в каком состоянии железо встречается в природе назовите важнейшие природные соединения железа

Конспект урока по теме Железо и его соединения

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Вопросы к семинару по теме

«ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

В каком состоянии железо встречается в природе? Назовите
важнейшие природные соединения железа.

Каковы физические свойства железа?

С какими простыми веществами реагирует железо? Напишите
уравнения реакций и назовите полученные вещества. Что такое ржавчина и как она образуется?

С какими сложными веществами реагирует железо? Напишите уравнения реакций и назовите их продукты.

Какие гидроксиды образует железо? Укажите их кислотно-основный характер. Напишите уравнения реакций, характерных для гидроксидов железа (+2) и (+3).

Почему гидроксид железа (II) со временем становится бурым?

Какие вы знаете качественные реакции на ионы железа +2 и +3? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Биологическая роль железа и его соединений.

Вопросы к семинару по теме

«ЖЕЛЕЗО И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

В каком состоянии железо встречается в природе? Назовите
важнейшие природные соединения железа.

Каковы физические свойства железа?

С какими простыми веществами реагирует железо? Напишите
уравнения реакций и назовите полученные вещества. Что такое ржавчина и как она образуется?

С какими сложными веществами реагирует железо? Напишите уравнения реакций и назовите их продукты.

Какие гидроксиды образует железо? Укажите их кислотно-основный характер. Напишите уравнения реакций, характерных для гидроксидов железа (+2) и (+3).

Почему гидроксид железа (II) со временем становится бурым?

Какие вы знаете качественные реакции на ионы железа +2 и +3? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Биологическая роль железа и его соединений.

обеспечить в ходе урока повторение, закрепление и контроль знаний о железе и его соединениях.

Сформировать (продолжить формирование, закрепить, проверить усвоение) следующих специальных понятий по данному предмету:

Умение характеризовать строение атома;

Записывать уравнения, характеризующие химические свойства железа и его соединений;

Составлять электронный баланс, указывая окислитель и восстановитель;

Записывать уравнения, соответствующие цепочке превращений;

Сформировать (продолжить формирование, закрепить, проверить усвоение) следующие общеучебные умения и навыки:

Умение устно и письменно отвечать на известные вопросы

Умение монологически высказываться

Умение действовать по инструкции, алгоритму

развивать у школьников следующие интеллектуальные умения и приемы умственной деятельности (анализ, синтез, сравнение);

развивать самостоятельность и волю школьников, используя для этого самостоятельные тестовые задания по изучаемой теме;

развивать познавательный интерес школьников, используя для этого данные о биологическом значении соединений железа;

развивать познавательный интерес школьников, используя демонстрационный эксперимент.

содействовать в ходе урока формированию идеи материальности и познаваемости мира;

Задачи для учащихся:

Проверить знание основных теоретических вопросов темы “Железо и его соединения”;

Развивать умения составлять электронный баланс и уравнения, соответствующие цепочке превращений;

Закрепить теоретические знания практическим путем.

Провести контроль усвоения основных теоретических понятий.

Оборудование и реактивы: кодоскоп;

для демонстрационных опытов: растворы FеSO₄, FеС1₂, FеС1₃, NаОН, НСl, К₃[Fе (СN)₆], К₄[Fе(СN)₆], КСNS, пробирки.

Подготовка к семинару: учащимся заранее выдаются вопросы к семинару

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных зун.

Работа по вопросам семинара.

1 вопрос: Напишите электронно-графическую формулу атома железа. Укажите валентные электроны. Какие степени окисления проявляет железо в соединениях? Какие оксиды и гидроксиды соответствуют этим степеням окисления?

Валентные электроны 4S и 3d ( внешнего и предвнешнего уровня)

Степени окисления +2 и +3

2 вопрос: В каком состоянии железо встречается в природе? Назовите важнейшие природные соединения железа.

В основном в виде соединений: оксидов, сульфидов, карбонатов.

Магнитный железняк Fе₃О₄ (Урал)

Гидрокарбонат железа (II) Fе (НСОз)₂ (Железноводск)

В свободном виде встречается только в метеоритах.

3 вопрос: Каковы физические свойства железа?

