Урок - исследование "Соединения железа"

Урок химии в 9 классе Соединения железа

Выполнил: учитель МБОУ – СОШ №50 г. Орла

Попова Алла Евгеньевна

1.Порядковый номер 4 2.Период число энергетических уровней IV = В VIII = подгруппа 3.Группа валентные электроны распределяются на последнем и предпоследнем уровнях. 5. Степени ок. Fe 4.Электронное строение атома: Fe 0 +2 6 Fe +2 Fe +3 Fe +6 2е 8е 14е 2е Вывод: Fe - переходный металл" width="640"

Проверка домашнего задания

Визитная карточка железа

+26

заряд ядра

26

=

1.Порядковый номер

4

2.Период

число энергетических уровней

IV

=

В

VIII

=

подгруппа

3.Группа

валентные электроны распределяются на последнем и

предпоследнем уровнях.

5. Степени ок. Fe

4.Электронное строение атома:

Fe 0

+2 6

Fe +2

Fe +3

Fe +6

2е

8е

14е

2е

Вывод: Fe -

переходный металл

Проверка домашнего задания

• Металлические свойства у железа сильнее , чем

в) Cu

а) Mg

б) Zn

• Тип связи в простом веществе Fe:

а) ионная

б) ковалентная

в) металлическая

• Среда, в которой коррозия железа происходит наиболее быстро:

а) вода

б) воздух

в) влажный воздух

• Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции:

исходные вещества

продукты реакции

Fe + H 2 SO 4 (p) 

FeCl 2 + H 2

а)

б) FeCl 3

Fe + Cl 2 

в) FeCl 2

Fe + HCl(p) 

г) Fe(SO 4 ) 3 + H 2

д) FeCl 3 + H 2

е) FeSO 4 + H 2

Проверка домашнего задания

• Какое их утверждений неверно:

а) железо – элемент с переменной степенью окисления

б) в химических реакциях металлическое железо проявляет только восстановительные свойства

в) при окислении атом железа способен отдавать электроны не только внешнего, но и предвнешнего энергетического уровня

г) максимальная степень окисления железа равна номеру группы, в которой находится, то есть +8

• При взаимодействии, с какими веществами железо образует соединения со степенью окисления +2 ?

А) СI 2

В) HNO 3

Б) S

Г) HСl

• Правильно записана реакция: :

25 0 С

А). 3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

В). Cu + FeSO 4 = CuSO 4 + Fe

700-900 0 C

Б). 3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

Г). Fe + ZnCl 2 = FeCl 2 + Zn

Проверка домашнего задания

«4»

• Составьте уравнения реакций получения железа из его оксидов Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 , используя в качестве восстановителя: а) водород б) алюминий в) оксид углерода (II). Для каждой реакции составьте электронный баланс.

«5»

• Осуществите превращения по схеме: Fe 2 O 3    Fe     +H2O, t X     +CO, t Y   +HCl    Z Назовите продукты X, Y, Z ?

