і додайте кілька кристалів солі Мора (NH 4) 2 SO 4 · FeSO 4 · 6H 2 O. У пробірку зі свіжоприготованим розчином солі Мора долийте розчин гідроксиду натрію до випадання осаду. Відзначте колір осаду. Залиште осад на повітрі і спостерігайте за швидкою зміною забарвлення.
Запишіть рівняння реакції одержання гідроксиду заліза (II) (в рівнянні враховуйте тільки FeSO 4) в молекулярній і іонній формі і рівняння окислення гідроксиду заліза (II) киснем повітря. Зробіть висновок про стійкість іонів двовалентного заліза.
Дослід 3. Гідроксид заліза (III), одержання та властивості
У пробірку помістіть кілька крапель розчину хлориду заліза (III) і додайте по краплях розчин гідроксиду натрію до випадання осаду. Відзначте колір осаду. Отриманий осад розділіть на дві частини. До першої долийте по краплях розчин соляної кислоти, до другої - концентрований розчин гідроксиду натрію. Запишіть спостережувані явища.
Запишіть рівняння отримання гідроксиду заліза (III). Наведіть рівняння розчинення гідроксиду заліза (III) у кислоті і в лугу, зробіть висновок про кислотно-основні властивості гідроксиду заліза (III).
Дослід 4. Якісні реакції на іони Fe (II) і Fe (III)
Взаємодія солі заліза (II) з гексаціоноферратом (III) калію (якісна реакція на іони Fe 2 +)
У пробірку з розчином солі Мора (NH 4) 2 SO 4 · FeSO 4 · 6H 2 O долийте кілька крапель розчину гексаціоноферрата (III) калію (червоної кров'яної солі). Відзначте колір осаду. Запишіть рівняння реакції, дайте назву утворився з'єднанню KFe +2 [Fe +3 (CN) 6] (використовуйте довідкову літературу).
Взаємодія солі заліза (III) з гексаціоноферратом (II) калію (якісна реакція на іони Fe 3 +)
У пробірку з розчином хлориду заліза (III) долийте кілька крапель розчину гексаціоноферрата (II) калію (жовтої кров'яної солі). Відзначте колір осаду. Запишіть рівняння реакції, дайте назву утворився з'єднанню KFe +3 [Fe +2 (CN) 6] (використовуйте довідкову літературу).
Взаємодія солі заліза (III) з роданідом калію (якісна реакція на іони Fe 3 +)
У пробірку з розчином хлориду заліза (III) долийте кілька крапель розчину роданида калію. Відзначте колір розчину. Запишіть рівняння реакції.
Зробіть загальний висновок по роботі.
Урок 2 "Прибулець із космосу". "Залізо та його сполуки"
Цілі уроку:
· У процесі дослідження вивчити фізичні і хімічні властивості заліза та його сполук;
· Розвивати подальші вміння складати молекулярні та іонні рівняння хімічних реакцій;
· Вчити порівнювати, узагальнювати, аналізувати і робити висновки;
· Розвивати пізнавальну діяльність через експеримент і за допомогою завдань розвивального характеру;
· Розвивати комунікативні якості особистості.
Метод навчання: проблемно-пошуковий
Організаційні форми: бесіда, самостійна й практична робота, повідомлення учнів
Засоби навчання: таблиці, хімічне обладнання та реактиви, медіапроектор.
Програмне забезпечення: комп'ютерна презентація до уроку (Додаток № 1)
Епіграф до уроку:
Іншого нічого в природі немає
Ні тут, ні там, в космічних глибинах:
Все від піщинок малих до планет -
З елементів складається єдиних.
С. Щипачов
I. Введення в тему. Вступне слово вчителя.
Хлопці! Сьогодні ми з вами вирушимо в далеку подорож, щоб познайомитися з прибульцем з космосу. А який метал вважається прибульців? Чому його так назвали? Під час подорожі нам належить зробити кілька зупинок на вимогу.
II. Перша зупинка "Космічна" (поява заліза на Землі). Повідомлення учня.
Знайомство людини з залізом відбулося в давні часи. Є підстави вважати, що зразки заліза, які тримали в руках первісні люди, були неземного походження. Входячи до складу деяких метеоритів - вічних мандрівників океану Всесвіту, випадково знайшли притулок на нашій планеті, - метеоритне залізо було тим матеріалом, з якого людина виготовив вперше залізні вироби. Залізо в самородному стані зустрічається на землі головним чином у вигляді метеоритного, "космічного" заліза.
