Урок –исследование в 9 классе

« Железо – химический элемент и простое вещество ».

Учитель химии: Власова Е.В.

 МБОУСОШ №5, п.г.т.Сафоново    2015г

Задачи:

1.Образовательные:

1.продолжить  формировать умения   характеризовать  элемент по его положению в  периодической системе химических элементов на основе строения атома.

2. Познакомить с физическими  и химическими свойствами железа, как простого вещества.  3.Совершенствовать умения школьников при составлении химических уравнений,

Развивающие:

1. На основе межпредметных связей продолжить формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами вещества.

2.продолжить  развитие  навыков самостоятельности и способности к рефлексии, коммуникативные умения в ходе коллективной  и парной работы,  умения работать с химическими веществами, с текстом учебника,  умения делать выводы.

Воспитательные: 

1.продолжить воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства ответственности.

2. убедить в необходимости привлечения средств химии к пониманию процессов, происходящих в окружающем мире.

Тип урока:  комбинированный. Сообщение  новых знаний и их совершенствование.

Урок построен в соответствии с требованиями педтехнологии

«Исследовательская деятельность» Урок-исследование    проходит в три этапа:

1.  Мотивационно-ориентировочный

2. Операционно-исполнительский

3. Рефлексивно-оценочный.

Оборудование:

1. Для лабораторных  работ: штативы для пробирок, пробирки, железный гвоздь, железные опилки, 1М раствор сульфата меди (II), ПСХЭ, скрепки, р-ры соляной и серной кислот, простейшая электрическая цепь, магнит.
2. Для демонстраций: штатив для пробирок, пробирки, железные опилки, 1М раствор соляной кислоты, спички, 2 колбы, наполненная хлором и кислородом.
3. Технические средства: компьютер, колонки, медиапроектор, экран.

 План урока:

Структура урока:

I.Актуализация знаний

II.   Новая тема.

                                                                                                        1.Строение химического элемента железа на основании его положения в ПСХЭ;                                                                                                                            2.Физические свойства железа;                                                                                                                                                                                                                            3.Применение железа;

4.Химические свойства железа;                                                                                                                            5.Биологическая роль железа.                                                                                                                                       III.Закрепление  полученных знаний.                                                                                                                    

IV .Рефлексия.

V. Домашнее задание.

Ход урока

I.Актуализация знаний

Учитель:  

1.Какие химические элементы относятся к металлам?

2. Где металлы расположены в ПСХЭ?

3. По какому признаку химические элементы относят к металлам?

4. Как изменяются металлические свойства по периоду, по группе?

5. Какой тип химической связи характерен?

6. Тип кристаллической решётки?

Вывод: что общего в строении атомов всех металлов?

Ответы учеников.

II.   Изучение нового материала.

Введение в новую тему.

У древних египтян этот металл ценился  так же высоко, как золото,  недаром изделия из него  находили в гробницах фараонов. Скорее всего, эти  предметы попадали в Египет с Ближнего востока, где уже три тысячи лет назад начала развиваться чёрная металлургия. Позднее секретом получения «главного металла» овладели и в Европе. Так начался век, в котором мы и сейчас ещё живём. Ведь в настоящее время сплавы из этого металла  составляют почти 90% всего количества металлов и металлических сплавов. О каком металле идёт речь?

Планируемый ответ: О железе.

1. Положение железа в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Учитель: Определите положение железа в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и дайте характеристику химического элемента железа по его положению в ПСХЭ

! Железо – элемент побочной подгруппы VIII группы и 4-го периода ПСХЭ  Д.И. Менделеева. Порядковый номер – 26. Это означает, что в состав атома железа входят 26 электронов и 26 протонов (заряд ядра +26). Относительная атомная масса железа – 56, следовательно в состав ядра входят 30 протонов (56-26=30).

Учитель: Железо – это элемент побочной подгруппы. Строение атомов элементов побочных подгрупп отличается от строения атомов главных подгрупп. Атомы железа устроены несколько отлично от атомов элементов главных подгрупп. Как и положено элементу 4-го периода, атомы железа имеют четыре энергетических уровня, но заполняется у них не последний, а предпоследний уровень. На последнем же уровне атомы железа содержат два электрона. Следовательно, распределение электронов по уровням в атомах железа таково: 26Fe 2e-, 8e-, 14e-, 2e-

Ученики записывают правило в тетрадь.

Задание: Закончите электронно - буквенную формулу и нарисуйте графическую формулу строения атома железа:    1s22s22p63s23p63d6….

