Железо. Физические и химические свойства. Значение железа, его соединений и сплавов в природе. Применение. Состав металлургического комплекса. Черная, цветная металлургия. Сырьевая база. Принципы размещения предприятий отрасли.»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ШКОЛА № 118 ГОРОДА ДОНЕЦКА»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА БИНАРНОГО УРОКА

ПО ХИМИИ И ГЕОГРАФИИ НА ТЕМУ:

Железо. Строение атома. Нахождение в природе.

Физические и химические свойства.

Значение железа, его соединений и сплавов в природе.

Применение соединений железа.

Состав металлургического комплекса.

Черная, цветная металлургия. Сырьевая база.

Принципы размещения предприятий отрасли.»

Выполнили:

учитель химии

Коморная Е.Л.,

учитель географии

Гавенко Н.В.

Донецк – 2021

Урок № 56

Тема: Железо. Строение атома. Нахождение в природе. Физические и химические свойства. Значение железа, его соединений и сплавов в природе. Применение соединений железа. Состав металлургического комплекса. Черная, цветная металлургия. Сырьевая база. Принципы размещения предприятий отрасли. Типы предприятий.

Цели урока:

Воспитательные:

1. Способствовать развитию положительной мотивации обучения, используя привлечение учащихся к подготовке занимательных опытов, сообщений о роли железа и сплавов на его основе, лабораторной работы, мультимедийного сопровождения;

Воспитывать чувство хозяина своей земли.

Образовательные:

1. На основе уже имеющихся общих знаний о металлах, дать представление о физических и химических свойствах железа как химического элемента побочной подгруппы.

2. Дать представление о технологии производства чугуна и стали.

3. Совершенствовать навыки работы с реактивами при выполнении опытов, соблюдать правила БЖД, раскрыть значение железа и его сплавов в природе и жизни человека.

Развивающие:

1. Развивать мыслительных способностей: умения пользоваться опорными знаниями, умения сравнивать, обобщать, делать выводы, объяснять ход эксперимента; навыки самостоятельности в получении исследовательских навыков, способности к рефлексии, коммуникативные умения.

Тип урока: интегрированный урок изучения нового материала.

Оборудование: мультимедийный проектор, фрагмент фильма о технологии производства чугуна и стали, периодическая таблица Д.И. Менделеева, таблица растворимости веществ, ряд активности металлов, тесты, наборы оборудования для эксперимента, учебники химии и географии, контурные карты коллекция «Металлы и их сплавы».

Ход урока

I. «Вызов»

Актуализация опыта и предыдущих знаний и активизация деятельности учащихся.

Прием «Что это…» Определите, о каком элементе идет речь?

1. Когда люди только научились добывать и обрабатывать его, оно стоило дороже золота.

2. Ещё древние люди иногда находили эти самородки, зачастую метеоритного происхождения, и изготавливали из них орудия труда и оружие.

3. Наша кровь имеет красный цвет именно благодаря этому элементу, которое входит в состав красных кровяных телец, переносящих кислород. У некоторых моллюсков аналогичные процессы основаны не на нем, а на меди, поэтому кровь у них голубого цвета.

Учитель химии: Гвоздем нашего сегодняшнего урока-исследования будет железо. (Определение целей и основных задач-этапов урока.)

Составим дорожную карту наших исследований.

Прием «Знаю – хочу узнать – узнал» - это работа с таблицей.

При изучении темы, на стадии вызова, учащимся можно предложить объединиться в пары, посовещаться и заполнить 1 графу таблицы (что я знаю по теме: это могут быть какие-то ассоциации, конкретные исторические сведения, предположения), после обсуждения полученных результатов в классе учащиеся сами формулируют цели урока: что я хочу узнать? для устранения пробелов в собственных знаниях и заполняют 2 графу.

Учитель географии: вспомним материал 8 класса: Какие полезные ископаемые принадлежат к рудам черных металлов, цветных?

(Ответы учеников.)

II. «Осмысление».

Учитель химии: Определите положение железа в ПСХЭ.

(Ответы учеников.)

1. Прием «Чтение с пометками INSERT».

Идёт работа с текстом и его маркировка, учащимся предлагается по ходу текста ставить следующие знаки:

V - уже известно

+ абсолютно новое, неожиданное;

- противоречит твоим представлениям;

? хочется узнать что-то больше.