- 18 жовтня 1916 поблизу с. Богуславки Далекосхідного краю спостерігали падіння метеорита, два його осколка важили по 256 кг.
- 1920 рік - Південно-Західна Африка, метеорит "Гоба" вагою близько 60 тонн.
- 30 червня 1908 впав знаменитий Тунгуський метеорит вагою 50 тис. тонн.
III. Друга зупинка. "Складання візитки для заліза як хімічного елемента" (робота в парах).
Вчитель: Працюючи з Періодичної таблиці хімічних елементів, складіть візитну картку для заліза за алгоритмом:
Порядковий номер:
Період:
Група:
Підгрупа:
Електронна формула:
(Після роботи в парах на екрані з'являється слайд № 1 "Візитна картка"), вчитель вислуховує відповіді учнів.
? Виходячи з будови атома заліза, визначити його валентні електрони.
Учитель. Залізо має 8 валентних електронів (два з них на 4s-і шість на 3d-АТ). Однак валентність 8 для заліза не характерна; нестійкі і з'єднання з шестивалентний залізом, наприклад, похідні залізної кислоти H 2 FeO 4, які є найсильнішими окислювачами. Зазвичай залізо виявляє валентності рівні двох і трьох та відповідні ступені окислення.
? Якими властивостями володіє залізо як проста речовина?
(Учитель пропонує зробити наступну зупинку).
IV. Третя зупинка "Фізичні властивості" (робота в парах). Учні працюють з підручником, довідковою літературою і записують в зошит характерні фізичні властивості:
Колір:
Металевий блиск:
Твердість:
Пластичність:
Теплопровідність:
Електропровідність:
Щільність:
Температура плавлення:
Залізо - сріблясто-білий або сірий метал, твердий, з високою пластичністю, теплопровідністю та електропровідністю, густина його дорівнює 7,87 г / см 3, тугоплавкий-1540? С. Це найпоширеніший хімічних елементів у природі. У земній корі його масова частка складає 5,1%.
Учитель перевіряє виконану роботу у вигляді бесіди з класом.
? Якими ще властивостями володіє залізо?
Учитель. Так, на відміну від інших металів, залізо здатне намагнічуватися, воно має феромагнетизму.
Демонстрація досвіду: намагнічування залізної тирси.
? Яка активність заліза?
Учитель звертає увагу учнів на електрохімічний ряд напруги металів. Для того, щоб дізнатися активність заліза по відношенню до інших речовин, ми здійснюємо з вами чергову зупинку.
V. Четверта зупинка. Експериментальна. "Хімічні властивості заліза".
Учитель. Залізо взаємодіє як з простими, так і складними речовинами. Пропоную вам провести експерименти з сіркою, соляною кислотою, сульфатом міді, пояснити свої спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.
? Чим є залізо в даних рівняннях реакцій? (На екрані з'являється другий слайд).
1. Fe + S = FeS
2. Fe + 2HCI = FeCI 2 + H 2
3. Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
Fe 0 - 2e = Fe +2 (відновник)
? Що ви спостерігали при проведенні третього реакції? (Залізо витіснило мідь з розчину сульфату міді).
? Чи діє вода і кисень на залізо?
Учитель. При звичайних умовах вода не діє на залізо, однак, у присутності кисню протікає наступна реакція: (на екрані з'являється слайд № 3)
Fe (OH) 3 - гідроксид заліза (III) - основна частина іржі. Для перебігу даної реакції необхідно одночасно наявність води і кисню, в іншому випадку корозія так і не настане. Відомо, що протягом багатьох століть стоїть знаменита залізна колона в столиці Індії Делі. Чому? (Там сухе повітря).
Учитель. Пропоную учням провести досвід: реакцію обміну між сульфатом заліза (II) і гідроксидом міді, записати рівняння хімічної реакції в молекулярному та іонному вигляді (на екрані з'являється слайд № 4).
Учитель пропонує учням знову повернутися до отриманого осадку і подивитися на зміну кольору.
? Як змінився колір осаду? Що сталося?
Учитель. З'єднання заліза двовалентного хитке і окислюється, перетворюючись в з'єднання заліза тривалентного бурого кольору (слайд № 5).
? Може витісняти залізо водень із води?
Так, може, але тільки при сильному нагріванні (запис на дошці).
Fe + H 2 O = FeO + H 2
Fe 0 - 2e = Fe +2 - відновник - окислення
2H + + 2е = Н 2 - окислювач - відновлення
? Які два оксиду утворює хімічний елемент залізо? (FeO і Fe 2 O 3)
? Якими властивостями вони мають? (Основними).