Проверь себя

пирометаллургия

3

3

2

Fe 2 +3 O 3 + H 2 → Fe 0 + H 2 O

3

H 2 0 - 2℮ → 2H + восстановитель , окисление

6

2

Fe +3 + 3℮ → Fe 0 окислитель , восстановление

Fe +2 O + H 2 0 → Fe 0 + H 2 + O

H 2 0 - 2℮ → 2H + восстановитель , окисление

2

2

Fe +2 + 2℮ → Fe 0 окислитель , восстановление

2

Проверь себя

алюмотермия

Fe 2 +3 O 3 + Al → Fe 0 + Al 2 O 3

2

Al 0 - 3℮ → Al +3 восстановитель , окисление

1

3

Fe +3 + 3℮ → Fe 0 окислитель , восстановление

1

2

3

Fe +2 O + Al 0 → Fe 0 + Al 2 +3 O 3

3

2

Al 0 - 3℮ → Al +3 восстановитель , окисление

6

3

Fe +2 + 2℮ → Fe окислитель , восстановление

Проверь себя

пирометаллургия

+ 2

+4

3

2

3

Fe 2 +3 O 3 + СО → Fe 0 + СO 2

С +2 - 2℮ → С +4 восстановитель , окисление

3

6

Fe +3 + 3℮ → Fe 0 окислитель , восстановление

2

Fe +2 O + С +2 О → Fe 0 + С +4 O 2

С +2 - 2℮ → С +4 восстановитель , окисление

1

2

1

Fe +2 + 2℮ → Fe 0 окислитель , восстановление

ІV

Проверь себя

І

Fe 2 +3 O 3 + 3 СО → 2 Fe 0 + 3 СO 2

Fe 2 +3 O 3 + 2 Al → Fe 0 + Al 2 O 3

ІІ

700-900 0 C

3 Fe + 4 H 2 O → Fe 3 O 4 + 4 H 2

Fe 0 - 2℮ → Fe +2

2Fe 0 - 6℮ → Fe +3

1

восстановитель, окисление

8

4

окислитель , восстановление

2H + +2℮ → H 2 0

ІІІ

Fe 3 O 4 +CO → 3 Fe+CO 2

І

Fe + 2 HCl → FeCl 2 + H 2

Z - FeCl 2

Y - Fe

X – Fe 3 O 4

Вставь пропущенные слова

металлов

Железо относится к классу , проявляет

восстановительные

свойства, ē с последнего энергетического уровня.

Ему соответствуют два оксида: проявляет характер и оксид , обладающий характером со слабо выраженной кислотной функцией.

Гидроксиду железа (II) соответствует формула -, это вещество, образующееся при взаимодействии и в виде осадка.  

Гидроксиду железа (III) соответствует формула . Имеет

цвет. Является соединением (с преобладанием основных свойств).

отдавая

основной

FeO

Fe 2 O 3

амфотерным

Fe 3 O 4

?

FeO

Fe 2 O 3

+3

(FeO · Fe 2 O 3 )

железная окалина

Fe(OН) 2

зеленого

соли

воды

Fe(OН) 3

бурый

амфотерным

СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА

Степень окисления металла в оксиде должна соответствовать степени окисления металла в соответствующем гидроксиде.

+3

+3

+2

Fe 2 O 3 Fe(OH) 3

+2

амфотерный амфотерное основание

оксид

FeO Fe(OH) 2

основной слабое основание

оксид

Какие реакции подтверждают основный характер оксидов?

Какие вещества называются амфотерными?

• Взаимодействие с кислотами

Вещества, которые в зависимости от условий реакций проявляют кислотные и основные свойства называются амфотерными

• Взаимодействие с кислотными оксидами

Соединения железа

+3

Fe 2 O 3

- основный оксид

- амфотерный оксид

Общие свойства

1. Не растворяются в воде

2. Реагируют с кислотами

FeO + 2 HCl FeCl 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + 6 HCl 2 FeCl 3 + 3 H 2 O

FeO + 2 H + + 2 Cl - Fe 2+ + 2 Cl - +H 2 O

Fe 2 O 3 + 6 H + + 6 Cl - 2 Fe 3+ + 6 Cl - + 3 H 2 O

FeO + 2 H + Fe 2+ + H 2 O

Fe 2 O 3 + 6 H + 2 Fe 3+ + 3 H 2 O

3. Реагируют с кислотными оксидами

Fe 2 O 3 + 3 SO 3 Fe 2 (SO 4 ) 3

FeO + SO 3 FeSO 4

4. Реагируют с восстановителями

FeO + H 2 Fe + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3 H 2 2 Fe + 3H 2 O

5. Реагируют при сплавлении с твердыми щелочами

Задание:

Составить уравнение реакции взаимодействия гидроксида железа (ІІ и ІІІ) с раствором соляной кислоты в ионном виде, оксидом серы (VІ), водородом.

