учитель химии,
МБУ «Школа №89»,
г.о. Тольятти Самарской области.
Цель урока: Сформулировать общее представление о железе, как об элементе и простом веществе.
Тип урока: Урок изучения нового материала.
Цель урока: Создать условия для осознания и осмысления нового учебного материала средствами системы вопросов и заданий уровневого характера для организации самостоятельной познавательной деятельности учащихся.
Образовательные задачи: Создать условия для формирования понятий о железе, как о химическом элементе и простом веществе. Способствовать формированию понимания взаимосвязи между строением, свойствами вещества.
Развивающие задачи: Создать условия для дальнейшего формирования навыков и умений самостоятельной работы учащихся, развития умения анализировать, сравнивать, выделять главное, обобщать, применять знания на практике в процессе экспериментального решения задач; для совершенствования практических умений и навыков при работе с химическими веществами и химической посудой.
Воспитательные задачи: Способствовать формированию положительного отношения к знаниям, воспитание мотивов учения, интереса и любознательности, формирования межличностных отношений через работу в группах. Прививать аккуратность при оформлении заданий.
Ведущая идея: Реализация проблемного подхода к обучению химии через решение экспериментальных задач, как средства активизации самостоятельной познавательной деятельности учащихся.
Форма урока: Самостоятельная работа учащихся с элементами исследовательской деятельности.
Методы и формы обучения: исследовательский; групповая, индивидуальная.
Средства обучения: Медиапроектор, компьютер, экран, презентация, карточки- инструкции.
Учебник «Химия» 9. Габриелян О.С. Базовый уровень.
Требование к результатам:
Предметные:
- знать особенности строения атома железа, как элемента побочной подгруппы;
- знать химические свойства железа;
- рассмотреть соединения железа и нахождение в природе;
- знать биологическое значение железа и его соединений;
- владеть правилами техники безопасности при использовании химических веществ.
Метапредметные:
- самостоятельно планировать и осуществлять учебную и исследовательскую деятельность;
- организовывать сотрудничество с педагогом и со сверстниками;
- уметь определять цели и задачи своей деятельности, обрабатывать, объяснять результаты своей работы и делать выводы;
- уметь применять методы познания при решении практических задач;
- самостоятельно осуществлять поиск информации, ранжировать.
Личностные:
- готовность к саморазвитию, мотивированное отношение к познавательной деятельности;
- построение системы межличностных отношений.
Коммуникативные:
- планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;
- умение с достаточной полнотой выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.
Формирование общих компетенций: Умение работать в группе, самостоятельно осуществлять поиск и анализ информации, владение компьютерными технологиями.
Оборудование: ПСХЭ Д.И. Менделеева, учебник Габриелян О.С. Химия 9 класс, “Образцы минералов”, географическая карта “Полезные ископаемые”, компьютер, магнит, кристаллическая решётка железа (таблица с изображением кристаллической решётки), стакан, скрепка, микроудобрения, индукционная катушка, провод, картинки с изображениями изделий из железа и его сплавов, лабораторный штатив, прибор для получения газов, спиртовка, карточки с тестами для самостоятельной работы, проектор.
Реактивы: оксид меди (II), цинк, соляная кислота, стружки железа, железный гвоздь, вода, железо (порошковое), сера.
Ход урока:
I. Организационный момент.
1. Приветствие.
II. Определение темы урока и целеполагание. Актуализация знаний.
Ребята, обратите внимание на слайд 1
Отвечая на поставленные вопросы, мы узнаем о теме нашего сегодняшнего занятия.
Учитель. Ребята, сегодня мы будем изучать тему, без знаний которой не обходятся люди многих профессий: врачи, фармацевты, биологи, химики, физики, минерологи, геологи, агрономы, ветеринары, инженеры, повара, и список этот можно продолжать до бесконечности:
- «Железо»
-Формулировка цели урока учащимися.
Чрезвычайно важное место занимает этот металл в жизни человека. Поэтому задачи сегодняшнего урока – составить полное представление об элементе и о простом веществе – железе, изучить его физические и химические свойства, рассмотреть применение и получение этого металла, а также биологическую роль.
Записываем тему урока в карту урока.