При окисленні заліза у високотемпературному режимі утворюється залізна окалина:
3 Fe +2 O 2 = Fе 3 O 4
Учитель. Що ви дізналися під час даної зупинки? Якими властивостями володіє залізо як проста речовина? Зробіть висновок.
VI. Зупинка № 5. "Подумай!" (Слайд № 6).
(Письмова робота, в результаті якої учні повинні написати можливо протікають реакції).
VII. Зупинка № 6. "Значення заліза" (повідомлення учня)
Біохіміки розкривають величезну роль заліза в житті рослин, тварин і людини. Входячи до складу гемоглобіну, залізо обумовлює червоний колір цієї речовини, від якого, у свою чергу, залежить колір крові. В організмі дорослої людини міститься 3 г заліза, з них 75% входять до складу гемоглобіну, завдяки якому здійснюється найважливіший біологічний процес - дихання. Залізо необхідне і для рослин. Воно бере участь в окисних процесах протоплазми, при диханні рослин і в побудові хлорофілу, хоча саме і не входить до його складу.
Залізо здавна застосовується в медицині для лікування недокрів'я, при виснаженні, занепаді сил.
Залізо - основа всієї металургії, машинобудування, залізничного транспорту, суднобудування, грандіозних інженерних споруд - від башти Ейфеля до ажуру залізничних мостів. Все, все - починаючи від швейної голки, цвяха, сокири і закінчуючи павутиною залізниць, плаваючими фортецями - авіаносцями та лінкорами - і вогнедишними домнами, де народжується саме залізо, - складається з заліза. Залізо - це метал творення!
YIII. Підведення підсумків уроку. Рефлексія.
Учитель. На завершення подорожі поділіться своїми враженнями. Для цього допишіть пропозиції, присвячені сьогоднішнього уроку:
Сьогодні я дізнався (а )______________________________________
Я здивувався (лась )_______________________________________
Тепер я вмію _________________________________________
Я хотів (ла) би __________________________________________
Домашнє завдання
1.Чому застосування чистого заліза обмежено?
Відповідь Чисте залізо досить легко кородує, тому його треба якимось чином захищати від корозії-або покривати захисним покриттям, або застосовувати у вигляді сплавів.
2. Складіть рівняння реакцій заліза з простими і складними речовинами. Покажіть перехід електронів і поясніть, що окислюється і що відновлюється
3. Потрібно скріпити залізні деталі. Якими заклепками слід користуватися - мідними або цинковими, щоб уповільнити корозію деталей? Відповідь обгрунтуйте.
Відповідь: Якщо скріпити залізні деталі мідними заклепками, то процес електрохімічної корозії заліза посилиться, оскільки мідь - менш активний метал, ніж залізо. Тому треба користуватися цинковими заклепками, які сповільнюють корозії заліза. При цьому самі заклепки буду корродировать швидше, ніж у відсутність заліза.
4. Обчисліть масові частки заліза в сполуках:
5. Мінерал містить 72, 36% заліза і 27, 64% кисню. Визначте формулу мінералу.
6. Скільки грамів сульфату заліза (II) можна отримати при розчиненні 140г заліза в розведеній сірчаній кислоті?
7. Скільки грамів гідроксиду заліза (III) можна отримати при взаємодії 120г гідроксиду натрію з надлишком хлориду заліза (III)?
