Урок по теме "Железо"

Тема урока: «Железо»

УМК: Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. фельдман. Учебник. Химия. 9 класс.- М.: Просвещение, 2013

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Цель урока: Составить полное представление об элементе и о простом веществе – железе.

Учебные задачи, направленные на достижение предметных результатов:

Изучить физические и химические свойства железа, получение и применение этого металла, его биологическую роль. Формировать информационную компетентность (умение извлекать информацию из различных источников (таблицы Менделеева, учебника, дополнительной литературы и реальных объектов (лабораторный опыт).

Развивать логическое мышление (анализ информации, умение наблюдать), а также познавательную активность (через самостоятельную работу, дополнительные сведения метапредметного характера).

Вызвать заинтересованность в изучении природных богатств России (через работу с разными источниками информации).

Учебные задачи, направленные на формирование личностных результатов:

Способствовать развитию познавательных интересов, учебной мотивации, коммуникативных качеств, уверенности в своих силах, нравственно-этических чувств и регуляторов морального поведения.

Учебные задачи, направленные на формирование метапредметных результатов:

Регулятивных - развивать умение анализировать, обобщать и делать выводы, определять и формулировать цель, выдвигать гипотезу, способствовать приобретению навыков самостоятельной работы, планирования, прогнозирования, волевой саморегуляции, осуществления самоконтроля по результату и по способу действия. Развивать способности к рефлексии, к познавательной инициативе, самостоятельному учету результатов действия, внесение необходимых корректив.

Коммуникативных – развивать культуру общения, чувство сопричастности к общему делу, умение работать коллективно через работу в парах, группе; воспитывать культуру умственного труда, сохранения своего здоровья, соблюдения техники безопасности при работе с химическими реактивами, ответственность за результаты своего труда, выражение своих мыслей в соответствии с поставленными задачами и условиями, формулирование и аргументация своего мнения и позиции, учет разных мнений, достижение договоренностей и согласование

Познавательных – развивать умение анализировать и оценивать информацию, строить логические цепочки рассуждений, выдвигать гипотезы и их обосновывать, составлять план действий, предлагать решение выдвинутых задач, устанавливать причинно-следственных связи, делать обобщающие выводы, структурировать знания.

Формы работы: фронтальная, групповая

Оборудование. Интерактивная доска. Компьютер, медиапроектор.

Презентация. Коллекция минералов. Задания для для индивидуальной работы.

Структура урока

Учащиеся заходят в класс, берут кружки определённого цвета и рассаживаются по группам, согласно цветным табличкам на столах.

I. Оргмомент.

- Здравствуйте, ребята! Сегодня у нас не совсем обычный урок.

II. Вызов.

- Внимание на экран.

1 слайд. Изображения: падающий метеорит, Останкинская телебашня, эритроцит, Маргарет Тетчер, яблоко.

- Что объединяет все эти изображения? (их объединяет железо).

- Итак, ребята, как выдумаете, что сегодня мы будем изучать? (железо).

- Верно, тема урока «Железо»

2 слайд. В центре Fe.

- Какие задачи мы можем перед собой поставить? (дети перечисляют).

На доске кластер «Железо». Из-за шторки выдвигать ПОЛОЖЕНИЕ В ПСХЭ И СТРОЕНИЕ АТОМА, НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. ПРИМЕНЕНИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ.

- Сегодня на уроке я предлагаю поработать в группах и побывать в разных ролях, посмотреть на железо глазами химика, физика, географа, биолога. У каждой группы есть кейсы и всё необходимое для их выполнения. Также есть маршрутные листы, где вы будете выполнять задания. Время выполнения кейса 3 минуты. После звукового сигнала всей командой вы должны перейти за следующий стол с другим кейсом.

- Задание понятно. Приступаем к работе.

III. Осмысление.

Кейс 1. Положение железа в периодической системе химических элементов и строение его атома.

Карта заданий для группы.

Рассмотрите положение железа в периодической системе химических элементов (период, ряд, группа, подгруппа) и строение его атома (заряд ядра, число протонов, электронов, нейтронов).

Составьте электронно-графическую формулу атома железа.

Укажите степени окисления железа. Какая степень окисления наиболее типична.

Оборудование: ПСХЭ Д.И. Менделеева, учебник.

Положение железа в периодической системе химических элементов и строение атома Fe:

d- элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса – 56; 26p; 30 n, 26ē

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

Металл средней активности, восстановитель. Основные степени окисления - +2, +3, редко +6.

Кейс 2. Нахождение железа в природе.

Карта заданий для группы.

Выяснить какое место занимает железо по запасам в земной коре и по распространенности среди металлов.

Найдите по карте важнейшие месторождения железных руд.

Заполните таблицу «Важнейшие природные соединения железа».

Решите задачу. Какой из минералов гематит (Fe₂O₃) или магнетит (Fe₃O₄) богаче железом?