Вы знаете, что исторические периоды существования жизни человечества разделяются на большие временные отрезки, связанные с использованием того или иного материала. В ходе сегодняшнего занятия вы должны привести доказательства или опровергнуть существование человечества в 21 веке – веке «Железном».
3. Знакомство учащихся с планом урока
Для работы класс разбивается на 5 групп, каждая группа получает своё задание. Готовятся в течение 10 минут, используя материал текста, дополнительную информацию из справочной литературы. Затем представители каждой группы представляют отчёт о проделанной работе, а класс принимает участие в обсуждении результатов. В картах урока учащихся должны быть зафиксированы основные выводы, уравнения реакций по каждому из рассматриваемых вопросов.
Ребята повторяют правила техники безопасности при работе с химическим оборудованием и реактивами, после чего группы приступают к работе.
4. Критерии оценки выступлений:
-Умение учащихся правильно, полно и развёрнуто ответить на поставленные вопросы.
-Использование средств наглядности (таблицы, схемы) и информационных технологий для иллюстрации рассказа.
-Участие, каждого учащегося в работе группы.
III. Изучение нового материала.
Работа в группах.
Карта заданий для группы № 1.
Историки- практики:
1. Что означает слово «железо»?
2. Где впервые нашли железо?
3. Какие примеры доказывают, что железо – древнейший металл?
4. Укажите области применения железа и его сплавов (приведите примеры из собственного опыта).
В таблице Менделеева трудно найти другой металл, с которым была бы так неразрывно связана история цивилизации. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота, лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем Риме из железа изготавливали даже обручальные кольца. В египетских гробницах наряду с другими ценностями было найдено ожерелье, в котором железные бусины чередовались с золотыми. Век каменный сменился веком медным, потом - бронзовым, а затем - веком железным.
Учёные предполагают, что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритного происхождения. Самый крупный железный метеорит Гоба нашли в 1920 г. в Африке, он весил около 60 т. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Название металла означает «капнувший с неба» или «небесный металл». В истории известен факт: бухарский эмир приказал своим оружейникам отковать ему меч и метеоритного железа, но у оружейников ничего не получилось, т.к. нагретый металл не поддавался ковке. Это произошло по причине того, что метеоритное железо, содержащее никель, куётся только холодным, а при нагревании становится хрупким. Вероятно, человек заметил, что после горения костра в некоторых случаях наблюдается образование железа из тех кусков руды, которые случайно в нем оказались. При горении восстановление железа идёт за счёт реакции руды как непосредственно с углём, так и с образующимся при горении угарным газом.
В нашей области железорудная промышленность стала развиваться в 18 веке, а в начале 20 века появились небольшие металлургические заводы.
Чистое железо имеет довольно ограниченное применение. Его используют при изготовлении сердечников электромагнитов как катализатор химических процессов, для некоторых других целей. Сплавы железа — чугун и сталь — составляют основу современной техники. Находят широкое применение и многие соединения железа. Так, сульфат железа (III) используют при водоподготовке, оксиды и цианид железа служат пигментами при изготовлении красителей и так далее.
Оборудование: Схема «Применение железа и его соединений», предметы из сплавов железа.
Результаты работы группы – составление краткого рассказа об истории железа и его применении.
Карта заданий для группы № 2.
Геологи-экологи:
1. Какие руды железа распространены в природе?
2. Какие месторождения железных руд есть в Самарской области?
3. Найдите на карте наиболее крупные месторождения железа.
4. Какие существуют экологические проблемы, связанные с железом?
5. Меры профилактики.
Железо встречается не только в метеоритах. В природе широко распространены руды железа:
Fe3O4 – магнетит
Fe2O3 – гематит
FeS2 - пирит
FeCO3 - сидерит
Fe2O3•nH2O - лимонит
Редчайший каприз природы – самородное железо земного происхождения (его еще называют “теллурическим”, от латинского “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. Метеоритное железо – всегда самородное.
Руды состоят, в основном, из лимонита, кроме железа содержат хром и никель. Запасы руды невелики - 194,6 млн т.