Учитель: Какова степень окисления железа?

Ответы учеников.
Пояснения учителя: Железо – такой же восстановитель, как и другие металлы, однако, атомы железа при окислении отдают не только электроны последнего уровня, приобретая степень окисления +2, но способны к отдаче 1 электрона с предпоследнего уровня, принимая при этом степень окисления +3.

2.Физические свойства.

 Как доказать, что железо - типичный представитель металлов?

Рождается гипотеза:

Если железо типичный металл, то для него  должны быть характерны свойства - металлический блеск, ковкость, пластичность, теплопроводность, электропроводность.

Учитель: Мы выдвинули гипотезу, чтобы доказать правильность нашего предположения или опровергнуть его, обратимся к опытному исследованию.

На столах обучающихся: железная проволока с пластилином на конце и вставленными в пластилин кнопками, гвоздь, скрепки, кнопки, простейшая электрическая цепь, магнит.

Задание: Рассмотрите образцы выданного вам металла. Опишите его физические свойства. Проведите исследование выданных образцов на теплопроводность, электропроводность, магнитные свойства.

Лабораторный опыт 1:Теплопроводность. Железную проволоку с пластилином на конце и вставленными в пластилин кнопками нагреваем с одного конца, с течением времени по мере нагрева кнопки отпадают. Обучающиеся делают вывод и записывают в соответствующую графу таблицы.

Лабораторный опыт 2: Электропроводность. Замыкается электрическая цепь с помощью клемм и кусочков металла. Обучающиеся делают вывод и записывают в соответствующую графу таблицы.

Лабораторный опыт 3: Магнитные свойства железа. Поднесите магнит  к железным опилкам, алюминиевой проволоке, медной. Обучающиеся делают вывод об особом свойстве железа – магнетизме,  и записывают результат в соответствующую графу таблицы.

Лабораторный опыт 4:Пластичность,  ковкость, наличие металлического блеска. Рассмотрите изделия из железа и его сплавов. Обучающиеся делают вывод и записывают в соответствующую графу таблицы.

Для справки: плотность железа 7900 кг/м3, температура плавления -1536 0С

Учащиеся заполняют  таблицу.

Учитель: Подтвердилась ли наша гипотеза?

Вывод: Железо  обладает всеми характерными свойствами металлов. Особое свойство- магнетизм.

 Учитель: Человек с глубоких исторических времён  начал использовать железо на основе его свойств.

Закончите логическую цепочку:

СОСТАВ ____? ______?_______?
(состав, строение, свойства, применение)

Какая связь существует между строением вещества и свойствами?
Прочитайте текст  на странице 30-31 учебника. Запишите данные в таблицу.

Учитель:  Вашему вниманию предлагаю презентацию. В ходе презентации вам необходимо заполнить графу «Применение».

Демонстрация слайдов.

4.Химичеческие свойства железа

Демонстрация: на столе учителя образцы соединений железа: FeCl2,  FeCL3 ,FeSO4,  Fe3O4.

Гипотеза:  если есть  такие соединения железа, то их можно получить  химическим путём.

Предложите вещества, которые необходимо взять, для получения соединений железа. Для решения  мысленного эксперимента воспользуйтесь  опорной схемой:

Для железа характерны две основные степени окисления: +2, +3.

Fe0 –2e  = Fe+2   +   ( кислоты: соляная, серная, соли, сера)                 

Fe0 –3e  = Fe+3     +( сильные окислители: хлор, азотная кислота , серная кислота  конц.)

Запомни!   Fe3О4   - двойной оксид  (FeО  ∙Fe2О3)- железная окалина

Учащиеся предлагают  вещества, необходимые для получения вышеперечисленных  соединений.

Демонстрация:    Опыт 1. Взаимодействие железа с хлором.

Опыт 1 . Взаимодействие железа с хлором. Для этого опыта предварительно получить хлор в пробирке с пробкой путём взаимодействия перманганата калия  и соляной кислоты (тяга!)

Уравнение реакции учитель записывает на доске. Учащиеся записывают в тетрадь.

       0                0                +3   -1

2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3  (ОВР)

Демонстрация:    Опыт 2. Взаимодействие железа с кислородом.

Предварительно собирают кислород в колбу  и закрывают пробкой . Железные опилки, предварительно нагретые, опускают в колбу с кислородом.

    0                0          +2,+3   -2

3 Fe + 2 О2 →  Fe3О4 (ОВР)

Уравнение реакции учитель записывает на доске. Учащиеся записывают в тетрадь.