Fe 2 O 3  + 2 NaOH → 2 NaFeO 2  + H 2 O

FeO + 4 NaOH Na 4 FeO 3 + 2 H 2 O

Соединения железа

Fe 2 O 3

Различия

• Реагирует при сплавлении с

основными оксидами  или карбонатами щелочных металлов

• Реагирует с конц. HNO 3

Fe 2 O 3  + Na 2 O  t˚C →  2 NaFeO 2

Fe 2 O 3  + Na 2 CO 3  → 2 NaFeO 2  + CO 2

феррит

- Реагирует с сильными окислителями в щелочной среде

Задание:

Расставить коэффициенты методом электронного баланса в уравнениях реакций:

FeO + HNO 3 соль + NO 2 + вода

Fe 2 O 3  + KNO 3  + KOH K 2 FeO 4  + KNO 2  + H 2 O

Проверь себя

+3

+4

+5

+2

4

FeO + HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + H 2 O

2

1

Fe +2 - ℮ Fe +3 восстановитель, окисление

N +5 + ℮ N +4 окислитель , восстановление

1

1

+4

+6

+5

+3

2

3

4

2

3

Fe 2 O 3  + KNO 3  + KOH K 2 FeO 4  + KNO 2  + H 2 O.

Fe +3 - 3℮ Fe +6 восстановитель, окисление

N +5 + ℮ N +4 окислитель , восстановление

1

3

3

Соединения железа

Fe 2 O 3

получение

4FeS 2  + 11O 2   t˚C →   2Fe 2 O 3  + 8SO 2 ­

1) Fe(OH) 2 t˚C→ FeO + H 2 O

2) Fe 2 O 3  +  CO  → 2FeO + CO 2

2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O

3) при низком давлении кислорода

4Fe(NO 3 ) 3 → 2Fe 2 O 3 +12NO 2 +3O 2

2Fe + O 2 → 2FeO

2FeSO 4    t˚C →  Fe 2 O 3  + SO 2 ­ + SO 3 ­

4) взаимодействием железа с оксидами

железа при температуре 900-1000 о

Fe + Fe 2 O 3 → 3FeO

Fe + Fe 3 O 4 → 4FeO

без доступа воздуха 5) FeCO 3 → FeO + CO 2

Задание:

1.Составьте уравнение реакции разложения гидроксида

железа (ІІ и ІІІ)

2. Реакцию взаимодействия оксида железа (ІІ ) с угарным газом

3. Реакцию взаимодействия железа и пирита с кислородом

в природе существует как

минерал вюстит

минерал гематит

15

Работа - исследование

Задача:

получить гидроксиды железа, исследовать их свойства, провести качественные реакции на ионы

Fe и Fe

+2

+3

Объект исследования:

гидроксид железа (II) (Fe(OH) 2 ) , гидроксид железа (III) (Fe(OH) 3 ) , сульфат железа (II) (FeSO 4 ) , хлорид железа (III) (FeCl 3 ).

Цель исследования:

изучение способов получения гидроксидов железа, их химических свойств, проведение качественных реакций на ионы железа Fe +2 и Fe +3

Методы исследования:

научно-теоретические, экспериментальные.

Инструкция

Лабораторный опыт 1.

Получение гидроксида железа(II) и (III)

Лабораторный опыт 1.

Получение гидроксида железа( II ) и ( III )

І вариант

ІІ вариант

Действия :

К раствору хлориду железа(III) прилейте по каплям раствор гидроксида натрия до появления явных признаков химической реакции. Отметьте цвет образовавшегося осадка.

а) К 1 мл раствора сульфата железа (II) добавьте по каплям раствор гидроксида натрия до появления явных признаков химической реакции. Отметьте цвет образовавшегося осадка .

Наблюдения :

Образуется осадок

зеленоватого цвета

Выпадает осадок

бурого цвета.

Инструкция

Лабораторный опыт 2.

Изучение свойств гидроксидов железа (II) и (III)

Действия :

Fe(OH) 2

ІІ вариант

І вариант

Fe(OH) 3

Полученный осадок разделить на три части :

а) в первую пробирку добавляем избыток щелочи ;

б) во вторую - кислоту ;

в) осадок из третьей пробирки отфильтровать и дать ему постоять на воздухе.