По запасам в земной коре железо занимает 4 место после О, Si,Al. Его содержание в земной коре около 5%.

Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия).

Железо встречается не только в метеоритах. В природе широко распространены руды железа:

Fe₃O₄ - магнетит

Fe₂O₃- гематит

2Fe₂O₃*3H₂O – лимонит

FeCO₃ - сидерит

FeS₂ - пирит

Редчайший каприз природы – самородное железо земного происхождения (его ещё называют «теллурическим» от лат. «теллурс» - земля). Такое железо получается в уникальных геологических условиях – там, где потоки расплавленной лавы, богатой оксидом железа, на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля.

Важнейшие природные соединения железа

Оборудование: образцы минералов, географическая карта “Полезные ископаемые”, учебник.

Гематит (Fe2O3)

Гематит, или красный железняк – основная руда главного металла современности – железа. Содержание железа достигает в нем 70%. Гематит известен с давних пор. В Вавилоне и Древнем Египте он использовался в украшениях, для изготовления печатей, наряду с халцедоном служил излюбленным материалом в качестве резного камня. У Александра Македонского был перстень с вставкой из гематита, который, как он полагал, делал его неуязвимым в бою. В древности и в Средние века гематит слыл лекарством, останавливающим кровь. Порошок из этого минерала издревле использовали для золотых и серебряных изделий.

Название минерала происходит от греческого дета – кровь, что связано с вишневым или сургучно-красным цветом порошка этого минерала.

Важной особенностью минерала является способность стойко хранить цвет и передавать его другим минералам, в которые попадает хотя бы небольшая примесь гематита. Розовый цвет гранитных колонн Исаакиевского собора – это цвет полевых шпатов, которые в свою очередь окрашены тонкораспыленным гематитом. Живописные узоры яшмы, используемой при отделке станций столичного метро, оранжевые и розовые сердолики Крыма, кораллово-красные прослойки сильвина и карналлита в соляных толщах – все обязаны своим цветом гематиту.

Издавна из гематита делали красную краску. Все известные фрески, выполненные 15-20 тыс. лет назад, – замечательные бизоны Альтамирской пещеры и мамонты из знаменитой Капской пещеры – выполнены и коричневыми оксидами и гидроксидами железа.

Месторождения встречаются в Криворожском районе, на Северном Урале.

Магнетит (Fe3O4)

Магнетит, или магнитный железняк – минерал, содержащий 72% железа. Это самая богатая железная руда. Замечательное в этом минерале его природный магнетизм – свойство, благодаря которому он был открыт.

Как сообщал римский ученый Плиний, магнетит назван в честь греческого пастуха Магнеса. Магнес пас стадо возле холма над р. Хинду в Фессалии. Неожиданно посох с железным наконечником и подбитые гвоздями сандалии притянула к себе гора, сложенная сплошным серым камнем. Минерал магнетит дал в свою очередь название магниту, магнитному полю и всему загадочному явлению магнетизма, которое пристально изучается со времен Аристотеля и по сей день.

Магнитные свойства этого минерала и сегодня используются, прежде всего для поиска месторождений. Именно так были открыты уникальные месторождения железа на площади Курской магнитной аномалии (КМА). Минерал тяжелый: образец магнетита размером с яблоко весит 1,5 кг. Месторождения магнетита встречаются также на Южном Урале.

В древности магнетит наделяли всевозможными лечебными свойствами и способностью творить чудеса. Его использовали для извлечения металла при ранениях, а Иван Грозный среди своих сокровищ наравне с другими камнями хранил его непримечательные кристаллы.

Пирит (FeS2)

Пирит – один из тех минералов, увидев который хочется воскликнуть: "Неужели это так и было?" Трудно поверить, что высший класс огранки и полировки, поражающий нас в рукотворных изделиях, в кристаллах пирита – щедрый дар природы.

Пирит получил свое название от греческого слова "пирос" – огонь, что связано с его свойством искрить при ударе стальными предметами. Этот красивый минерал поражает золотистым цветом, ярким блеском на почти всегда четких гранях. Благодаря своим свойствам пирит известен с глубокой древности, а во время эпидемий золотой лихорадки пиритовые блестки в кварцевой жиле вскружили не одну горячую голову. Да и сейчас начинающие любители камня нередко принимают пирит за золото.

Пирит – минерал вездесущий: он образуется из магмы, из паров и растворов, и даже из осадков, каждый раз в специфических формах и сочетаниях. Известен случай, когда за несколько десятилетий в пирит превратилось тело упавшего в шахту рудокопа. Железа в пирите немало – 46,5%, но извлекать его дорого и невыгодно. Месторождения встречаются на Урале, в Алтае.

Месторождения Лимонита (2 Fe2O3*3H2O) встречаются в Крыму, например, Керченское месторождение, на Южном Урале, в Карелии.

