Тема урока «Соли железа»

1
Урок химии в 11 классе
«Соли железа»
(химико-биологический класс)
Тип урока: формирование и совершенствование знаний
Девиз урока: Все познается в сравнении
Цель
урока:
формирование
результативного
естественно-научного
мышления
через
активизацию
представлений о
взаимосвязи строения веществ с их
свойствами.
Образовательные
задачи:
повторить
известные
сведения
о
положении
переходных
металлов
в
периодической
системе
химических
элементов
Д.И.
Менделеева
и
строении
их
атомов,
физические
и
химические свойства железа, его оксидов и гидроксидов,
закономерность изменения их свойств в зависимости от
степени окисления; рассмотреть биологическую роль
железа; изучить и сравнить свойства солей железа (II) и
железа (III).
Воспитательные задачи: продолжить формирование
научного мировоззрения учащихся, воспитание
наблюдательности, стремления к самостоятельному
поиску.
Развивающие задачи: развитие умения участвовать в
проблемном диалоге, развитие общей эрудиции учащихся,
познавательного интереса.
Методы и методические приемы: фронтальный опрос,
беседа,
рассказ
учителя,
сообщение
ученика,
дидактические игры, самостоятельная работа учащихся с
таблицей,
демонстрация
электронных
презентаций
учителя
и
ученика,
демонстрация
видеофрагмента,
демонстрация
кодограмм,
демонстрация
учебной
коллекции,
использование
магнитных
аппликаций,
лабораторный эксперимент, компьютерное тестирование.
Оборудование:
фрагмент
видеофильма
«Кровообращение»,
компьютер,
мультимедийный
проектор, электронная презентация учителя, электронная
презентация ученика, электронная версия компьютерного
тестирования
,кодоскоп,
кодограммы для кодоскопа,
тест по теме «Железо и его соединения»,
коллекция
«Железо и его соединения» , стеклянные палочки, набор
2
стрелок-электронов
для
составления
электронно графической формулы железа, штативы с пробирками.
Реактивы:
на
демонстрационном
столе
образцы
природных
соединений
железа
(красный
железняк,
магнитный железняк, бурый железняк, пирит), растворы
сульфата железа (II), хлорида железа (III), гидроксида
натрия, красной кровяной соли, желтой кровяной соли,
роданида калия, универсальная индикаторная бумага; на
столах учащихся - растворы сульфата железа (II),
хлорида
железа
(III),
гидроксида
натрия,
красной
кровяной соли, желтой кровяной соли, роданида калия,
универсальная индикаторная бумага
Ход урока
I.
Организационный момент
II.
Постановка цели и актуализации знаний
III. Повторение, проверка домашнего задания.
1. Фронтальная беседа:
 Каково
положение
переходных
металлов
в
периодической системе Д.И. Менделеева? (слайд №1
из электронной презентации учителя )
 В чем особенности строения атомов переходных
элементов?
(слайды
№2,
3
из
электронной
презентации учителя)
 Как изменятся радиус d-элементов в пределах одного
периода?
 Почему для металлов побочных подгрупп характерны
переменные
степени
окисления?
(слайд
№4
из
электронной презентации учителя)
 Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов
переходных металлов в зависимости от степени
окисления?
2. Краткий экскурс в историю железа
Железо относится к семейству d-элементов и
сегодня мы продолжаем изучение темы «Железо и его
соединения» железо можно назвать главным металлом
нашего времени. В таблице Д.И. Менделеева трудно
найти другой металл, с которым была бы так неразрывно
связана история цивилизации. В древности у некотор ых
народов
железо
ценилось
дороже
золота.
Лишь
представители знати могли украшать себя изделиями из
3
железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем
Риме из железа изготавливали даже обручальные кольца
Слово «железо» произошло от санкритского сло ва
«джальджа», что означает «металл», «руда». Так
полагают некоторые ученые. Другие считают, что в
основе русского названия элемента лежит санкритский
корень «жель», означающий «блестеть», «пылать».