В годы Великой Отечественной войны важнейшим центром передислокации тяжёлой промышленности из западных и центральных районов страны стал Орско-Халиловский район с его богатой рудной базой. Буквально с колёс начиналась жизнь прибывших заводов. На них изготавливали цилиндры для авиамоторов, корпуса фугасных снарядов, знаменитые «катюши», гильзы для снарядов, мины, гранаты. Так в тылу ковалась победа.
Рассмотрим экологические проблемы, связанные с железом. Пыль, дым промышленных производств могут содержать большие количества железа в виде аэрозолей железа, его оксидов, руд. Железо может накапливаться в почвах, водоемах, воздухе, живых организмах.
При воздействии на кожу возможны аллергические дерматиты, при вдыхании такого воздуха происходит раздражение дыхательных путей, разрушение легких, плевры, нарушения функции печени, желудочные заболевания.
Сульфаты и хлориды железа являются наиболее токсичными вредными примесями.
У рабочих, обрабатывающих пириты, наблюдаются желудочные заболевания (гастриты).
У рабочих железорудных шахт часты хронические бронхиты. Встречаются стоматиты, воспаления десен, поражения зубов, поражения слизистой рта.
Токсичность соединений железа в щелочной среде возрастает. От избыточного содержания железа в воде могут гибнуть рыбы, водоросли. Большую опасность представляют сточные воды, связанные с переработкой железосодержащих продуктов.
Оборудование: Приложение 1 “Образцы минералов”, географическая карта “Полезные ископаемые”, компьютер.
Результаты работы группы – составление краткого рассказа о нахождении железа в природе и экологических проблемах, связанных с железом и его соединениями.
Карта заданий для группы № 3.
Физики:
1. Опишите внешний вид вещества.
2. Физические показатели (Т пл.,твердость, плотность).
3. Особые свойства.
4. Разделите представленную смесь порошка железа и серы (на каком особом свойстве железа основан данный способ разделения смеси).
Железо - серебристо-белый или серый металл, твердый, с высокой пластичностью, теплопроводностью и электропроводностью, плотность его равна 7,87 г/см3, тугоплавкий - 1540°C. В отличие от других металлов, железо способно намагничиваться.
Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия).
При температурах от комнатной и до 917°C, а также в интервале температур 1394-1535°C существует -Fe с кубической объемно центрированной решеткой, при комнатной температуре параметр решетки а = 0,286645 нм. При температурах 917-1394°C устойчиво -Fe с кубической гранецентрированной решеткой Т (а = 0,36468 нм). При температурах от комнатной до 769°C (так называемая точка Кюри) железо обладает сильными магнитными свойствами (оно, как говорят, ферромагнитно), при более высоких температурах железо ведет себя как парамагнетик. Иногда парамагнитное -Fe с кубической объемно центрированной решеткой, устойчивое при температурах от 769°C до 917°C, рассматривают как модификацию железа, а -Fe, устойчивое при высоких температурах (1394-1535°C), называют по традиции -Fe (представления о существовании четырех модификаций железа возникли тогда, когда еще не существовал рентгеноструктурный анализ и не было объективной информации о внутреннем строении железа). Температура плавления 1535°C, температура кипения 2750°C, плотность 7,87 г/см3. Стандартный потенциал пары Fe2+/Fe0 –0,447В, пары Fe3+/Fe2+ +0,771В.
Оборудование: магнит, железный гвоздь, кристаллическая решётка железа (таблица с изображением кристаллической решётки), смесь порошка железа и серы.
Результаты работы группы – составление краткого рассказа о физических свойствах железа.
Карта заданий для группы № 4.
Химики:
1. Где находится железо в ПСХЭ Д.И. Менделеева?
2. Каково строение атома железа (число электронов, протонов, нейтронов, электронная формула)?
3. Какие степени окисления проявляет железо? (Объясните, почему это возможно).
4. Напишите уравнения химических реакций, характерных для железа, используя видеоопыты и химические реактивы.
Железо как элемент образует множество соединений, проявляя обычно степени окисления +2, +3. Это оксиды FeO и Fe2O3, соответствующие им гидроксиды Fe (OH) 2 и Fe (OH) 3. Железо – элемент побочной подгруппы VIII группы 4-го большого периода. Железо относится к d-элементам. Железо в соединениях проявляет степени окисления +2 и +3.