На данной стадии идёт соотношение уже известного с тем, “что узнал”. Происходит структурная организация информации в памяти. Можно спросить, у учащихся, какие у них были знаки?

Текст №1 (химический)

Природное железо представляет собой смесь четырех нуклидов с массовыми числами 54 (содержание в природной смеси 5,82% по массе), 56 (91,66%), 57 (2,19%) и 58 (0,33%). Конфигурация двух внешних электронных слоев 3s²p⁶d⁶4s². Обычно образует соединения в степенях окисления +3 (валентность III) и +2 (валентность II). Известны также соединения с атомами железа в степенях окисления +4, +6 и некоторых других.

В периодической системе Менделеева железо входит в группу VIIIВ. В четвертом периоде, к которому принадлежит и железо, в эту группу входят, кроме железа, также кобальт (Co) и никель (Ni). Эти три элемента образуют триаду и обладают сходными свойствами.

Радиус нейтрального атома железа 0,126 нм, радиус иона Fe²⁺ — 0,080 нм, иона Fe³⁺ — 0,067 нм. Энергии последовательной ионизации атома железа 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 эВ. Сродство к электрону 0,58 эв. По шкале Полинга электроотрицательность железа около 1,8.

Железо высокой чистоты — это блестящий серебристо-серый, пластичный металл, хорошо поддающийся различным способам механичской обработки. Железо – это элемент побочной подгруппы. Строение атомов элементов побочных подгрупп отличается от строения атомов главных подгрупп.

Текст №2 (географический). Нахождение в природе.

В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). Известно большое число руд и минералов, содержащих железо. Наибольшее практическое значение имеют красные железняки (руда гематит, Fe₂O₃; содержит до 70% Fe), магнитные железняки (руда магнетит, Fe₃О₄; содержит 72,4% Fe), бурые железняки (руда гидрогетит НFeO₂·nH₂O), а также шпатовые железняки (руда сидерит, карбонат железа, FeСО₃; содержит около 48% Fe). В природе встречаются также большие месторождения пирита FeS₂ (другие названия — серный колчедан, железный колчедан, дисульфид железа и другие), но руды с высоким содержанием серы пока практического значения не имеют. По запасам железных руд Россия занимает первое место в мире. В морской воде 1·10^–5 — 1·10^–8% железа.

Задание от географа: Вспомните, где расположены крупные месторождения железной руды. Обозначьте их на контурной карте.

2. Учитель химии предлагает рассмотреть образцы железа, находящиеся на их столах.

Что вы можете сказать о физических свойствах этого металла.

Ответ: серебристо-серый, тяжелый, ферромагнетик, ковкий, пластичный, тугоплавкий. Учащиеся отвечают на вопросы, учитель дополняет их, используя опорную схему «Железо и его характеристика»

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

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.

Учитель географии: Какая отрасль промышленности занимается производством металлов? (Металлургическая)

Это целый комплекс – металлургический комплекс – основа индустрии. Состоит из черной и цветной металлургии.

Производство металлов – сложный процесс.

Черная металлургия – это производство металлов, основу которых составляет железо (чугун, сталь, ферросплавы), а также марганца и хрома. Черная металлургия охватывает добычу и обогащение железной руды, спекание ее в агломерат, производство кокса, огнеупоров, выплавку чугуна, стали, производство проката и изделий дальнейшей переработки.

Особенно велико значение стали, из этого конструкционного материала изготавливают всевозможные виды промышленной продукции. Попробуйте на минуту представить, что из нашего современного мира исчезла сталь. Разрушились бы заводы и трубопроводы, бытовая и сельскохозяйственная техника. Сталь можно сравнить с кальцием в организме человека, без кальция невозможна жизнь человека, без стали – промышленности.

Цветная металлургия – производство более 70 металлов, обладающих ценными свойствами (меди, алюминия, свинца, цинка и т.д.)

Значение металлургии в хозяйстве страны.

1. Продукция металлургического комплекса служит фундаментом для машиностроения.

2. Продукция широко используется в строительстве, на транспорте, в электротехнике, в атомной промышленности и химической промышленности.

3. На долю металлургии приходится 16% общего объема промышленного производства России,10% занятого в промышленности населения.