Первое железо, попавшее в руки человека, было,
вероятно, неземного происхождения. Это метеоритное
железо. С ним, видимо, и познакомились наши предки,
когда на смену «бронзовому веку» пришел «век
железный». Правда, метеоритное железо не поддается
ковке при обычных условиях. Его следует обрабатывать
в холодном виде. Согласно легенде, оружейники,
которые не знали этого секрета и не сумели отковать из
небесного камня меч для бухарского эмира, были
безжалостно казнены. Самый крупный метеорит найден
в 1920 году в юго-западной части Африки. Это метеорит
«Гоба». Он весит около 60 тонн. Сегодня железо
получают из различных природных соединений.
 Какие природные соединения, содержащие железо,
вам известны? (ответ учащегося и демонстрация
образцов железосодержащих минералов, а также
фрагмент из электронной презентации – слайд №5
Каковы физические свойства железа (слайд №6 из
электронной презентации учителя)
Сегодня на уроке нам предстоит повторить строение
атома железа, особенности
свойств железа и его
соединений.
Задачей
нашего
урока
является
систематизация знаний о солях железа, их сравнительная
характеристика
3. Повторение
 Прошу подготовить у доски ответ на вопрос
«Строение
атома
железа».
Пользуясь
подготовленными стрелками, показать строение
внешнего
уровня
и
возможность
перехода
валентных
электронов
(работа
ученика
на
магнитной доске)
 У доски составить уравнения домашней цепочки
превращений.
Для
реакций,
протекающих
в
растворах, составить ионные уравнения,
а в
окислительно-восстановительных
реакциях
расставить коэффициенты методом электронного
баланса
4
 Для работы с заданием «тест наоборот» приглашаю
(назвать
ученика).
Пользуясь
предлагаемыми
вариантами ответов,
подготовить вопросы так,
чтобы правильным был только один вариант ответа.
1………………………………………………..
а) 30
б) 10
в) 15
г) 16
2………………………………………………..
а) Fe(NO3)3
б) FeSO4
в) Fe3O4
г) Fe(OH)2
3………………………………………………
а) +3
б) +2
в) +6
г) +7
4………………………………………………
а) H2SO4
б) HCl
в) H3PO4
г) H2CO3
(
 Для
компьютерного
тестирования
приглашаю
(назвать ученика)
Пока ребята выполняют задания, я прошу к доске
выйти самого смелого, кто отважится ответить на
блиц-вопросы. За две минуты ( время фиксируется
песочными часами) надо ответить на максимальное
количество вопросов.
1.
2.
3.
4.
5.
4. Блиц по теме «Железо»
Число электронов на внешнем уровне в атоме железа
Число d-электронов в атоме железа в основном
состоянии
Число энергетических уровней у атома элемента №26
Количество
протонов
в
изотопе
железа
с
относительной атомной массой 57
Общее число электронов в ионе Fe2+
5
Степень окисления железа в феррате калия
Число изотопов железа
Какие элементы входят в триаду железа
Какая аллотропная модификация железа не обладает
способностью намагничиваться?
10.
Тип кристаллической решетки у  - железа
11.
Место
железа
среди
металлов
по
распространенности в природе
12.
При
горении
железа
в
чистом
кислороде
образуется
13.
Какие кислоты можно хранить в железной таре?
14.
Продукт взаимодействия железа с молекулярным
иодом
15.
Продукт окисления в реакции между железом и
конц. азотной кислотой при нагревании
16.
Продукт взаимодействия железа с молекулярным
хлором
17.
Продукт реакции восстановления в реакции
между железом и разб. азотной кислотой
18.
Характер оксида железа (II)
19.
Органическое вещество, из которого получают
оксид железа (II)
20.
Агрегатное состояние оксида железа ( III)
21.
Какие свойства оксида железа ( III) доказывает
реакция его взаимодействия и расплавом гидроксида
натрия?
22.
Формула железистой кислоты
23.
Степени окисления железа в магнетите
24.
Как изменяются основные свойства оксидов с
возрастанием степени окисления железа?
25.
На
воздухе
в
присутствии
влаги
степень
окисления железа возрастает от 0 до …
26.
Степень окисления железа в пирите
27.
Белок, содержащий железо и участвующий в
газообмене в животном организме
28.
Заболевание, вызываемое недостатком железа в
крови человека
29.
Степень окисления железа в гемоглобине
30.
В состав каких ферментов входит железо?
6.
7.