Ответ: серебристо-серый металл, ковкий, пластичный, плотность 7,87г/см 3 ; tпл.=1539°С; tкип.=2740°С; хорошо проводит тепло и электричество, обладает магнитными свойствами.

4 вопрос: С какими простыми веществами реагирует железо? Напишите
уравнения реакций и назовите полученные вещества. Что такое ржавчина и как она образуется?

Образование ржавчины: 4Fе + 3О₂ + 6Н₂О = 4Fе(ОН)з

5 вопрос: С какими сложными веществами реагирует железо? Напишите уравнения реакций и назовите их продукты.

1) с водой при нагревании 3Fе + 4Н₂О = Fе₃О₄ + 4Н₂(образуется железная окалина и выделяется водород)

2) с растворами кислот Fе + 2НС1 = FеС1₂ + Н₂(хлорид железа (II) и водород)

Fе + 4HNOз (разб.) = Fе(NOз)з + NО + 2Н₂О (нитрат железа (III), оксид азота (II), вода)

3) c концентрированными кислотами HNOз и H₂SО₄ при обычной температуре железо пассивируется;

при нагревании: 2Fе + 6H₂SО₄(конц.) = Fе₂(SО₄)₃ + 3SО₂ + 6Н₂О (сульфат железа (III), оксид серы (IV), вода)

Fе + 6HNOз (конц.) = Fе(NOз)з + 3NО₂ + 3Н₂О (нитрат железа (III), оксид азота (IV), вода)

4) с растворами солей менее активных металлов

Fе + СuSО₄ = FеSО₄ + Сu (сульфат железа (II), медь)

6 вопрос: Какие гидроксиды образует железо? Укажите их кислотно-основный характер. Напишите уравнения реакций, характерных для гидроксидов железа (+2) и (+3).

Fе (ОН)₂ + NаОН

7 вопрос: Почему гидроксид железа (II) со временем становится бурым?

Ответ: Соединения Fе +2 нестойки и со временем на воздухе окисляются до Fе +3 :

8 вопрос: Какие вы знаете качественные реакции на ионы железа +2 и +3? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме.

Ответ (сопровождается демонстрационными опытами).

9 вопрос : Какова биологическая роль железа и его соединений?

Много железа содержится в коровьем и козьем молоке, яичном желтке.

У растений железо в порфиринах, которые отвечают за синтез хлорофилла. При недостатке железа растения не образуют хлорофилла (что разрушает процесс фотосинтеза), теряют возможность ассимилировать углекислый газ и выделять кислород, у животных и человека развивается анемия (малокровие).

Источник

Где встречается железо в природе

Железо — самый распространенный после алюминия металл на земном шаре; оно составляет около 5% земной коры. Встречается железо в виде различных соединений: оксидов, сульфидов, силикатов. В свободном виде железо находят в метеоритах, изредка встречается самородное железо (феррит) в земной коре как продукт застывания магмы.

Железо входит в состав многих минералов, из которых слагаются месторождения железных руд.

Основные рудные минералы железа:

Гематит (железный блеск, красный железняк) — Fe₂O₃ (до 70% Fe);

Магнетит (магнитный железняк) — Fe₃O₄ (до 72,4% Fe);

Гидрогетит — FeOOH*nH₂O (лимонит) — (около 62% Fe);

Месторождения железных руд образуются в различных геологических условиях; с этим связано разнообразие состава руд и условий их залегания. Железные руды разделяются на следующие промышленные типы:

Бурые железняки — руды водной окиси железа (главный минерал — гидрогетит), 30-55% железа.

Красные железняки, или гематитовые руды (главный минерал — гематит, иногда с магнетитом), 51-66% железа.

Магнитные железняки (главный минерал — магнетит), 50-65% железа.

Сидеритовые или карбонатные осадочные руды, 30-35% железа.

Силикатные осадочные железные руды, 25-40% железа.

Большие запасы железных руд находятся на Урале, где целые горы (например Магнитная, Качканар, Высокая и др.) образованы магнитным железняком. Большие залежи железных руд имеются вблизи Курска, на Кольском полуострове, в Западной и Восточной Сибири, на дальнем Востоке. Богатые залежи имеются на Украине.