3.3 Тести
1.Хлорід заліза (II) отримують реакцією:
а)
б)
в)
г)
2.Каково електронна конфігурація атома заліза
а)
б)
в)
г)
3. З якими із зазначених речовин реагує залізо
а)
б)
в)
г)
4. Взаємодія соляної кислоти з оксидом заліза (II) ставиться до реакції:
а) розкладання
б) з'єднання
в) заміщення
г) обміну +
5. Про простого речовині залізо йде мова у виразі
а) залізо входить до складу стали
б) залізо входить до складу іржі
в) залізо входить до складу залізного купоросу
г) залізо притягується магнітом +
6. Хімічна рівновага в системі
зміститься у бік продукту реакції при
а) підвищенні тиску
б) підвищення температури
в) зниження тиску
г) використанні каталізатора
7.Сумма коефіцієнтів перед формулами неелектролітів у рівнянні реакції
а) 2 +
б) 3
в) 4
г) 5
8. Концентровану азотну кислоту можна транспортувати в сталевих цистернах так як:
а) залізо не розчиняється в кислотах
б) азотна кислота не діє на метали
в) Концентрований азотна кислота не реагує із залізом +
г) азотна кислота є сильним електролітом
9. Коефіцієнт перед формулою відновника в рівнянні реакції алюмінію з оксидом заліза (II) дорівнює
а) 1
б) 2 +
в) 3
г) 4
10. Хімічна рівновага в системі
не зміщується при
а) підвищенні тиску +
б) підвищення температури
в) зниження температури
г) додаванні водню
11. Осад утворюється при взаємодії розчинів хлориду заліза (III) і
а) гідроксиду натрію +
б) сульфату натрію
в) соляної кислоти
г) нітрату міді (II)
12. Формула речовини, позначеного «Х» в схемі перетворень
а)
б)
в)
г)
13. Суми всіх коефіцієнтів у повному та скороченому іонних рівняннях реакції між розчинами сульфату заліза (II) з гідроксидом барію рівні
а) 9 та 5
б) 9 і 7
в) 7 та 5
г) 7 і 7 +
14. При нагріванні 28г заліза з 32г сірки утворюється сульфід заліза
а) 32г
б) 38г
в) 44г +
г) 60г
15. Розчинення залоз в соляній кислоті буде сповільнюватися при:
а) збільшенні концентрації кислоти
б) роздробленні заліза
в) розведенні кислоти +
г) підвищення температури
16. Хімічна рівновага в системі
а) підвищенні тиску
б) підвищення температури
в) зниження тиску
г) зниження температури +
17. При взаємодії з хлором залізо проявляє властивості
а) окисні
б) кислотні
в) відновлювальні +
г) основні
18. Скорочене іонне рівняння
а) розчину солі заліза (II) з розчином лугу +
б) розчину солі заліза (II) з лугом
в) розчину солі заліза (II) з нерозчинним підставою
г) нерозчинної солі заліза (II) з нерозчинним підставою
19. У рівнянні реакції заліза з хлором з утворенням хлориду заліза (III) коефіцієнт перед формулою солі дорівнює:
а) 1
б) 2 +
в) 3
г) 4
20. Соляна кислота може взаємодіяти з усіма речовинами групи
а) залізо, оксид заліза (III), гідроксид міді (II) +
б) цинк, оксид кремнію (IV), гідроксид міді (II)
в) мідь, оксид міді (II), гідроксид міді (II)
г) сірка, оксид сірки (IV), оксид сірки (VI)
21. При пропущенні водню над розпеченим оксидом заліза (III) водень грає роль:
а) відновлювача +
б) каталізатора
в) окислювача
г) і відновника, і окислювача
22. У рівнянні реакції, схема якої
а) 1
б) 2
в) 3
г) 4 +
23. У хімічних реакціях Fe 2 + виконує роль:
а) окислювача;
б) відновника; +
в) окислювача або відновника в залежності від умов.
24. FeCl 3 + NaOH
а) Fe 3 + +3 OH - Fe (OH) 3 +
б) Fe 2 + +2 OH - Fe (OH) 2
в) Fe 3 + + OH - Fe (OH) 3
25. Fe (NO 3) 2 + K 3 PO 4
а) 2Fe 3 + + 3PO 4 2 - Fe 2 (PO 4) 3
б) 3Fe 2 + +2 PO 4 3 - Fe 3 (PO 4) 2 +
в) Fe 2 + + PO 4 2 - Fe PO 4
26. Fe 2 O 3 + HCl
а) Fe 2 O 3 +6 H + 2Fe 3 + +3 H 2 O +
б) 2Fe 3 + + O 3 2 + +6 H + Fe 3 + + 3Н 2 О
в) Fe 2 O 3 +6 H + 2Fe 2 + + 3Н 2 О
27. LiOH + FeCl 2
а) Fe 2 + +2 OH - Fe (OH) 2
б) Fe 3 + + 3OH - Fe (OH) 3
в) Fe 2 + + OH - Fe (OH) 2 +
28.
Знайомство людини з залізом відбулося в давні часи. Є підстави вважати, що зразки заліза, які тримали в руках первісні люди, були неземного походження. Входячи до складу деяких метеоритів - вічних мандрівників океану Всесвіту, випадково знайшли притулок на нашій планеті, - метеоритне залізо було тим матеріалом, з якого людина виготовив вперше залізні вироби. Залізо в самородному стані зустрічається на землі головним чином у вигляді метеоритного, "космічного" заліза.