Кейс 3. Физические свойства. Применение.

Внимание посетителей Всемирной промышленной выставки в 1958 г в Брюсселе привлекло здание Атомиума. Девять громадных, диаметром 18 метров, металлических шаров, как бы парили в воздухе: восемь по вершинам куба, девятый в центре. Это была модель элементарной ячейки кристаллического альфа-железа, увеличенная в 165 млрд. раз.

Карта заданий для группы.

1. Пользуясь учебником и справочной литературой, изучите и опишите физические свойства железа по плану:

Агрегатное состояние;

Цвет;

Запах;

Растворимость в воде;

Температура плавления;

Температура кипения;

Электрическая проводимость.

2. Свяжите свойства железа с его применением.

Химически чистое железо – серебристо-серый, блестящий металл, по внешнему виду очень похожий на платину. Химически чистое железо устойчиво к коррозии и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные примеси лишают его этих драгоценных свойств: на земном шаре ежегодно «болеет» ржавчиной такое количество железа, которое равняется четверти его годовой добычи. Чистое железо в отличие от всех других металлов обладает необычайно высокой склонностью к намагничиванию.

Способность притягиваться магнитом и самому быть магнитом – одно из удивительных свойств железа. Явление магнетизма известно с глубокой древности. Слово «магнетизм» происходит от названия горы Магнезии в Малой Азии. Здесь существовало богатое месторождение магнитного железняка. Практическое применение магнетизм получил значительно раньше, чем началось его научное исследование. Мореходы издавна пользовались компасом с магнитной стрелкой.

В 1755 году швейцарский ювелир Й.Дитрих впервые изготовил подковообразный магнит. Электромагнит с железным сердечником изобрел в 1823 г. самоучка, сын английского сапожника В.Стержен. Американец Дж.Генри усовершенствовал электромагнит, навив на железный сердечник провод в несколько слоев, делая электромагнит более мощным. В 1831 г. он изготовил электромагнит, который мог поднимать 300 килограммов.

Как известно, у металлов довольно высокий коэффициент теплового расширения. По этой причине стальные сооружения в зависимости от времени года, а, следовательно, от температуры окружающего воздуха, становятся то длиннее, то короче. Так, знаменитая Эйфелева башня – «железная мадам», как часто называют ее парижане, – летом на 15 см выше, чем зимой.

Плотность железа – 7,87 г/см³, температура плавления – 1536 °С, температура кипения – 2770 °С.

Очень пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется. Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и прокатки.

Различают химически чистое и технически чистое железо. Технически чистое железо, по сути, представляет собой низкоуглеродистую сталь, оно содержит 0,02 -0,04% углерода, а кислорода, серы, азота и фосфора – еще меньше. Её используют для изготовления кнопок, скрепок.

Химически чистое железо содержит менее 0,01% примесей. Химически чистое железо – серебристо-серый, блестящий, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Химически чистое железо устойчиво к коррозии. Однако ничтожные доли примесей лишают его этих драгоценный свойств. В качестве конструкционного материала чистое железо не пригодно, поэтому в него вводят добавки и получают сплавы

Оборудование: магнит, железный гвоздь, кристаллическая решётка железа (таблица с изображением кристаллической решётки), учебник.

Выявите взаимосвязь между свойствами железа и его областями применения, заполните таблицу

Кейс 4. Химические свойства

Атомы железа отдают электроны и проявляют степень окисления +2, +3.

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними:

Fe + Cl2 =

Fe + O2 =

Fe +S =

При очень высокой температуре железо реагирует с С, Si, Р

Во влажном воздухе быстро окисляется (корродирует)

Fe + O2 + H2O =

Железо находится в середине электрохимического ряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности.

Железо реагирует с кислотами

Fe + HCl =

Fe + H2SO4разб. =

Fe + H2SO4 конц. = при обычных условиях

Fe + HNO3разб. =

Fe + HNO3 конц. = при обычных условиях

Из растворов солей вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений (менее активные металлы).

Fe + CuSO4 =

Карта заданий для группы.

Запишите уравнения соответствующих реакций.

Кейс 5. Биологическая роль железа.

Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Какова же роль железа в жизни человека и растений?

Карта заданий для группы.

Какова роль железа в жизни человека?

Какова роль железа в жизни растений?

Суточная потребность организма в железе.

Содержание железа в продуктах питания.

Железо обусловливает красную окраску гемоглобина, от которого зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – CO₂. Железо есть и миоглобине – белке, запасающем кислород в мыщцах, различных ферментах и других сложных железо-белковых комплексах, которые находятся в печени и селезенке.

Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый цвет. Если белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, то вскоре смазанное место зеленеет. Так от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека. При недостатке замедляется развитие растений.