Железо является также одним из наиболее распространенных элементов в природных водах, где среднее содержание его колеблется в интервале 0,01-26 мг/л.

Железо в природе (4,7% в Земной коре)

Железо стоит на втором месте (4,7% в Земной коре) после алюминия по запасам и распространенности на планете. Оно обнаружено еще на заре человеческого общества и до сих пор не теряет своего значения и повсюду используется.

Чаще всего железо находят в богатых металлом рудах, которые можно относительно легко добывать и перерабатывать. В чистом виде железо находили только в метеоритах, а в соединениях оно присутствует в сульфидах, силикатах и оксидах.

Характеристика железа

Физические свойства

Железо – это серебристо-белый металл с сероватым оттенком. В чистом виде пластичен, но непрочен. При добавлении в него различных добавок (например, углерода) твердость и хрупкость сплава повышается. Железо хорошо проводит электричество, тепло и обладает мощными магнитными свойствами, то есть под действием магнитного поля оно намагничивается и потом само становится магнитом.

Железо особенно важно для живых организмов. Оно способствует дыхательным процессам и входит в состав гемоглобина крови (477 мг/л). Это значит, что железо участвует в процессе доставки кислорода от органов дыхания к тканям.

Находясь в воде и на влажном воздухе железо меркнет и ржавеет, а при температуре 1539°С легко плавится и поддается ковке. При высоких температурах железо реагирует с паром воды.

Железо образует 300 разнообразных минералов (карбонаты, сульфиды и т.д.) и энергично мигрирует в земной коре. Его называют металлом земных недр, так как он копится в кристаллизации магмы.

Химические свойства

Железо — металл со средней степенью химической активности. На воздухе, на нем образуется защитная пленка, которая препятствует коррозии и ржавлению. Если воздух влажный, железо окисляется и покрывается ржавчиной.

Растворяется в разведенной соляной или серной кислотах, с выделением водорода. Вытесняет из растворов солей металлы. Во время нагревания взаимодействует с неметаллами.

Соединения и нахождение железа в природе

В естественных водах, среднее содержание железа (в интервале 0,01-26 мг/л). Кроме того, животные особи, бактерии и растения содержат его в своих организмах. Даже в тканях и внутренних органах людей есть железо, поступающее в организм вместе с едой. Потребность в нем для взрослого человека составляет 11-30мг. Избыток железа приводит к гемохроматозу и серьезным нарушениям внутренних органов.

Так как месторождения железных руд возникают в разных геологических условиях, то и состав руд и условия их расположения разнообразны.

Железо содержится во многих рудах:

• гематит (железный блеск, красный железняк),

• пирит (серный колчедан) и гетит,

• магнетит (магнитный железняк),

• сидерит и гидрогенит.

Круговорот железа в природе

(На примере круговорота серы и других соединений в природе)

За счет жизнедеятельности железобактерий (нитевидные бактерии и одиночные железобактерии) происходит круговорот железа в природе. Они окисляют железо до гидроксида железа, а углерод получают из углекислоты. Таким образом, железобактерии получают энергию для своей жизнедеятельности, а после смерти осаждаются в почве в виде болотной руды.

Области применения железа

В чистом виде железо непрочно, поэтому практически не применяется. Его используют для выработки электромагнитов, как катализатор химических реакций и др.

Основное применение этот металл находит в виде сплавов. На их долю приходится 95% всей металлопродукции. Железо основной компонент стали и чугуна. В стали меньше углерода, чем в чугуне, и поэтому она более пластична и устойчива к резким ударным нагрузкам железа.

Так же железо входит в состав никелевых и других сплавов, использующихся в электротехнике, железо-воздушных аккумуляторах и железо — никелевых аккумуляторах.

На основе железа производятся материалы, которые могут выдерживать действие низкой и повышенной температуры, агрессивной среды, ядерных излучений, вакуума и высоких давлений и т. п.

Железо относится к группе тех металлов, которые очень широко применяются во всех областях народного и бытового хозяйства. Чугун и сталь стали основой современной техники. С их участием произошло развитие тяжелой промышленности, разнообразного наземного транспорта и др.