- 18 жовтня 1916 поблизу с. Богуславки Далекосхідного краю спостерігали падіння метеорита, два його осколка важили по 256 кг.
- 1920 рік - Південно-Західна Африка, метеорит "Гоба" вагою близько 60 тонн.
- 30 червня 1908 впав знаменитий Тунгуський метеорит вагою 50 тис. тонн.
III. Друга зупинка. "Складання візитки для заліза як хімічного елемента" (робота в парах).
Вчитель: Працюючи з Періодичної таблиці хімічних елементів, складіть візитну картку для заліза за алгоритмом:
Порядковий номер:
Період:
Група:
Підгрупа:
Електронна формула:
(Після роботи в парах на екрані з'являється слайд № 1 "Візитна картка"), вчитель вислуховує відповіді учнів.
? Виходячи з будови атома заліза, визначити його валентні електрони.
Учитель. Залізо має 8 валентних електронів (два з них на 4s-і шість на 3d-АТ). Однак валентність 8 для заліза не характерна; нестійкі і з'єднання з шестивалентний залізом, наприклад, похідні залізної кислоти H 2 FeO 4, які є найсильнішими окислювачами. Зазвичай залізо виявляє валентності рівні двох і трьох та відповідні ступені окислення.
? Якими властивостями володіє залізо як проста речовина?
(Учитель пропонує зробити наступну зупинку).
IV. Третя зупинка "Фізичні властивості" (робота в парах). Учні працюють з підручником, довідковою літературою і записують в зошит характерні фізичні властивості:
Колір:
Металевий блиск:
Твердість:
Пластичність:
Теплопровідність:
Електропровідність:
Щільність:
Температура плавлення:
Залізо - сріблясто-білий або сірий метал, твердий, з високою пластичністю, теплопровідністю та електропровідністю, густина його дорівнює 7,87 г / см 3, тугоплавкий-1540? С. Це найпоширеніший хімічних елементів у природі. У земній корі його масова частка складає 5,1%.
Учитель перевіряє виконану роботу у вигляді бесіди з класом.
? Якими ще властивостями володіє залізо?
Учитель. Так, на відміну від інших металів, залізо здатне намагнічуватися, воно має феромагнетизму.
Демонстрація досвіду: намагнічування залізної тирси.
? Яка активність заліза?
Учитель звертає увагу учнів на електрохімічний ряд напруги металів. Для того, щоб дізнатися активність заліза по відношенню до інших речовин, ми здійснюємо з вами чергову зупинку.
V. Четверта зупинка. Експериментальна. "Хімічні властивості заліза".
Учитель. Залізо взаємодіє як з простими, так і складними речовинами. Пропоную вам провести експерименти з сіркою, соляною кислотою, сульфатом міді, пояснити свої спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.
? Чим є залізо в даних рівняннях реакцій? (На екрані з'являється другий слайд).
1. Fe + S = FeS
2. Fe + 2HCI = FeCI 2 + H 2
3. Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
Fe 0 - 2e = Fe +2 (відновник)
? Що ви спостерігали при проведенні третього реакції? (Залізо витіснило мідь з розчину сульфату міді).
? Чи діє вода і кисень на залізо?
Учитель. При звичайних умовах вода не діє на залізо, однак, у присутності кисню протікає наступна реакція: (на екрані з'являється слайд № 3)
Fe (OH) 3 - гідроксид заліза (III) - основна частина іржі. Для перебігу даної реакції необхідно одночасно наявність води і кисню, в іншому випадку корозія так і не настане. Відомо, що протягом багатьох століть стоїть знаменита залізна колона в столиці Індії Делі. Чому? (Там сухе повітря).
Учитель. Пропоную учням провести досвід: реакцію обміну між сульфатом заліза (II) і гідроксидом міді, записати рівняння хімічної реакції в молекулярному та іонному вигляді (на екрані з'являється слайд № 4).
Учитель пропонує учням знову повернутися до отриманого осадку і подивитися на зміну кольору.
? Як змінився колір осаду? Що сталося?
Учитель. З'єднання заліза двовалентного хитке і окислюється, перетворюючись в з'єднання заліза тривалентного бурого кольору (слайд № 5).
? Може витісняти залізо водень із води?
Так, може, але тільки при сильному нагріванні (запис на дошці).
Fe + H 2 O = FeO + H 2
Fe 0 - 2e = Fe +2 - відновник - окислення
2H + + 2е = Н 2 - окислювач - відновлення
? Які два оксиду утворює хімічний елемент залізо? (FeO і Fe 2 O 3)
? Якими властивостями вони мають? (Основними).