Наблюдения :

1.Изменений не наблюдается

1. Осадок растворяется

2. Осадок растворяется

2. Осадок растворяется

3. Грязно – зеленый осадок меняет окраску на бурую

3.Устойчив,

изменений не наблюдается

Вывод

Сделайте вывод о характере исследуемого гидроксида:

Fe(OH) 2

Fe(OH) 3

основной характер

амфотерный характер

реагирует

реагирует с кислотами

со щелочью

с кислотой

Амфотерными свойствами обладают p- и d-элементы. При непостоянных степенях окисления амфотерными являются соединения с промежуточной степенью окисления

ГИДРОКСИД ЖЕЛЕЗА ІІ

• Получение:

Fe(OH) 2

• Взаимодействие хлорида железа (ІІ) с

гидроксидом натрия

• Химические свойства:

- взаимодействует с кислотами

- разлагается при нагревании

- окисляется кислородом воздуха до Fe(OH) 3

- окисляется пероксидом водорода до Fe(OH) 3

Задание:

1.Составить ионное уравнение реакции получения гидроксида железа (ІІ)

2. Составить ионное уравнение реакции взаимодействия гидроксида железа (ІІ) с раствором соляной кислотой.

3. Составить уравнение реакции разложения гидроксида железа (ІІ) и окисления его пероксидом водорода

4. Составить уравнения реакций окисления Fe(OH) 2 воздухом и расставить коффициенты методом электронного баланса

Проверь себя

FeCl 2 + 2 KOH 2 KCl + Fe(OH) 2

Fe 2+ + 2 Cl - + 2 K + + 2 OH - 2 K + + 2 Cl - + Fe(OH) 2

Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2

Fe(OH) 2   + 2 HCl FeCl 2  + 2 H 2 O

2 H 2 O

Fe(OH) 2 + 2 H +  + 2 Cl -   Fe 2+ + 2 Cl - +

Fe(OH) 2   + 2 H +     Fe 2+  + 2 H 2 O

2 Fe(OH) + Н О 2 Fe(OH)

Fe(OH) 2    t˚C   FeO + H 2 O

2

2

2

3

4

2

4

Fe(OH) 2  + O 2  + H 2 O Fe(OH) 3

Fe +2 - ℮ Fe +3 восстановитель , окисление

О 2 + 4℮ 2О -2 окислитель , восстановление

4

4

1

ГИДРОКСИД ЖЕЛЕЗА ІІІ

Fe(OH) 3

• Получение:

• Взаимодействие хлорида железа (ІІІ) с

гидроксидом натрия

Задание

1.Составить ионные уравнения реакций получения гидроксида железа (ІІІ) и взаимодействия гидроксида железа (ІІІ) с раствором соляной кислотой.

2. Составить уравнение реакции взаимодействия Fe(OH)3 с раствором щелочи , в результате которой образуется гексагидроксоферрат натрия

3. Составить уравнение реакции разложения гидроксида железа (ІІІ)

4. Составьте ионное уравнение реакции взаимодействия гидроксида железа (ІІІ) со щелочью (условие – сплавление) с образованием феррита натрия и воды;

гидроксида железа (ІІІ) с карбонатом натрия с образованием феррита натрия оксида углерода (ІV) и воды.

5. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

• Химические свойства:

- взаимодействует с кислотами

- реагирует с концентрированными растворами

щелочей с образованием Na[Fe(OH) 4 ]

- разлагается при нагревании

• реагирует при сплавлении со щелочами или

карбонатами  щелочных металлов с образованием

ферритов

• Реагирует с сильными окислителями в щелочной среде

Fe(OH) 3  + Br 2 + KOH K 2 FeO 4 + NaBr + H 2 O

Проверь себя

FeCl 3 + 3 KOH 3 KCl + Fe(OH) 3

Fe 3+ + 3 Cl - + 3 K + + 3 OH - 3 K + + 3 Cl - + Fe(OH) 3

Fe 3+ + 3OH - Fe(OH) 3

3 H 2 O

Fe(OH) 3   + 3 HCl FeCl 3  +

3 H 2 O

Fe(OH) 3 + 3 H +  + 3 Cl -   Fe 3+ + 3 Cl - +

3 H 2 O

Fe(OH) 3   + 3 H +     Fe 3+  +

(реакция протекает при 75°С

в токе N 2 )

