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:

Психологические теории мотивации
Многочисленные теории мотивации стали появляться еще в работах древних философов. В настоящее время таких теорий насчитывается уже не один десяток. Чтобы их понять, важно знать предпосылки и историю их возникновения. Истоки современных теорий мотивации следует искать там, где впервые зародились сам ...

Анализ динамики показателей физической подготовленности девушек за период исследования
Исследование динамики физической подготовленности необходимая часть для коррекции учебного процесса, а также для совершенствования шкалы оценки физической подготовленности. Для определения физической подготовленности студенток использовалась батарея тестов, включающая восемь упражнений. Эти двигате ...

Возникновение и становление педагогической профессии
В Древнем Вавилоне, Египте, Сирии учителями чаще всего были жрецы, а в Древней Греции – наиболее умные, талантливые вольнонаемные граждане: педономы, педотрибы, дидаскалы, педагоги. В Древнем Риме от имени императора учителями назначались государственные чиновники, хорошо знавшие науки, но главное, ...