4. Комплекс потребляет 25% добываемого в стране угля, 25% производимой электроэнергии, 30% грузовых железнодорожных перевозок.

5. Продукция металлургии одна из основных статей экспорта России.

6. По экспорту стали Россия занимает 1-е место в мире, по производству стали 4-е после Китая, Японии, США.

Факторы, влияющие на размещение

1. Трудоемкость – затраты труда на выпуск единицы продукции.

В среднем на металлургическом заводе работают от 20 до 40 тыс.человек, а это население небольшого города.

2. Концентрация – сосредоточение больших объемов производства на одном предприятии.

Более 50% черных металлов и 49% цветных выплавляются на 5% промышленных предприятий. Такая высокая концентрация способствует удешевлению продукции, но усложняет реагирование на изменение рынка.

3. Комбинирование – объединение на одном предприятии кроме основного производства, производств, связанных с основным технологически и экономически.

В составе металлургического комбината кроме металлургического производства бывает производство цемента и строительных материалов, производство азотных удобрений.

4. Экологический фактор – негативное влияние на окружающую среду. Около 20% выбросов в атмосферу и сточных вод. На долю черной металлургии приходится 15% от выбросов промышленности в атмосферу и 22% на долю цветной металлургии

5. Транспортный фактор – современный металлургический комбинат получает и отправляет столько же грузов, сколько крупный город, поэтому он не может работать без железной дороги.

Металлургические предприятия выгодно создавать в районах добычи руд (Урал, Норильск), в районах добычи топлива (Кузбасс) или производства дешевой электроэнергии (Южная Сибирь), на пересечении потоков руды и угля (Череповец), в районах потребления готовой продукции (Санкт-Петербург или Москва).

III. Стадия “размышления” (рефлексия)

Учащиеся должны попробовать выразить информацию, которую получили своими словами. (Работа с графой №3 таблицы - "Что узнал?").

Работа в группах (дифференцированные задания). Выяснили, какие новые понятия они увидели в тексте. (Эти пояснения записываем в 3-ю колонку).

1. Составить уравнения реакций взаимодействия железа с простыми веществами: серой, кислородом, хлором. Расставить коэффициенты методом электронного баланса.

2. Составить уравнения реакций взаимодействия железа со сложными веществами: соляной кислотой, сульфатом меди. Написать уравнения реакций в ионном виде.

3. Какие из реакций соответствуют схеме Fe⁺² ® Fe⁺³

FeCI₂ + CI₂ = FeCI₃ (верный)

FeCI₃ + NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCI

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O = Fe(OH)₃ (верный)

Найти ошибки в уравнениях. Расставить коэффициенты методом электронного баланса.

Физкультминутка

Железный век остался далеко позади в нашей истории, но именно благодаря железу и умению его обрабатывать люди сумели построить современную цивилизацию. Многие сплавы, широко применяемые в промышленности, также имеют в себе определённый процент железа. Да что там говорить — оно есть даже в нашей крови, и без него мы попросту не смогли бы жить. Этот металл так широко распространён, но при этом так важен, что просто диву даёшься.

Просмотр видеоролика о сплавах на основе железа.

Рассказать о распространенности железа в земной коре. Среди предложенных образцов выбрать важнейшие руды железа и назвать их.

Работа в группах. На этом этапе учащиеся самостоятельно углубляют и расширяют знания по вопросам:

Природные соединения Железа (их названия, состав, важнейшие месторождения).

Применение железа и его соединений.

Биологическая роль железа в человеческом организме (последствия недостатка и профилактика)

Каждая группа получает задания на дорожно-инструктивной карте. Ответ в виде кластера.

Контроль знаний учащихся:

Решение расчетной задачи:

Какую массу железа можно получить из образца железной руды массой 600 грамм, содержащей 90% магнитного железняка?

600:100*90=540г

Выполнение теста по двум вариантам с самопроверкой

Подведение итогов и выставление оценок по картам оценивания.

1. Узнал(а) много нового.

2. Мне это пригодится в жизни.

3. Было над чем подумать.

4. На возникшие вопросы я получил(а) ответ.

5. Поработал(а) добросовестно, цель достигнута.

Домашнее задание.

Изучить параграф учебника.

Составить кроссворд по теме «Сплавы на основе железа».

Отметить на контурной карте центры производства черных и цветных металлов.