Методическая разработка урока по химии "Железо и его соединения"""
методическая разработка по химии (11 класс) по теме

                Департамент экономического развития Белгородской  области

ГОУ СПО «Старооскольский техникум технологий и дизайна»

                                        Методическая разработка

                                      «Железо и его соединения»

                                       (интегрированный урок)

        Составила преподаватель химии и биологии

        Черепанова Л.Н.

                                                  2010 г               

Тема: Железо и его соединения.

Цели:

1. познакомить учащихся с физическими и химическими свойствами железа, его получением и применением;
2. познакомить учащихся с минералами железа, содержащимися в недрах Белгородской области;
3. дать понятие об особенностях получения железа и стали на ОЭМК;
4. способствовать формированию патриотического мировосприятия учащихся, любви к малой Родине;
5. учащиеся должны знать физические и химические свойства технически чистого железа; уметь определять по физическим свойствам магнитный и красный железняк; знать особенности   сталей, выплавляемых на ОЭМК.

Оборудование к уроку:

1. Коллекция «Чугун и сталь» 1 и 2 части.
2. Коллекция «Металлы и их сплавы».
3. Опорная схема «Железо».
4. Лабораторный эксперимент: горение железа в кислороде.
5. Электронные уроки «Неорганическая химия»
6. Интерактивная доска,  мультимедийный проектор.

Ход урока

1. Организационный момент.
2. Объяснение ново материала.

Железо можно назвать главным металлом нашего времени. Этот химический элемент очень хорошо изучен. Тем не менее, ученые не знают, когда и кем открыто железо: слишком давно это было. Использовать железные изделия человек начал ещё в  первом тысячелетии до  н.э. На смену бронзовому веку пришел железный.

1. Нахождение железа в природе.

Содержание железа в земной коре составляет по весу 4,2%. По распространенности среди металлов железо занимает второе после алюминия место.

В свободном состоянии оно найдено только в метеоритах. Первое железо, попавшее в руки человека, было, вероятно неземного происхождения. У «небесного» железа есть одна важная технологическая особенность: в нагретом виде этот металл не поддается ковке, ковать можно лишь холодное метеоритное железо. Оружие из «небесного» металла долгие века оставалось чрезвычайно редким и драгоценным.

В настоящее время важнейшими источниками железа являются залегающие на поверхности земли или небольших глубинах минералы.

В недрах Белгородской области железо встречается в виде магнетита и гематита.

Задание учащимся: Опишите физические свойства этих минералов (работа с коллекцией «Чугун и сталь» 1 и 2 части).

1 вариант: Выведите формулу магнетита, если в чистом виде он содержит 72,36% железа и 27,64% кислорода.

2 вариант: В чистом виде гематит содержит 69,9% железа и 30,1% кислорода. Выведите формулу гематита.

Ответы учащихся дополняет учитель:

Магнетит (магнитный железняк)                

Гематит (красный железняк)                

Лимонит (бурый железняк)                        

Сидерит (шпатовый железняк)                

Пирит (железный колгедан)                

        Сейчас в Белгородской области добывается 40% всей общероссийской руды. На этой сырьевой базе работают два ГОКа (Лебединский и Стойленский), комбинат КМА руда, строится Яковлевский рудник по добыче и переработке железных руд КМА.

        Железные руды представлены двумя промышленными типами:

1. богатыми железными рудами, пригодными для металлургического передела без предварительного обогащения;
2. железистыми кварцитами – рядовыми (бедными) рудами, из которых наиболее простым и экологически чистым способом обогащения (мокрая магнитная сепарация) производится высококачественное металлургическое сырье – магнетитовый концентрат.

Задание учащимся: Среднее содержание железа в Оскольском железнорудном районе 34,6%. Сколько это составляет в переводе на магнетит?

Положение железа в периодической системе химических элементов

 и строение его атома

Задание учащимся: составьте электронную схему расположения электронов по энергетическим уровням в атоме железа.

