Тема «Железо и его соединения» в школьных программах по химии

В программе школьного курса химии на изучении темы «Железо и его соединения» отводится 5 часов; эта тема разбита на следующие подразделы: Общие понятия о положении железа в периодической системе химических элементов и строение атома. Основные методы получения железа-восстановление из оксидов железа и электролиз водных растворов солей железа. Физические, химические свойства и применение. Основные соединения железа и их получение. Экологические аспекты данной темы в школьной литературе изложены очень поверхностно или не изложены вовсе.

В школьных учебниках «Химия.9 класс»/Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман, «Химия. 9класс»/Н. С. Ахметов, и Пособие по химии для поступающих в вузы/ Г. П. Хомченко, на эту тему выделено три основных параграфа: § 1.Положение железа в периодической системе химических элементов и строение атома § 2.Нахождение железа в природе,его получение, свойства и применение § 3.Соединения железа, и мы будем рассматривать каждый параграф более подробно.

§ 1. Положение железа в периодической системе химических элементов и строение атома

Fe

d- элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса – 56; (26p11; 30 n01), 26ē[1]

Металл средней активности, восстановитель.

Основные степени окисления - +2, +3

§ 2. Нахождение железа в природе,его получение и свойства

Нахождение в природе.

Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состоянии железо встречается только в метеоритах, падающих на землю [2]. Наиболее важные природные соединения:

Fe2O3 • 3H2O - бурый железняк;

Fe2O3 - красный железняк;

Fe3O4(FeO • Fe2O3) - магнитный железняк;

FeS2 - железный колчедан (пирит).

Соединения железа входят в состав живых организмов.

Получение железа.

В промышленности железо получают восстановлением его из железных руд углеродом (коксом) и оксидом углерода (II) в доменных печах [1, 3]. Химизм доменного процесса следующий:

C + O2 = CO2,

CO2 + C = 2CO.

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,

FeO + CO = Fe + CO2.

Его также можно получить:

1)восстановлением железа из его оксида, например, водородом при нагревании;

2)восстановлением железа из его оксидов и алюминотермическим методом;

3)электролизом водных растворов солей железа (II) [1].

Физические свойства.

Железо – серебристо серый металл, обладает большой ковкостью, пластичностью и сильными магнитными свойствами. Плотность железа – 7,87 г/см3, температура плавления 1539°С [1].

У Хомченко [3] также написано, что железо легко намагничивается и размагничивается, а потому применяется в качестве сердечников динамомашин и электромоторов. Кроме того, железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56(основной), 57 и 58. Применяются радиоактивные изотопы и .

Химические свойства

В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними:

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 Хлорид железа (III)

3Fe + 2O2 = Fe3O4(FeO · Fe2O3) Оксид железа (II,III)

Fe + S = FeS Сульфид железа (II)

При очень высокой температуре железо реагирует с углеродом, кремнием и фосфором:

3Fe + C = Fe3C Карбид железа (цементит)

3Fe + Si = Fe3Si Силицид железа

3Fe + 2P = Fe3P2 Фосфид железа (II)

Железо реагирует со сложными веществами.

Во влажном воздухе железо быстро окисляется (корродирует):

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3,

O

Fe(OH)3 = Fe

O – H + H2O

Ржавчина

Железо находится в середине электрохимического ряда напряжений металлов, поэтому является металлом средней активности. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных, щелочноземельных металлов и у алюминия. Только при высокой температуре раскаленное железо реагирует с водой(700-900):

Подробно о педагогике:

Педагогический путь С.Т.Шацкого
Станисла́в Теофи́лович Ша́цкий (1 июня 1878 — 30 октября 1934) — русский и советский педагог. Станислав Теофилович Шацкий родился в с. Воронине, ныне в Духовщинском районе Смоленской обл., происходил из дворянской семьи, многолюдной, с выраженными религиозными настроениями (католициз ...

Методические рекомендации по обучению общению младших школьников
Овладение коммуникативной культурой, культурой общения дается ребенку нелегко. Педагогический опыт убеждает в том, что младшему школьнику характерно стремление быть хорошим, поэтому важно не упустить это благоприятное время для усвоения норм и правил культурного общения. Целесообразно планировать в ...

Решение простых и составных задач
Следующий важный вопрос касается решения простых и составных задач. С математической точки зрения простой называют задачу, которая решается одним действием. Всякая числовая задача, разрешимая не одним действием. Всякая числовая задача, разрешимая не одним, а несколькими действиями, в соответствующе ...