В организм железо поступает вместе с пищей. Больше всего железа содержится в гречке, овсянке, кураге, черносливе, изюме, морской капусте, фасоли, петрушке. В пищевых продуктах содержится трехвалентное железо. А клетки кишечника пропускают только двухвалентное. Попав в кишечник, Fe⁺³ восстанавливается в Fe⁺². Если человек плохо пережевывает пищу, Fe⁺³ не восстанавливается и остается недоступным. На усвоение влияет и состав пищи. Присутствие витамина С и фруктозы способствуют растворению и усвоению Fe. Но есть враги железа – это чай, кофе, яичные желтки. В их присутствии железо образует труднорастворимые соединения.

Как правило, железа, поступающего с пищей, вполне достаточно, но в некоторых специальных случаях (малокровие (железодефицитная анемия), а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты.

- Работа в группах закончена, предлагаю подвести итоги. Каждая группа отчитывается по последнему кейсу.

(Заполнение опорной таблицы (выберите соответствующие картинки) каждой группой с пояснениями).

- Общее представление о железе мы получили. Предлагаю теперь проверить свои знания индивидуально. Для этого возьмите тесты из конвертов под названием кейса. Выполните тест и выбранную букву обведите в кружок. Прочтите слово, которое у вас получилось.

(на слайде 5 вопросов)

(на слайде правильные ответы)

Если правильно ответили на тесты, у вас должна получиться фамилия одного из крупнейших советских академиков, геолога, геохимика, неустанного искателя и исследователя минеральных богатств нашей родины, лучшего ученика и друга Владимира Ивановича Вернадского -

Александра Евгеньевича Ферсмана.

Подвести итог нашей работы мне бы хотелось словами Александра Евгеньевича: «…железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно – основа культуры и промышленности, оно – орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлым, настоящим и будущими судьбами человечества». (слова и фото на слайде)

- На уроке вы узнали много нового и я предлагаю продолжить изучение железа дома. На столах из файла возьмите домашнее задание. Задания, а их три, разноуровневые. Первое – среднего уровня сложности; второе – повышенного уровня сложности, а третье – высокого. Попробуйте выполнить все три задания.

V. Домашнее задание по выбору учащегося.

1. Подготовьте сообщение «Что такое булат?» (дамасская сталь)

2. В организме взрослого человека содержится 4г железа на 70 кг массы тела. Почти 2/3 этого железа входит в состав гемоглобина. В организм человека 99% железа попадает с пищей. Пищевые продукты животного происхождения содержат железо наиболее легко усвояемой форме. Считается, что организм усваивает до 35% «животного» железа. Оптимальное суточное поступление железа в организм с продуктами животного происхождения составляет 16мг/сут для мужчин, 12 мг/сут для женщин. Особенно много железа содержится в говядине (9мг/100г), печенке (20мг/100г), тыкве (11мг/100г), фисташках (7мг/100гр). Суточная потребность составляет 10-20 мг для мужчин и 20-30мг для женщин. У детей суточная потребность в железе зависит от возраста:

6-12 мес – 1 мг /сут;

1-3 года – 8 мг/сут;

3-5 лет – 5,5 мг/сут;

6-7 лет – 9 мг/сут;

8-11 лет – 10 мг/сут

Дефицит железа может развиться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/день и менее), а порог его токсичности составляет 200мг/сут (таблица 1).

Таблица 1

ПДК железа в пищевых продуктах

В медицине железосодержащий препарат сульфат железа используется в качестве лекарственного средства для лечения малокровия. Препятствуют усвоению организмом железа медь - и цинксодержащие препараты.

Вопросы и задания

Определите сколько % железа от суточной потребности содержится в 100 г печени, тыкве, фисташках. Полученный результат запишите в таблицу.

В каком продукте содержится больше всего железа?

Вычислите массу фисташек, которые необходимо съедать ежесуточно, для того чтобы восполнить суточную потребность организма в железе (20мг).

Как правильно принимать железосодержащие препараты? Напишите примерную инструкцию по их применению.

3. Не так давно В Моравском музее г. Брно появился новый экспонат – небольшой топор, найденный археологами при раскопках древнего поселения Мстенице, относящегося у раннему средневековью. Масса топора – 6 кг. Оказалось, что в отличие от других железных изделий, найденных при раскопках, топор изготовлен из природно-легированного железа, содержащего 2,8% никеля и 0,6% кобальта. Такой состав свидетельствует о небесном происхождении материала, которым воспользовался средневековый мастер из Мстенице. Сколько кг железа в этом топоре?

IV. Рефлексивно - оценочный этап.

- А теперь я предлагаю оценить свою работу на уроке, дополнив предложения

(на слайде незаконченные предложения)

Сегодня на уроке я узнал…

Для меня стало открытием…

Больше всего мне запомнилось…

Сегодняшний урок был…

- Спасибо за работу на уроке. Все свободны.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/285994-urok-po-teme-zhelezo