Лабораторный опыт 5. Взаимодействие железе с медным купоросом.

В пробирку  налейте 4-5 мл  сульфата меди(II)  и насыпьте немного железных опилок. Перемешайте содержимое пробирок до тех пор, пока не исчезнет синяя окраска раствора.

Запишите уравнение химической реакции. Расставьте коэффициенты. Укажите признаки реакции.

В соответствии с положением железа в электрохимическом ряду напряжений оно может вытеснять металлы, стоящие правее него, из водных растворов их солей (Примеры?)

0           +2                     +2                    0

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu  (ОВР)

Самопроверка записи химических уравнений.

Лабораторный опыт 6. «Взаимодействие железа с раствором соляной кислоты»

Насыпьте порошок железа в 2  пробирки  и налейте 4-5 мл растворов соляной и серной кислот.

 0              +1  -1             +2   -1            0

Fe + 2 HCl → 2 FeCl2  + H2 ↑  (ОВР)

          Fe + H2SO4  → FeSO4 + H2↑

     Запишите уравнения химических реакций. Расставьте коэффициенты. Укажите признаки реакций.

Самопроверка записи химических уравнений

? Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо (Что это означает?)

! Образуют на поверхности металла плотную, прочную оксидную плёнку.

Взаимодействие железа с водой. Для проведения этой реакции необходима высокая температура, поэтому учитель предлагает  учащимся только записать уравнение реакции.

3 Fe + 4 H2O     →  Fe3О4 + 4 H2↑

Учитель: Подтвердилась ли наша гипотеза?

 Вывод:  Железо обладает  химическими свойствами, характерными для металлов.  Соединения железа можно получить, используя знания о  химических свойствах металлов. Железо взаимодействует  с неметаллами, водой, разбавленными кислотами и солями, образованными  менее активными металлами.

5. Железо. Биологическая роль.

Сообщение ученика.

1. Биохимики открыли важную роль железа в жизни животных и человека. Входит  в состав гемоглобина, железо обусловливает красную окраску этого вещества и крови. В организме взрослого человека содержится без малого 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Его основная роль — перенос кислорода и углекислого газа. Из отдельных частей организма наиболее богаты железом печень и селезёнка.

2. 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 к субстрату соединений железа — и листья становятся зелёными. Более того, достаточно белый лист смазать раствором соли железа, и вскоре смазанное место зеленеет.

Так по одной и той же причине — наличие железа в соках и тканях — весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щёки человека.

III.Закрепление знаний.   Тест: «Железо как химический элемент и простое вещество»  фронтально:

1)    Железо находится в:

а) IV периоде, 8А группе; б) IIIпериоде, 7Б группе; в) IV периоде, 8Б группе.

2) Атом железа имеет строение ВЭУ:

а)  4s24p6          б) 3d64s2            в) 3d44s24p2

3) Железо проявляет степени окисления:

а) +2, +3         б) +2, +3, +8       в) +3, +4

4) Сгорая в кислороде, железо образует оксид со степенью окисления:

а) +2                б) + 3                 в) +2, +3

5) Железо реагирует с раствором соли:

а) CuCl2            б) ZnCl2            в) AlCl3

6) Для получения хлоридов железа (+2) и (+3) нужно взять соответственно:

а) Cl2  и р-р HCl      б)  р-р CuSO4 и р-р HCl      в) р-р HCl   и Cl2

IV.    Рефлексия.   Заполнить анкету:

     Сегодня я узнал    ……………..

    Я удивился ……………………….

    Теперь я умею ……………………

    Я хотел бы  ………………………..

V. Домашнее задание:    составить синквейн  по теме «Железо»

Изучить  §  14;  

Литература:

1. Габриелян О.С.  Учебник  «Химия» 9 класс   М.:Дрофа 2009.  

2.   Зеленская Е.А. Организация исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время. Химия в школе. – 2009. - №8. – с. 55-59.

3.   Ивочкина Т.,  Ливерц И.  Организация научно-исследовательской деятельности учащихся. Народное образование. – 2000. – №3. – с. 136-138.

4.    Макотрова Г.В. Учебно-исследовательская культура учащихся. Педагогика. - 2007. - №1. –с. 47-52

5.    Макотрова Г.В. Развитие ценностных ориентаций старшеклассников при использовании сети Интернет. Информатика и образование. – 2008. №8. – с. 36-40.

6.    Сурин Ю.В. Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент. (Библиотека журнала «Химия в школе») - М.: Школа-Пресс, 1988.