8.
9.
5. Проверка ранее данных заданий:
 Строение атома железа (слайд №7
электронной презентации учителя)
 Цепочка превращений
из
6
 Электронное тестирование
 Тест наоборот
6. Химический лабиринт
А теперь предлагаю вашему вниманию химический
лабиринт.
Пройдя
его этапы, вы должны определить
ключевое слово, состоящее из 10 букв:
Ключевое слово:
?
?
?
?
Правила игры:
1. Начало - клетка со словом «Старт» над чертой и,
следовательно, первая буква ключевого слова «г»
2. Под чертой сформулирован вопрос
3. Ответ надо искать над чертой в любой клетке
лабиринта. Буква в найденной клетке является второй
в ключевом слове и т.д.
30
г
3
Газ, выделяющийся при взаимодействии
железа с разбавленной серной кислотой…
Финиш
Н2
24
?
Общее число электронов в ионе Fe2+…
NaOH
?
о
Слабые кислотные свойства оксида железа
(III) доказывает реакция с …
?
31
?
Для производства железа в качестве
восстановителя можно использовать…
Формула гематита…
Fe2O3
СО
м
Абсолютное значение степени окисления
железа в продукте его взаимодействия с
серой
Старт
г
Число нейтронов в атоме изотопа
равно…
Абсолютное значение степени окисления
железа в феррите калия равно…
2
57
Fe
и
о
Коэффициент перед окислителем в
7
уравнении реакции Fe + HNO3 (разб.)  …
Итак, ключевое слово «гемоглобин», оно здесь не
случайно. Гемоглобин – это продукт присоединения гема
к особому белку – глобину. Впервые железо в крови
человека обнаружил в 19 веке француз Мери. Его открытие
было настоящей сенсацией. Известен пе чальный факт,
когда
влюбленный
студент-химик
решил
подарить
избраннице своего сердца кольцо, сделанное из железа
собственной крови. Периодически выпуская кровь, юноша
получал соединение, из которого затем химическим путем
выделял железо. Бедняга погиб от малокровия, так и не
собрав железа, нужного для изготовления кольца. Почему?
(содержание железа в крови человека около 4 –7 г)
 Какие продукты необходимо включать в рацион,
чтобы восполнять недостаток железа?
Демонстрация кодограммы:
Содержание железа в основных продуктах питания
Продукты
Молоко
Апельсиновый сок
Яблочный сок
Творог
Гранатовый сок
Редис
Сельдь
Сок шиповника
Мясо курицы
Содержание
Fe,
мг/100 г
Продукты
Содержание
Fe,
мг/100 г
0,07
0,3
0.3
0,5
1,0
1,0
1,0
1,4
1,6
Яблоко
Груша
Яйцо
Говядина
2,2
2,3
2,5
3,0
3,0
3,5
8,3
14,8
15,0
Хлебные изделия
Шоколад
Гречиха
Какао-порошок
Соя
 В
состав
каких
соединений,
участвующих
жизнедеятельности организма, входит железо?
Демонстрация кодограммы:
в
8
Гемоглобин – красный пигмент
крови человека и животных,
выполняет роль переносчика
кислорода от легких к клеткам
О2 + гемоглобин  оксигемоглобин
Миоглобин – глобулярный белок,
запасающий кислород в мышцах
позвоночных животных и человека
Цитохромы –
ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИЕ
БЕЛКИ
сложные белки,
осуществляющие в клетках перенос
электронов и водорода от окисляемых
органических веществ к
молекулярному кислороду.
При этом образуется АТФ
Трансферрины – белки, которые
являются средствами доставки ионов
Fe(III) к клеткам, где происходит
образование гемоглобина. Эти белки
называют «переносчиками железа»
Ферритин – белок, который запасает
и мобилизует железо в организме
 Каким
образом
гемоглобин
соединяется
с
кислородом? (слайд №8 из электронной презентации
учителя)
Сообщение, подготовленное учеником : гем – это
плоский
цикл с ионом железа. Кислород попадает на
шестое координационное место в гемоглобине. Ион
железа окружен четырьмя атомами азота пиррольных
ядер. Пятое место в его координационной сфере занято
той аминокислотой, которая связывает весь комплекс с
белком. Шестое место свобод но – это реакционное
пространство
комплекса,
та
зона,
в
которой
происходят реакции. Вот в эту зону и попадает
молекула
кислорода.
