PROIECT DE ACTIVITATE

DATA: decembrie 2010

CLASA: a VIII-a

UNITATEA ŞCOLARĂ: Şcoala cu clasele I-VIII Săpoca, judeţul Buzău

TITLUL LECŢIEI: „Ferul”

TIPUL LECŢIEI: lecţie de dobândire de cunoştinţe

PROPUNĂTOR: prof. Serenella DINU

OBIECTIVE:

A: Obiective cognitive. La sfârşitul lecţiei elevii trebuie:

A1:-să recunoască Fe dintr-o succesiune de elemente date, reprezentate simbolic;

A2:-să reprezinte configuraţia electronică a Fe şi să indice dependenţa dintre

structura Fe, poziţia sa în sistemul periodic şi proprietăţile acestui element: valenţa,

caracterul electrochimic,

A3:-să denumească compuşii naturali, mai importanţi, în care se găseşte Fe;

A4:-să enumere principalele centre din ţara noastră în care se găsesc zăcăminte de

minereuri de fier;

A5:-să enumere principalele proprietăţi fizico-mecanice ale fierului;

A6:-să efectueze unele experienţe – după indicaţiile oferite de profesor – pentru

verificarea practică a unor proprietăţi chimice ale fierului;

A7:-să rezolve unele exerciţii şi probleme bazate pe ecuaţiile unor reacţii chimice,

referitoare la proprietăţile chimice ale Fe.

B. Capacităţi şi deprinderi intelectuale.Lecţia trebuie să ajute elevii:

B1:-să opereze cu limbajul chimic adecvat pentru reacţii chimice specifice Fe;

B2:-să reprezinte cu uşurinţă ecuaţiile unor transformări chimice la care participă

pilitura de fier;

B3:-să generalizeze informaţiile acumulate într-o schemă, care sintetizează

principalele proprietăţi chimice ale fierului.

C. Comunicare: Elevii trebuie:

C1:-să coopereze cu colegii din echipa de lucru privind realizarea atribuţiilor

individuale şi de grup în efectuarea experienţelor propuse;

C2:-să valorifice sistemul periodic pentru deducerea valenţei Fe;

C3:-să interpreteze rezultatele experimentale, notarea ecuatiilor reacţiilor;C4:-să formuleze concluzii privind posibilităţile de reacţie ale fierului cu alte

substanţe;

D. Deprinderi practice (obiective comportamentale)

D1:-să execute experienţele propuse, valorificând deprinderile de lucru în laborator

dobândite în anul şcolar trecut şi actual.

METODE ŞI MIJLOACE DIDACTICE: conversaţia euristică, învăţarea prin

descoperire, experimentul, problematizarea.

MIJLOACE DE ÎNVĂŢĂMÂNT:

-materiale (reactivi): pilitură de fier, sârmă de fier, sulf, soluţie de sulfat de cupru,

soluţie de hidroxid de sodiu, soluţii concentrate acid clorhidric, acid sulfuric, acid azotic,

soluţii diluate de acid clorhidric, acid sulfuric, acid azotic.

-ustensile de laborator: spatulă, sticlă de ceas, pahare Berzelius, spirtieră, cleşte de

fier, trepied, stativ cu eprubete.

-plasă cu diagramele conductibilităţilor termice ale metalelor, a densităţii metalelor,

şi a temperaturilor de topire a metalelor, fişă de activitate independentă, folie retroproiector,

retroproiector, sistemul periodic al elementelor.

SCENARIUL ACTIVITĂŢII DIDACTICE

Moment organizatoric:

-notarea absenţelor şi organizarea activităţii;

-repartizarea elevilor la mesele de lucru (materialele şi reactivii se distribuie de

preferinţă înaintea începerei orei);

-se face recomandarea ca nimeni să nu se atingă de materiale până în momentul

experimentării.

Captarea atentiei

Activitatea profesorului:

-Profesorul trezeşte interesul elevilor pentru activitatea ce urmează propunând spre

rezolvare următorul exerciţiu-problemă, prezentat pe folie de retroproiector:

Se dă schema de reacţie din figura de mai jos şi următoarele informaţii: masa de Al

pur menţionată în schemă (162g) se împarte în trei părţi egale, reacţiile au loc cu

următoarele randamente: η1= 90%, η2 = 80%, η3 =60%.

2

2Se cere:

a) să se scrie ecuaţiile reacţiilor chimice care au loc;

b) să se calculeze masele soluţiilor de HCl şi H2SO4 utilizate;

c) să se afle numărul de moli total de substanţă “a” rezultat în urma celor 3 reacţii;

d) să se stabilească masele sărurilor rezultate din cele trei reacţii

Al

m= 162 g

(1) (2) (3)

HCl H2SO4 NaOH

c= 20% c1= 49% + H2O

x + a y + a Na[Al(OH)4] + a

REZOLVAREA PROBLEMEI

MHCl = 162g

(1) HCl c= 20%;η1= 90%,

(2) H2SO4 c1= 49%; η2 = 80%,

(3) NaOH + H2O η3 =60%.

-Profesorul scoate la tablă pe rând câte un elev pentru a rezolva punctele

exerciţiului-problemă.