При окисленні заліза у високотемпературному режимі утворюється залізна окалина:
3 Fe +2 O 2 = Fе 3 O 4
Учитель. Що ви дізналися під час даної зупинки? Якими властивостями володіє залізо як проста речовина? Зробіть висновок.
VI. Зупинка № 5. "Подумай!" (Слайд № 6).
(Письмова робота, в результаті якої учні повинні написати можливо протікають реакції).
VII. Зупинка № 6. "Значення заліза" (повідомлення учня)
Біохіміки розкривають величезну роль заліза в житті рослин, тварин і людини. Входячи до складу гемоглобіну, залізо обумовлює червоний колір цієї речовини, від якого, у свою чергу, залежить колір крові. В організмі дорослої людини міститься 3 г заліза, з них 75% входять до складу гемоглобіну, завдяки якому здійснюється найважливіший біологічний процес - дихання. Залізо необхідне і для рослин. Воно бере участь в окисних процесах протоплазми, при диханні рослин і в побудові хлорофілу, хоча саме і не входить до його складу.
Залізо здавна застосовується в медицині для лікування недокрів'я, при виснаженні, занепаді сил.
Залізо - основа всієї металургії, машинобудування, залізничного транспорту, суднобудування, грандіозних інженерних споруд - від башти Ейфеля до ажуру залізничних мостів. Все, все - починаючи від швейної голки, цвяха, сокири і закінчуючи павутиною залізниць, плаваючими фортецями - авіаносцями та лінкорами - і вогнедишними домнами, де народжується саме залізо, - складається з заліза. Залізо - це метал творення!
YIII. Підведення підсумків уроку. Рефлексія.
Учитель. На завершення подорожі поділіться своїми враженнями. Для цього допишіть пропозиції, присвячені сьогоднішнього уроку:
Сьогодні я дізнався (а )______________________________________
Я здивувався (лась )_______________________________________
Тепер я вмію _________________________________________
Я хотів (ла) би __________________________________________
Домашнє завдання
3.2 Завдання
Важливу роль у процесі підготовки до іспиту з хімії грають завдання. Їх рішення сприяє неформальному засвоєнню теоретичного курсу. Вони включаються в екзаменаційні квитки. При цьому ми будемо розглядати деякі найбільш типові завдання з рішеннями [5, 11, 12].1.Чому застосування чистого заліза обмежено?
Відповідь Чисте залізо досить легко кородує, тому його треба якимось чином захищати від корозії-або покривати захисним покриттям, або застосовувати у вигляді сплавів.
2. Складіть рівняння реакцій заліза з простими і складними речовинами. Покажіть перехід електронів і поясніть, що окислюється і що відновлюється
3. Потрібно скріпити залізні деталі. Якими заклепками слід користуватися - мідними або цинковими, щоб уповільнити корозію деталей? Відповідь обгрунтуйте.
Відповідь: Якщо скріпити залізні деталі мідними заклепками, то процес електрохімічної корозії заліза посилиться, оскільки мідь - менш активний метал, ніж залізо. Тому треба користуватися цинковими заклепками, які сповільнюють корозії заліза. При цьому самі заклепки буду корродировать швидше, ніж у відсутність заліза.
4. Обчисліть масові частки заліза в сполуках:
5. Мінерал містить 72, 36% заліза і 27, 64% кисню. Визначте формулу мінералу.
6. Скільки грамів сульфату заліза (II) можна отримати при розчиненні 140г заліза в розведеній сірчаній кислоті?
7. Скільки грамів гідроксиду заліза (III) можна отримати при взаємодії 120г гідроксиду натрію з надлишком хлориду заліза (III)?