Fe(OH) 3   + 3 NaOH = Na 3 [Fe(OH) 6 ]

2 Fe(OH) 3     t˚C   Fe 2 O 3   + 3 H 2 O

Fe(OH) 3   + NaOH NaFeO 2  + 2 H 2 O

Fe(OH) 3   + Na + + OH - Na + + FeO 2 - + 2 H 2 O

Fe(OH) 3   + OH - Fe O 2 - + 2 H 2 O

Проверь себя

2Fe(OH) 3  + Na 2 CO 3   2NaFeO 2  + CO 2  + 3H 2 O

3Fe(OH) 3   + 2Na + + CO 3 2- 2Na + + 2FeO 2 - +CO 2 + 3H 2 O

3Fe(OH) 3   + CO 2 2- 2FeO 2 - +CO 2 + 3H 2 O

3+

6+

1 -

0

8

6

Fe(OH) 3  + Br 2 + KOH K 2 FeO 4 + KBr + H 2 O

2

2

3

10

Fe +3 - 3℮ Fe +6 восстановитель , окисление

Br 2 0 + 2℮ 2Br -1 окислитель, восстановление

2

6

3

К ачественное определение катионов железа +2

В химической практике часто возникает необходимость

обнаружения тех или иных ионов в различных растворах.

Для этого используют так называемые

качественные реакции.

На ионы Fe +2

+3

+2

3 FeCI 2 + 2K 3 [Fe(CN) 6 ] Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 + 6 KCI

3 Fe 2+ + 6 CI - + 6 K + + 2 [Fe(CN) 6 ] 3- Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2   + 6 K + + 6 CI -

3 Fe 2+ + 2 [Fe(CN) 6 ] 3- Fe 3 +2 [Fe +3 (CN) 6 ] 2

Красная кровяная

соль

Турнбулева синь

(турнбулева синь –  гексацианоферрат (III) железа (II))

Турнбуллева синь   служила красителем.  Названа по имени одного из основателей шотландской фирмы  по производству красителей «Артур и Турнбуль».

К ачественное определение катионов железа + 3

На ионы Fe +3

Качественными реакциями на катионы железа (III) являются:

• Реакция с гексацианоферрат (II) калия («желтая кровяная соль») , в результате которой образуется синий осадок:

4 Fe 3+ Cl 3  + 3 K 4 [Fe 2+ (CN) 6 ] → 12 KCl + Fe 4 3+ [Fe 2+ ( CN) 6 ] 3  ↓

4 Fe 3+ + 12 Cl - + 12 K + + 3 [Fe(CN) 6 ] 4- → 12 K + + 12 Cl - + Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3

↓

↓

4 Fe 3+ + 3 [Fe(CN) 6 ] 4- → Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3

жёлтая кровяная

соль

Берлинская лазурь

( берлинская лазурь -  гексацианоферрат (II) железа (III))

Установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь – одно и то же вещество, так как комплексы, образующиеся в реакциях находятся между собой в равновесии:

Fe III [Fe II (CN) 6 ]↔  Fe II [Fe III (CN) 6 ]

К ачественное определение катионов железа + 3

На ионы Fe +3

• Реакция солей железа ІІІ с роданидом калия

FeCl 3  + 3 KCNS 3 KCl +  Fe (CNS) 3

Fe +3 + 3 Сl - + 3 K + + 3 SCN - 3 K + + 3 Сl - + Fe (SCN) 3

Fe +3 + 3 SCN - Fe(SCN) 3

Роданид железа(III )

Роданид калия

Fe (CNS) 3

раствор кроваво - красного цвета

Соли железа

Ферраты – сильные окислители.