1s22s22p63s23p63d64s2
Металл средней активности, восстановитель.
В концентрированных азотной и серной кислотах железо не растворяется, так как на поверхности металла возникает пленка, препятствующая реакции металла с кислотой, поэтому концентрированные серную и азотную кислоты можно перевозить в железной таре (происходит пассивация металла).
1) Fe + S =
2) Fe + HCI =
3) Fe + O2 =
4) Fe + CuSO4 =
5) Fe + O2 + H2O =
Повторите правила техники безопасности.
Вспомните общие свойства металлов и предположите, с какими веществами будет взаимодействовать железо. Проделайте опыты и напишите уравнения реакций. Результаты объясните.
Восстановителем или окислителем является железо в этих реакциях?
Какие ещё химические реакции описаны в учебнике. Выпишите уравнения этих реакций и дайте объяснение.
Оборудование: стакан
Реактивы: стружки железа, железный гвоздь, вода, железо (порошковое), сера.
Результаты работы группы – демонстрация опытов с написанием химических уравнений и объяснением.
Карта заданий для группы № 5.
Биохимики:
1. В состав, каких соединений входит железо в организме человека?
2. Сколько грамм железа находится в организме человека?
3. Какова суточная потребность человека в железе?
4. Какие продукты необходимо употреблять при недостатке железа?
5. Расположите представленные продукты в порядке увеличения содержания железа.
Железо играет важную роль в жизни практически всех организмов, за исключением некоторых бактерий. При недостатке железа растения не образуют хлорофилл (что нарушает процесс фотосинтеза), теряют возможность ассимилировать углекислый газ и выделять кислород. Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных железобелковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке.
В организме взрослого человека имеется 4-5 г железа, из них 65% - в крови.
Красный пигмент крови – гемоглобин – осуществляет перенос кислорода от органов дыхания к тканям и обратный перенос углекислого газа от тканей к легким. В организм железо поступает вместе с пищей. В сутки человек должен потреблять с пищей около 10-20 мг железа.
Как вы думаете, в каких продуктах содержится больше всего железа? В гречке, овсянке, фруктах (как определить железо в яблоках?), черносливе, изюме, морской капусте, фасоли, петрушке. В пищевых продуктах содержатся соли железа со степенью окисления +3, а клетки кишечника пропускают только соли железа со степенью окисления +2, поэтому в желудке происходит восстановление fe2+ и fe3+, но, чтобы процесс был успешным, необходимо тщательно пережёвывать пищу. Враги этого процесса - чай, кофе, алкоголь (прием даже умеренной дозы алкоголя выводит соединения железа из организма!).
Как правило, железа, поступающего с пищей, вполне достаточно, но в некоторых специальных случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки (гематоген, ферроплекс).
Оборудование: таблица «Содержание железа в продуктах питания»; яблоко, гречка, горох, картофель, апельсин.
Результаты работы группы – составление рассказа по теме своей работы, представление результатов исследования по содержанию железа в продуктах питания.
IV. Этап закрепления новых знаний.
Презентация результатов работы каждой группы. Обсуждение результатов работы и совместное заполнение карты урока.
Оценивание деятельности группы учащихся по критериям.
Итак, ребята, ка вы считаете, в каком веке мы живем, и будут жить наши потомки и почему?
-Ответы учащихся.
Учитель. Примерно 90 % всех используемых человечеством металлов – это сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире очень много, примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о других металлах. Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны, дешевы. Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.
V. Стадия рефлексии.
Задание: Написать вывод урока по образцу, закончив предложения:
Сегодня я понял (а), что…
Главным на уроке для меня было…
Больше всего мне запомнилось…
Ученики зачитывают свои выводы.
VI. Домашнее задание: Изучить 14, упражнения на стр. 68 с 4и 7,карту урока «Железо»
Выставление оценок за работу на уроке активным ученикам.
Литература:
Габриелян О. С. Химия 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений [текст] / О. О. Габриелян. М.: Дрофа, 2012.
Габриелян О. С. Химия 9 класс: Настольная книга учителя [текст] / О. О. Габриелян, И.Г. Остроумов. М.: Дрофа, 2009.