Activitatea elevilor:

Elevii răspund la întrebările ajutătoare puse de profesor, scriu în caiete.

Anuntarea lectiei noi:

Profesorul întreabă pe elevi ce metale cu importanţă deosebită mai cunosc în afară

de aluminiu.Unul dintre elevi răspunde că unul dintre aceste metale este fierul.

Profesorul scrie la tablă titlul lecţiei şi anume “Ferul”

Enumerarea obiectivelor la nivelul elevilor.

3

3 Desfăşurarea învăţării:

Activitatea profesorului:

Profesorul le spune elevilor că elementul Fe are Z=26 şi A= 55,85 (56) şi întreabă

elevii ce pot să spună.

p

1

26 1

nucleul

Atomul de fer

n

1

30 0

învelişul electronic

e

0

26 1

;

configuraţia electronică: 1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

4s

2

3d

6

Din configuraţia electronică se ajunge la concluzia că atomul de Fe este situat în

grupa a VIII-a secundară, perioada a 4-a .

Elevii scriu în caiete tot ceea ce se scrie la tablă.

Se atenţionează elevii că elementul cu Z=26 se numeşte fer, iar că materialul folosit

în practică al acestui element se numeşte fier.

Profesorul face un scurt istoric al Fe şi anume că este unul dintre cele 7 metale (Au,

Ag, Pb, Sn, Cu, Hg, Fe) cunoscute încă din antichitate. După bronz a fost metalul cel mai

întrebuinţat de egipteni şi de poparele din America de Nord. Descoperirea fierului a jucat un

rol deosebit în progresul material şi cultural al omenirii, deoarece, odată cu punerea la punct

a metalurgiei fierului şi obţinerii oţelurilor, a avut loc o accelerare a dezvoltării forţelor de

producţie.

În natură ferul se găseşte liber – în stare nativă – sau în compuşi.

În stare liberă cantităţi mici de fer se întâlnesc în scoarţa Pământului, printre roci sau

meteoriţi, proveniţi din spaţiul interplanetar. Acestea conţin până la 90% Fe. În drumul lor

spre Pământ meteoriţii se încălzeasc, datorită frecării şi ard transformându-se în oxizi.

Noaptea se văd la căderea lor lumini de scurtă durată; este fenomenul cunoscut sub numele

de “stele căzătoare”.

În compuşi ferul se găseşte mult răspândit în natură (al patrulea element). Cele mai

importante minereuri de fer sunt:

a) oxizii: -oxidul roşu de fer (hematitul) Fe2O3;

-oxidul de fer hidratat (limonit) Fe2O3× H2O;

-magnetita Fe3O4;

4

4b) sulfuri: -disulfura de fer FeS2 ce se prezintă în două forme cristaline: pirită

(cristale cubice) şi marcasită (cristale rombice).

c) carbonatul de fer , FeCO3 numit siderit sau sideroză.

În ţara noastră se găsesc zăcăminte de fier la Teliuc, Ghelar, Vadu-Dorei, Ocna–deFier, Lueta, Palazu- Mare.

Elevii notează pe caiete tot ceea ce profesorul spune şi scrie la tablă.

Profesorul enumeră proprietăţile fizice ale ferului: în stare pură este un metal albcenuşiu, prezintă luciu metalic, este un metal greu, are duritate mare, este maleabil şi ductil,

este un bun conducător de căldură şi electricitate şi se topeşte la temperatură foarte ridicată.

Profesorul prezintă planşa cu diagramele conductibilităţilor termice ale metalelor, a

densităţii metalelor, şi a temperaturilor de topire a metalelor.

Profesorul prezintă caracterul electropozitiv al atomului de fer:

Fe → Fe

3+

+ 3e

-

atomul ion

de fer feric

Fe → Fe

2+

+ 2e

-

atomul ion

de fer feros

Se ajunge la concluzia că ferul este un metal tranziţional cu valenţă variabilă.

Pentru a pune în evidenţa proprietăţile chimice ale ferului profesorul prezintă a

schemă cu substanţele cu care poate reacţiona Fe.

+ Cl2 →

+ substanţe simple + O2 →

+ S →

Fe

+ HCl →

+ H2SO4 (dil)→

+ H2SO4 (conc.)→

+ substanţe compuse + HNO3 (dil)→

+ HNO3 (conc.)→

+ CuSO4 →

+ NaOH →

5

5Profesorul propune câteva experimente pentru a putea completa schema de mai sus.

Pentru reacţia cu oxigenul din aer umed, profesorul arată la retroproiector o folie cu

ruginirea fierului. Pentru celelalte reacţii propune o fişă de lucru în echipă, ce conţine

următorul tabel:

Nr.

crt.

Tema experimentului şi modul

de lucru reprezentat prin desen

Observaţii Ecuaţia reacţiei Concluzii şi

aplicaţii practice

1. Reacţia Fe cu O2

Fe

a) pilitura de Fe arde

cu scîntei strălucitoare

b) sârma de fier arde

acoperindu-se cu un

strat negru

3 Fe + 2 O2 = Fe3O4 Fierul arde în aer sau

oxigen, formînd oxidul

fero-feric.