K 2 Fe +6 O 4

Ферраты   — соли, содержащие феррат-анион FeO 4 2-   (Fe(VI) ). Соответствуют железной кислоте H 2 FeO 4 , которая в свободном виде не существует. Как правило, окрашены в фиолетовый цвет.

К 2 FeO 4 + NH 3 + H 2 O → Fe(OH) 3 +N 2 + KOH

К 2 FeO 4 + HCl → FeCl 3 + Cl 2 + H 2 O+ KCl

Раствор феррата натрия (слева) в сравнении с перманганатом калия (справо)

Задание:

Расставить коэффициенты в уравнениях реакций методом электронного баланса

Проверь себя

2

2

4

К 2 Fe +6 O 4 + N -3 H 3 + H 2 O → Fe +3 (OH) 3 +N 2 0 + KOH

2

2

1

2N -3 - 6℮ → N 2 0 восстановитель , окисление

6

Fe +6 + 3℮ → Fe +3 окислитель , восстановление

2

3

16

2

4

2

К 2 Fe +6 O 4 + HCl - → Fe +3 Cl 3 + Cl 2 0 + H 2 O+ KCl

8

2Cl - - 2℮ → Cl 2 0 восстановитель , окисление

3

6

2

Fe +6 + 3℮ → Fe +3 окислитель , восстановление

Соли железа ІІ

• Соединения железа (II) обладают восстановительными свойствами , они легко превращаются в соединения железа (III) под действием окислителей: 

Задание:

Расставить коэффициенты методом электронного баланса

FeSO 4  + KMnO 4  + H 2 SO 4   Fe 2 (SO 4 ) 3  + K 2 SO 4  + MnSO 4  + H 2 O

FeCl 2 +Cl 2 FeCl 3

FeSO 4  + HNO 3  + H 2 SO 4   Fe 2 (SO 4 ) 3  + NO­ + H 2 O 

Проверь себя

+2

+3

+2

+7

2

8

10

8

FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

5

2

2Fe +2 - 2℮ 2 Fe +3 восстановитель , окисление

Mn +7 + 5℮ Mn +2 окислитель , восстановление

5

10

2

+3

0

+2

2

2

FeCl 2 +Cl 2 FeCl 3

2

Fe +2 - ℮ Fe +3 восстановитель , окисление

Cl 2 0 + 2℮ 2Cl - окислитель , восстановление

2

1

+2

+5

+2

+3

FeSO 4  + HNO 3  + H 2 SO 4   Fe 2 (SO 4 ) 3  + NO­ + H 2 O 

3

2

4

6

3

2

2Fe +2 - 2℮ 2 Fe +3 восстановитель , окисление

N +5 + 3℮ N +2 окислитель, восстановление

3

6

2

Закрепление материала

• Генетический ряд Fe +2

Fe +2 FeCl 2 Fe(OH) 2 FeO

• Генетический ряд Fe +3

Fe +3 FeCl 3 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3

Изучение нового материала Действие I Химическое

Проверь себя

• Fe + 2 HCl FeCl 2 + H 2
• FeCl 2 + 2 NaOH Fe(OH) 2 + 2 NaCl
• Fe(OH) 2 FeO + H 2 O

• 2 Fe + 3Cl 2 2 FeCl 3

• FeCl 3 + 3 NaOH Fe(OH) 3 + 3 NaCl

• 2 Fe(OH) 3 t Fe 2 O 3 + 3H 2 O

Проверь себя

С какими веществами будет реагировать железо?

(найдите три кубика с возможными соединениями)

H 2 SO 4

CuSO 4

O 2

HCL

MgO

Na

CuSO 4

CL 2

HCL

KOH

MgCL 2

O 2

AL

ALCL 3

Br 2

HgSO 4

H 2 O

S

Проверь себя

С какими веществами будут реагировать оба оксида - FeO и Fe 2 O 3

AL

Mg

CO 2

HCL

H 2 SO 4

O 2

Проверь себя

Дана соль :

Сульфат железа ( III)

С какими веществами она реагирует?

KOH

AL(OH) 3

HCl

AL

NaNO 3

BaCL 2

36