Гемоглобин
выполняет
роль
переносчика кислорода от легких к клеткам, причем
степень окисления иона
железа
не изменяется при
соединении всего комплекса с кислородом. Соединение
это называется оксигемоглобин. Оно непрочно и при
повышенном давлении кислорода ( в альвеолах легких)
оно образуется, а там, где давление кислорода ниже (в
дышащей клетке), распадается , освобождая кислор од.
9
Для
наглядности
выше
сказанного
посмотреть фрагмент видеофильма.
Демонстрация
«Кровообращение»
фрагмента
предлагаю
видеофильма
IV. Изучение нового материала
(Слайд №9 из электронной презентации учителя)
Наиболее характерные степени окисления железа в
сложных веществах +2 и +3.
Именно о свойствах их
солей мы и будем говорить сегодня. Свойства солей
железа
мы изучим, проведя лабораторные опыты
и
заполняя таблицу:
Fe2+
Fe3+
Гиролиз
Взаимодействие с
растворами щелочей
Способность к окислению
(восстановительные
свойства)
Способность к
восстановлению
(окислительные свойства)
Отношение к нагреванию
Качественные реакции
 Исследуйте, каков характер среды водных растворов
выданных
солей
железа.
Составьте
уравнения
гидролиза.
Два ученика работают у доски, остальные учащиеся на
своих местах
 Каковы условия взаимодействия солей с растворами
щелочей? Проведите
соответствующие реакции и
составьте уравнения в молекулярном и ионном виде
2 ученика работают у доски, остальные учащиеся на
своих местах
 Каково ваше мнение о восстановительных свойствах
солей железа?
 Почему соли железа (III) не могут проявлять
восстановительных свойств?
10
 Составьте уравнение реакции окисления сульфата
железа (II)
перманганатом калия в кислой среде.
Расставьте
коэффициенты
методом
электронного
баланса.
1 ученик работает у доски, остальные учащиеся на
своих местах
 Могут ли соли железа проявлять окислительные
свойства?
Уравнения реакций записывает учитель
 Каково отношение солей железа к нагреванию?
Приведите примеры солей железа, подвергающихся
разложению при нагревании.
2 ученика работают у доски, остальные учащиеся на
своих местах
 Какие
реакции
называются
качественными?
Проведите эксперимент взаимодействия соли железа
(II) с красной кровяной солью, соли железа ( III) с
желтой кровяной солью и с роданидом калия.
Составьте уравнения реакций в молекулярном и
ионном виде. Отметьте признаки происходящих
реакций.
 Применение солей железа (слайды №10,11 из
электронной презентации учителя)
V.
Закрепление
VI. Тестирование.
Выполнение частей А,В.
Тест по теме «Железо и его соединения»
Часть А
Задание с выбором ответа
1. Для веществ с металлической кристаллической решеткой
нехарактерным свойством является:
а) теплопроводность;
б) пластичность;
в) низкая температура кипения;
г) электропроводность
2. Распределению электронов в атоме железа соответствует ряд чисел:
а) 2,8,13,3;
б) 2,8,6,10;
в) 2,8,16;
11
г) 2,8,14,2
3. Укажите число неспаренных электронов в основном состоянии атома
железа:
а) 2;
б) 3;
в) 4;
г) 1
4. Гексагидроксоферрат (III) натрия имеет формулу:
а) Na2Fe(OH)4;
б) NaFe(OH)4;
в) Na3Fe(OH)6;
г) NaFeO2
5. Степень окисления железа в ионе FeO42-:
а) +3;
б) +2;
в) 0;
г) +6
6. Раствор красной кровяной соли является реактивом для обнаружения:
а) Fe3+ ;
б) Fe2+ ;
в) Fe3O4;
г) Fe0
7. В реакции оксида железа (II) с углеродом окислителем является:
а) С0;
б) О-2;
в) Fe2+ ;
г) Fe0
8. При окислении гидроксида железа (II) во влажном воздухе образуется:
а) оксид железа (II);
б) оксид железа (III);
в) гидроксид железа (III);
г) железо
9. В схеме превращений
А
Б
В
FeCl3  Fe(OH)3 FeCl3  AgCl веществами А, Б, В являются
соответственно:
а) Н2О; NaOH; AgNO3;
б) NaOH; NaCl; AgNO3;
в) Н2О; HCl; AgNO3;
г) NaOH; HCl; AgNO3
10. На какой пластинке (железной или серебряной) появится красный
налет при помещении их в раствор сульфата меди (II):
а) на железной;
б) на обеих;
12
в) ни на какой;
г) на серебряной
Часть В
Задания с коротким ответом
1. Химический элемент железо представлен в природе следующими
изотопами:54Fe; 56Fe; 57Fe; 58Fe. Атомы всех этих изотопов содержат в
ядрах _______ протонов.