3.3 Тести
1.Хлорід заліза (II) отримують реакцією:
а)
б)
в)
г)
2.Каково електронна конфігурація атома заліза
а)
б)
в)
г)
3. З якими із зазначених речовин реагує залізо
а)
б)
в)
г)
4. Взаємодія соляної кислоти з оксидом заліза (II) ставиться до реакції:
а) розкладання
б) з'єднання
в) заміщення
г) обміну +
5. Про простого речовині залізо йде мова у виразі
а) залізо входить до складу стали
б) залізо входить до складу іржі
в) залізо входить до складу залізного купоросу
г) залізо притягується магнітом +
6. Хімічна рівновага в системі
зміститься у бік продукту реакції при
а) підвищенні тиску
б) підвищення температури
в) зниження тиску
г) використанні каталізатора
7.Сумма коефіцієнтів перед формулами неелектролітів у рівнянні реакції
а) 2 +
б) 3
в) 4
г) 5
8. Концентровану азотну кислоту можна транспортувати в сталевих цистернах так як:
а) залізо не розчиняється в кислотах
б) азотна кислота не діє на метали
в) Концентрований азотна кислота не реагує із залізом +
г) азотна кислота є сильним електролітом
9. Коефіцієнт перед формулою відновника в рівнянні реакції алюмінію з оксидом заліза (II) дорівнює
а) 1
б) 2 +
в) 3
г) 4
10. Хімічна рівновага в системі
не зміщується при
а) підвищенні тиску +
б) підвищення температури
в) зниження температури
г) додаванні водню
11. Осад утворюється при взаємодії розчинів хлориду заліза (III) і
а) гідроксиду натрію +
б) сульфату натрію
в) соляної кислоти
г) нітрату міді (II)
12. Формула речовини, позначеного «Х» в схемі перетворень
а)
б)
в)
г)
13. Суми всіх коефіцієнтів у повному та скороченому іонних рівняннях реакції між розчинами сульфату заліза (II) з гідроксидом барію рівні
а) 9 та 5
б) 9 і 7
в) 7 та 5
г) 7 і 7 +
14. При нагріванні 28г заліза з 32г сірки утворюється сульфід заліза
а) 32г
б) 38г
в) 44г +
г) 60г
15. Розчинення залоз в соляній кислоті буде сповільнюватися при:
а) збільшенні концентрації кислоти
б) роздробленні заліза
в) розведенні кислоти +
г) підвищення температури
16. Хімічна рівновага в системі
а) підвищенні тиску
б) підвищення температури
в) зниження тиску
г) зниження температури +
17. При взаємодії з хлором залізо проявляє властивості
а) окисні
б) кислотні
в) відновлювальні +
г) основні
18. Скорочене іонне рівняння
а) розчину солі заліза (II) з розчином лугу +
б) розчину солі заліза (II) з лугом
в) розчину солі заліза (II) з нерозчинним підставою
г) нерозчинної солі заліза (II) з нерозчинним підставою
19. У рівнянні реакції заліза з хлором з утворенням хлориду заліза (III) коефіцієнт перед формулою солі дорівнює:
а) 1
б) 2 +
в) 3
г) 4
20. Соляна кислота може взаємодіяти з усіма речовинами групи
а) залізо, оксид заліза (III), гідроксид міді (II) +
б) цинк, оксид кремнію (IV), гідроксид міді (II)
в) мідь, оксид міді (II), гідроксид міді (II)
г) сірка, оксид сірки (IV), оксид сірки (VI)
21. При пропущенні водню над розпеченим оксидом заліза (III) водень грає роль:
а) відновлювача +
б) каталізатора
в) окислювача
г) і відновника, і окислювача
22. У рівнянні реакції, схема якої
а) 1
б) 2
в) 3
г) 4 +
23. У хімічних реакціях Fe 2 + виконує роль:
а) окислювача;
б) відновника; +
в) окислювача або відновника в залежності від умов.
24. FeCl 3 + NaOH
а) Fe 3 + +3 OH -
б) Fe 2 + +2 OH -
в) Fe 3 + + OH -
25. Fe (NO 3) 2 + K 3 PO 4
а) 2Fe 3 + + 3PO 4 2 -
б) 3Fe 2 + +2 PO 4 3 -
в) Fe 2 + + PO 4 2 -
26. Fe 2 O 3 + HCl
а) Fe 2 O 3 +6 H +
б) 2Fe 3 + + O 3 2 + +6 H +
в) Fe 2 O 3 +6 H +
27. LiOH + FeCl 2
а) Fe 2 + +2 OH -
б) Fe 3 + + 3OH -
в) Fe 2 + + OH -
28.
| № | Дана схема реакції | № відповіді | Напівреакцій в електронному балансі |
| 1. 2. 3. 4. 5. | Fe + Cl 2 Li + H 2 Fe + HCl Li + H 2 O FeO + HCl | А) Б) Г) Д) E) | H 2 0 +2 e - Cl 2 0 +2 e - 2H + +2 e - 2Cl - - 2e - Fe 0-2e - Fe 0-3e - |
а) соляною кислотою;
б) киснем повітря;
в) оксидом калію. +
30. Знайдіть скорочене іонне рівняння, відповідне лівій частині молекулярного рівняння: Fe (OH) 2 +2 HNO 3
а) Fe (OH) 2 +2 H +
б) OH - + H +
в) Fe 2 + +2 NO 3 -
31. Реакцією заміщення є
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. Складіть рівняння за схемою:
33. Масова частка заліза в піриті дорівнює:
а) 0,549
б) 0,382
в) 0,728 +
г) 0,467
34.Чісло неспарених електронів в основному стані атома заліза одно:
а) 2
б) 4 +
в) 3
г) 1
35. З водними розчинами яких речовин буде реагувати залізо?