 Вопрос учащимся: Завершен или незавершен внешний энергетический уровень атома железа? Какие характерные степени окисления будет проявлять железо в соединениях?

Ответ: На внешнем электрическом уровне находится два электрона, поэтому во многих соединениях железо проявляет степень окисления +2. Так как предпоследний энергетический уровень незаконченный, то в образовании связей может участвовать также один электрон предпоследнего уровня.  Тогда железо проявляет степень окисления +3.

Физические свойства и применение железа

(работа с коллекцией «Металлы и сплавы»)

        При изучении физических и химических свойств железа нужно различать технически чистое железо  и железо высшей чистоты.

        Технически чистое железо это низкоуглеродистая электротехническая сталь (углерода 0,02 – 0,04%).

        Железо высшей чистоты содержит менее 0,001% примесей и отличается от технически чистого железа инертностью химических свойств и невысокими механическими свойствами.

Задание обучающимся: Опишите физические свойства железа (обучающиеся заполняют таблицу)

Химические свойства железа:

        Свойства технически чистого железа: металл средней химической активности в электрохимическом ряду напряжения стоит до (Н2).

Наиболее устойчивы степени окисления железа +2 и +3.

Для соединения 2-х валентного железа характерна  светло-зеленая окраска. На воздухе  окисляются до железа 3-х валентного  (буреет).

Для соединения 3-х валентного железа характерна бурая окраска.

                                                    Получение железа

1.Восстановление железа из его оксидов, например водородом при нагревании.

2.Восстановлением железа из его оксидов  алюминотермическим методом.

3.Электролизом водных растворов солей железа.

В Старом Осколе на базе  Стойленского и Лебединского ГОКов   действует Оскольский

Электрометаллургический Комбинат – одно из ведущих предприятий черной металлургии России и единственный в нашей стране, работающий по технологии прямого восстановления железа.

                              Основные этапы получения железа на ОЭМК

Первый этап. Производство офлюсованных окисленных окатышей. Цех окомкования производит частично окисленные  окатыши из    железорудного концентрата Лебединского горно-обогатительного комбината, транспортируемого на ОЭМК по трубопроводу в виде пульпу на расстоянии 26.5 км. Из пульпы на дисковых вакуумных фильтрах получают пек (важный концентрат), из которого формируют окатыши.

Второй этап. Производство металлизированных окатышей. Цех металлизации производит металлизированные окатыши из окисленных по технологии Мидрекс нагретым восстановленным газом. В цехе имеются четыре установки, на которых производятся пассивированные металлизированные окатыши, которые передаются в сталеплавительный цех, отгружаются другим металлургическим,   экспортируют.

Третий этап. Выплавка стали. Из цеха металлизации окатыши по  транспортерам поступают в электросталеплавительный цех, где в электродуговых печах из них выплавляют сталь.

                       ОСНОВНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО МЕТАЛЛА ОЭМК

1.Высокая чистота металла по содержанию остаточных элементов и вредных примесей, обусловленная  применением металлизированных окатышей при выплавке стали.

2.Регламентированное содержание газов в стали.

3.Низкая загрязненность стали неметаллическими включениями обеспечивает долговечность готовых деталей, в том числе  при контактных нагрузках.

4.Гарантия длительной прочности при повышенных температурах обеспечивает долговечность  котельных труб   на 50% выше, чем из серийного материала.

                                                           ВЫВОД:

Принципиально новая технология, основанная на процессе прямого восстановления  железа, в комплексе с технологией электродуговой плавки позволяет получить металл высокого качества, особо чистого по содержанию вредных примесей и остаточных элементов.

3. Закрепление пройденного материала.

Задача: Вычислите массовые доли минерала магнетита и пустой породы в железной руде, если из образца этой руды массой 500 г получили железо массой 200г.

Ответ: 55,2%  магнетита.

     IV.      Подведение итогов. Рефлексия