2. С какими из перечисленных веществ будет взаимодействовать оксид
железа (III):
1) оксид углерода (IV);
2) натрий;
3) раствор серной кислоты;
4) оксид алюминия;
5) расплав гидроксида натрия;
6) вода;
7) оксид углерода (II);
(Запишите их номера цифрами в порядке
возрастания)_______________________
3. Дана схема превращений:
1
2
3
FeO  FeCl2  Fe(OH)2  FeSO4. Укажите номер реакции, в ходе
которой происходит выпадение осадка, и абсолютную величину заряда
катиона в левой части сокращенного ионного уравнения. (Ответ запишите
цифрами) _______________________
Часть С
Задания со свободным развернутым ответом
1. В уравнении окислительно-восстановительной реакции расставьте
коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и
восстановитель: Fe + HNO3(разб.)  Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
2. Сульфат железа (II) растворили в воде и оставили в открытом сосуде.
Составьте уравнения возможных процессов и опишите их внешние признаки.
3. В пробирку поместили цинковую проволоку. Во вторую пробирку
поместили железную проволоку. В обе пробирки налили разбавленный
раствор серной кислоты из одной склянки. Напишите молекулярные и
сокращенные ионные уравнения происходящих реакций. В какой пробирке
13
скорость образования пузырьков газа будет большей? Дайте обоснованный
ответ.
4. Газ, полученный при действии 77,68 мл раствора HCl с массовой долей
растворенного вещества 7,3%
(плотность раствора 1,03 г/мл) на 2,24 г
железа, пропущен через трубку с 3,2 г оксида меди (II). Какие вещества
образовались в трубке и какой объем 32% раствора азотной кислоты
(плотность раствора 1,2 г/мл) нужно для их растворения?
VII. Проверка части А
Проверка части В
VIII. Демонстрация презентации ученика «Железо и
его соединения»
(Выступление ученика, подготовившего
презентацию)
IX. Домашнее задание
Выполнить часть С (тест)
X. Комментарий оценок, подведение итогов.
14
Литература и электронные пособия,
использованные при подготовке урока
1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. М.: Изд-во «АСТ – ПРЕСС»,
1999
2. Таубе П.Р., Рудченко Е.И. От водорода до …? М.: Высшая школа, 1964
3. Пичугина Г.В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни.
М.: Изд-во «АРКТИ», 1999
4. Бобров Л. А. и др.. Путешествие в страну элементов. Изд-во «Молодая
гвардия», 1963.
5. Габриелян О.С. Химия, 9 класс, учебник для общеобразовательных
учреждений, М.: Дрофа, 2005
6. Габриелян О.С., Лысова Г.Г. Химия, 11 класс, учебник для
общеобразовательных учреждений, М.: Дрофа, 2004
7. Мультимедиа СD-ROM «1С: Образовательная коллекция. Общая и
неорганическая химия». Лаборатория систем мультимедиа МарГТУ,
2003
8. Мультимедиа СD-ROM «Электронные уроки и тесты. Химия в
школе». YDP Interactive Publishing, Просвещение-МЕДИА, Новый
диск, 2005
9.
Мультимедиа СD-ROM «Химия (8-11 класс_. Виртуальная
лаборатория» . Лаборатория систем мультимедиа, МарГТУ, 2004
10. Мультимедиа СD-ROM «Химия 9 класс». YDP Interactive Publishing,
Просвещение-МЕДИА, Новый диск, 2005