Большие запасы железа в России, Австралии, Канаде, Казахстане, Индии, Франции, США, Венесуэле и ЮАР.

Где встречается железо в природе

Железо – химический элемент

1. Положение железа в периодической таблице химических элементов и строение его атома

Железо — это d- элемент VIII группы; порядковый номер – 26; атомная масса Ar ( Fe ) = 56; состав атома: 26-протонов; 30 – нейтронов; 26 – электронов.

Схема строения атома:

Электронная формула: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Металл средней активности, восстановитель:

Основные степени окисления: +2, +3

2. Распространённость железа

Железные руды довольно широко распространены на Земле. Названия гор на Урале говорят сами за себя: Высокая, Магнитная, Железная. Агрохимики в почвах находят соединения железа.

Железо входит в состав большинства горных пород. Для получения железа используют железные руды с содержанием железа 30-70% и более.

Основными железными рудами являются :

магнетит (магнитный железняк) – Fe₃O₄ содержит 72% железа, месторождения встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии:

гематит (железный блеск, кровавик)– Fe₂O₃ содержит до 65% железа, такие месторождения встречаются в Криворожском районе:

лимонит (бурый железняк) – Fe₂O_3*nH₂O содержит до 60% железа, месторождения встречаются в Крыму:

пирит (серный колчедан, железный колчедан, кошачье золото) – FeS₂ содержит примерно 47% железа, месторождения встречаются на Урале.

3. Роль железа в жизни человека и растений

Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого в свою очередь, зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человека содержится 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – CO₂.

Железо необходимо и растениям. Оно входит в состав цитоплазмы, участвует в процессе фотосинтеза. Растения, выращенные на субстрате, не содержащем железа, имеют белые листья. Маленькая добавка железа к субстрату – и они приобретают зеленый цвет. Больше того, стоит белый лист смазать раствором соли, содержащей железо, и вскоре смазанное место зеленеет.

Так от одной и той же причины – наличия железа в соках и тканях – весело зеленеют листья растений и ярко румянятся щеки человека.

4. Физические свойства железа.

Железо – это серебристо-белый металл с температурой плавления 1539 о С. Очень пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется. Железо обладает способностью намагничиваться и размагничиваться, поэтому применяется в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах. Ему можно придать большую прочность и твердость методами термического и механического воздействия, например, с помощью закалки и прокатки.

Восстановлением из оксидов углём или оксидом углерода (II), а также водородом:

6. Химические свойства железа

Как элемент побочной подгруппы железо может проявлять несколько степеней окисления. Мы рассмотрим только соеди­нения, в которых железо проявляет степени окисления +2 и +3. Таким образом, можно говорить, что у железа имеется два ряда соединений, в которых оно двух- и трехвалентно.

1) На воздухе железо легко окисляется в присутствии влаги (ржавление):

2) Накалённая железная проволока горит в кислороде, образуя окалину — оксид железа (II,III) — вещество чёрного цвета:

3) При высокой температуре (700–900°C) железо реагирует с парами воды:

4) Железо реагирует с неметаллами при нагревании:

5) Железо легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах при обычных условиях:

6) В концентрированных кислотах – окислителях железо растворяется только при нагревании

На холоде концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют железо!

7) Железо вытесняет металлы, стоящие правее его в ряду напряжений из растворов их солей.

8) Качественные реакции на

Основная часть получаемого в мире железа используется для получения чугуна и стали — сплавов железа с углеродом и другими металлами. Чугуны содержат около 4% углерода. Стали содержат углерода менее 1,4%.

Чугуны необходимы для производства различных отли­вок — станин тяжелых машин и т.п.

Задания для закрепления

Железо в природе

Железо (Ferrum); ат. вес 55,85 — самый распространенный после алюминия металл на земном шаре, составляющий 4,2% веса земной коры. Встречается железо исключительно в виде различных соединений: окислов, сернистых соединений, силикатов. В свободном состоянии железо находят только в падающих на землю метеоритах.