а) хлорид калію
б) нітрат кальцію
в) хлороводень +
г) нітрат срібла (I) +
36. Гідроксид заліза (II) можна отримати взаємодією:
а) оксиду заліза (II) і води
б) хлориду заліза (II) і луги +
в) сульфату заліза (II) і гідроксиду натрію +
г) гідроксиду заліза (III)
37. Процес ржавіння заліза може бути описаний рівнянням:
а) кисень відновлюється +
б) залізо окислюється +
в) ступінь окислення заліза підвищується +
г) ступінь окислювання кисню знижується +
38. Для перетворення магнетиту в оксид заліза (III) необхідно, щоб магнетит прореагував з:
а) воднем
б) киснем +
в) оксидом вуглецю (II)
г) коксом
39. У якому з природних сполук заліза його масова частка найбільша?
а) магнетит +
б) гематит +
в) пірит +
г) сидерит
40. Для заліза в з'єднаннях найбільш характерні ступені окислення, що дорівнюють:
а) +8
б) +3 +
в) +1
г) +2 +
41. На відміну від гідроксиду заліза (III) гідроксид заліза (II) реагує з:
а) соляною кислотою
б) концентрованим розчином лугу
в) киснем у вологому повітрі +
г) розбавленої сірчаної кислотою
42. З водними розчинами солей яких реагує залізо?
а)
б)
в)
г)
43. Відзначте формули речовин, з якими реагує водний розчин сульфату заліза (III):
а) соляна кислота
б) мідь
в) гідроксид калію +
г) цинк +
44. Розрізнити між собою пробірки, що містять водні розчини
а) лакмусу
б) нітрату срібла (I)
в) сірчаної кислоти
г) гідроксиду натрію +
45. Розчини яких речовин мають кислу реакцію середовища (pH менше 7):
а)
б)
в)
г)
46. Які з вказаних металів є більш активними, ніж залізо?
а) мідь
б) кальцій +
в) ртуть
г) калій +
47. У чому розчиняється
а) вода
б) розчин гідроксиду натрію
в) розчин соляної кислоти +
г) розчин хлориду натрію
48. Які з вказаних металів є менш активними, ніж залізо
а) натрій
б) олово +
в) нікель +
г) барій
49. У чому розчиняється
а) вода
б) розчин соляної кислоти +
в) розчин нітрату калію
г) розчин гідроксиду калію розбавлений
50. З якими із зазначених речовин реагує
а) вода
б) соляна кислота +
в) оксид натрію
г) оксид сірки (IV) +
ЛІТЕРАТУРА
1. Фельдман Ф.Г., Рудзітіс Г.Є. Хімія. Підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів. М.: Просвещение, 1999;
2. Хомченко Г.П. Хімія для вступників до вузів. М.: Вища школа, 1993.
3. Ахметов Н.С. Хімія. Підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів М.: Просвещение, 2001;
4.Малишкіна В. Цікава хімія. - Санкт-Петербург, "Трігон", 2001;
5.Кніга для читання з неорганічної хімії. Сост. В. А. Кріцман, М.: Просвещение, 1984;
6.Программно-методичні матеріали. Хімія 8-11 класи. - М.: Дрофа, 2001.
7.Степін Б.Д., Алікберова Л.Ю. Книга з хімії для домашнього читання. - М.: Хімія, 1995;
8. Я йду на урок Хімії. Книга для вчителя. - М.: "Перше вересня, 2000.
9. Ісидором В.А. Екологічна хімія: Навчальний посібник для вузів.
- СПб: Хіміздат, 2001;
10. Кузьменко Н.Е., Єрьомін В.В. Хімія. 2400 завдань для школярів
і вступників у вузи .- М.: Дрофа, 1999;
11. Хімія: Великий довідник для школярів і вступників у вузи /
Є. О. Алфьорова, Н.С. Ахметов - М.: Дрофа, 1999;