În atmosferă apare

fenomenul de ruginire.

2. Reacţia Fe cu sulful

Fe + S

Fe + S

a)Fe reacţionează

puternic exoterm cu S,

formând o substanţă de

culoare neagră.

Fe + S = FeS Fierul reacţionează

exoterm cu S, formând

sulfura de Fe (II). Are

ca aplicaţie practică

prepararea FeS

3. Reacţia Fe cu Cl2

Fe

HCl

KClO3

Fierul arde în clor,

formând cristale fine

de culoare brună (nori)

KClO3+6 HCl = KCl

+ 3 H2O + 3Cl2

2Fe + 3 Cl2 = 2FeCl3

Fierul arde în clor

formând clorura de Fe

(III), clorura ferică

(apar nori bruni)

4. Comportarea faţă de acizi

HCl H2SO4 HNO3

1 2 1 2

Se degajă H2 în reacţie

cu acizi diluaţi (1), în

prezentă de acizi

concentraţi (2) ferul nu

reacţionează.

Fe + HCl = FeCl2+H2

Fe +H2SO4=FeSO4+

H2↑

Fe+HNO3 =Fe(NO3)2

+ H2↑

Fe substituie H din

oxiacizii diluaţi, faţă

de H2SO4 conc. Şi

HNO3 conc. Prezintă

fenomenul de pasivare.

H2SO4 se transportă în

cisterne de fier. Vasele

de Fe pot fi folosite pa

păstrarea HNO3 conc.

5. Comportarea fată de săruri

CuSO4

Fe

Cuiul se acoperă cu un

strat de Cu

Fe + CuSO4 = FeSO4

+ Cu↓

Fe reduce metalele

aşezate în dreapta lui

în seria activităţii chimice a metalelor.

Această reacţie stă la

baza obţinerii metalelor sau a sărurilor.

6. Comportarea faţă de baze Nu reacţionează

Asigurarea feed-back-ului:

Profesorul propune spre rezolvare următorele exercitii:

6

6

F

e Ilustraţi prin ecuaţii chimice transformările indicate în schema de mai jos:

(1) Fe

2+

Fe

(2)

Fe

3+

(3)

Precizaţi tipul reacţiilor chimice şi importanţa lor practică.

Rezolvare:

(1) Oricare dintre reacţiile Fe +H2SO4=FeSO4+ H2↑

Fe+HNO3 =Fe(NO3)2 + H2↑

(2) 2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3 reacţie de combinare

(3) Fe2O3 + 2 Al = 2 Fe + Al2O3 reacţie de substituţie

Reacţiile (1) şi (2) sunt metode de obţinere a compuşilor fierului. Reacţiile fierului

cu acizii sunt şi metode de obţinere a hidrogenului în laborator.

Reacţiile fierului cu soluţiile diluate ale sărurilor metalelor mai puţin active decât

fierul pot fi folosite pentru obţîn laborator.

Reacţiile fierului cu soluţiile diluate ale sărurilor metalelor mai puţin active decât

fierul pot fi folosite pentru obţinerea unor cantităţi mici din aceste metale în laborator.

Reacţia (3) este folosită în sudira rapidă sub numele de “aluminotermie”.

Tema pentru acasă:

1. Ce volum de HCl de concentraţie 37% şi ρ=1,19g/cm

3

este necesar pentru a

transforma 200 kg sulfură feroasă cu 88% puritate, în compuşi de reacţie. Ce concentraţie

are soluţia obţinută prin dizolvarea gazului în 10 kmoli apă.

2. 5 g dintr-o sulfură de fier (FeS) tehnică ce conţine 5% Fe metalic se tratează cu

HCl. Presupunând că reacţiile sunt totale se cere:

a) câţi litri de produşi de reacţie gazoşi se degajă în c.n.?

b) compoziţia procentuală în volume a acestui amestec de gaze?

c) cantitatea teoretică de FeCl2 formată.

3. Se dau schemele:

7

7FeS

Fe3O4 Fe FeCl3

FeCl2

FeCO3 FeO Fe

Fe FeSO4 Fe(OH)2 FeCl2

Fe FeCl3 Fe(OH)3 Fe(SO4)3

Ilustraţi prin ecuaţii chimice transformările indicate în schemele date.

8

8TEST DE EVALUARE

Se dă schema de reacţie din figura de mai jos şi următoarele informaţii: masa de Al

pur menţionată în schemă (162g) se împarte în trei părţi egale, reacţiile au loc cu

următoarele randamente: η1= 90%, η2 = 80%, η3 =60%.

Al

m= 162 g

(1) (2) (3)

HCl H2SO4 NaOH

c= 20% c1= 49% + H2O

x + a y + a Na[Al(OH)4] + a

Se cere:

a) să se scrie ecuaţiile reacţiilor chimice care au loc;

b) să se calculeze masele soluţiilor de HCl şi H2SO4 utilizate;

c) să se afle numărul de moli total de substanţă “a” rezultat în urma celor 3 reacţii;

d) să se stabilească masele sărurilor rezultate din cele trei reacţii.

9

9