Важнейшими железными рудами являются: магнитный железняк Fe₃О₄, красный железняк Fe₂О₃, бурый железняк 2Fe₂О₃• 3Н₂О и шпатовый железняк FeCО₃. Встречающийся в больших количествах железный колчедан FeS₂ редко применяется в металлургии, так как железо из него получается очень низкого качества, из-за большого содержания серы. Не представляя интереса для металлургии, железный колчедан имеет тем не менее значительное применение — он служит исходным сырьем для получения серной кислоты.

В пределах СНГ месторождения железных руд находятся на Урале, где целые горы (например, Магнитная, Качканар, Высокая и др.) образованы магнитным железняком превосходного качества. Не менее богатые залежи находятся в Криворожском районе и на Керченском полуострове. Криворожские руды, которыми питается украинская металлургическая промышленность, состоят из красного железняка, керченские — из бурого железняка. Большие залежи железных руд имеются близ Курска, в области так называемой Курской магнитной аномалии. Огромные запасы железной руды обнаружены также в недрах Кольского полуострова, в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Общее количество железных руд в СНГ составляет больше половины мировых запасов.

Из всех металлов, добываемых человеком, железо имеет наибольшее значение в нашей жизни. Вся современная техника связана с применением железа и его сплавов. Насколько важную роль играет железо, видно уже из того, что количество добываемого железа приблизительно в 20 раз превосходит добычу всех остальных металлов, вместе взятых.

Добыча железа особенно быстро росла в прошлом столетии. Еще в начале XIX в. мировая выплавка чугуна равнялась всего 0,8 млн. т в год, а к концу XIX в. она составляла уже 66 млн. т в год. В 1929 г. выплавка стали в капиталистических странах достигла 110,0 млн. т, после чего резко упала в годы кризиса (до 44,8 млн. т. в 1932 г.), затем снова повысилась и в 1937 г. составляла 112,8 млн. т. В 1957 г. в капиталистических странах было выплавлено 155 млн. т чугуна и 218 млн. т стали.

Вы читаете, статья на тему Железо в природе

Двойкам нет

Железо. Распространенность железа в природе. Биологическая роль железа

Второй важный химический элемент после кислорода, свойства которого будут изучаться, — это Ферум. Железо является металлическим элементом, который образует простое вещество — железо. Железо входит в состав восьмой группы побочной подгруппы периодической системы. Согласно номеру группы максимальная валентность железа должна составлять восемь, однако в соединениях Ферум чаще проявляет валентность два и три, а также известные соединения с валентностью железа шесть. Относительная атомная масса железа равно пятьдесят шесть.

По распространенной в составе земной коры Ферум занимает среди металлических элементов второе место после алюминия. Массовая доля железа в земной коре составляет почти пять процентов. В самородном состоянии железо встречается очень редко, обычно лишь в виде метеоритов. Именно в этом виде наши предки и смогли впервые познакомиться с железом и оценить его как очень хороший материал для изготовления орудий труда. Считается, что железо является главной составляющей ядра земного шара. Чаще Ферум встречается в природе в составе руд. Важнейшими из них являются: магнитный железняк (магнетит) Fe3O4, красный железняк (гематит) Fe2O3, бурый железняк (лимонит) Fe2O3 · nH2O, железный колчедан (пирит) FeS2, шпатовый железняк (сидерит) FeСO3, гетит FeO (OH). В водах многих минеральных источников содержится Fe (НСO3) 2 и некоторые другие соли железа.

Железо является жизненно важным элементом. В организме человека, как и животных, феррум присутствует во всех тканях, однако наибольшая его часть (примерно три грамма) сосредоточена в кровяных шариках. Атомы железа занимают центральное положение в молекулах гемоглобина, им гемоглобин обязан своей окраской и способностью присоединять отщеплять кислород. Железо участвует в процессе переноса кислорода от легких к тканям организма. Суточная потребность организма в Ферум составляет 15-20 мг. Общая его количество попадает в организм человека с растительной пищей и мясом. При потере крови потребность в Ферум превышает количество, которое человек получает с пищей. Недостаток железа в организме может привести к состоянию, которое характеризуется уменьшением количества эритроцитов и гемоглобина крови. Медицинские препараты железа следует принимать только по назначению врача.

Источник