Муниципальное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №6
Курского муниципального района
Азот. Строение. Свойства. Круговорот азота в природе.
Урок изучения нового материала
с элементами опережающего обучения в 9 классе
Учитель химии
Сиренко Светлана Петровна
2013 год
Цели:
образовательные: сформировать представление о строении атома и молекулы азота, о физических и химических свойствах, круговороте азота в природе;
развивающие: продолжить развитие умений сравнивать, сопоставлять факты, делать выводы, логически мыслить, самостоятельно работать с источниками дополнительной информации;
воспитательные: продолжить воспитание у обучающихся интереса к учению.
Оборудование: презентация к уроку, компьютер, экран, проектор.
Ход урока
1. Организационный момент
2. Изучение нового материала
«Жизнь учит тех, кто ее изучает».
- Отгадайте элемент, который объединяет вещества (слайд 2).
Учитель: Азот - элемент необыкновенный, порой кажется, что чем больше мы о нем узнаем, тем загадочнее он становится. Азот – значит «безжизненный», но, по мнению Прянишникова, «Нет жизни без азота, ибо он является важнейшей составляющей частью белковой молекул».
Сегодня на уроке вам предстоит разобраться: «Какое название для элемента №7 подходит больше: «безжизненный» или «рождающий жизнь»?» (слайд 3). Рассмотрите план изучения элемента (слайд 4).
План изучения элемента (слайд 4)
История открытия. Двое учеников рассказывают об истории открытия азота (слайд 5).
Противоречивость свойств азота отразилась даже в его названии. Термин «азот» бытовал еще в лексиконе алхимиков. Означал он некое «философское начало», своего рода кабалистическое заклинание. В средние века особо почитались три языка: латинский, греческий и древнееврейский. Слово «азот» алхимики "оставили из первой буквы «а» (а, альфа, алеф) и последних букв: «зет», «омега» и «тов» этих трех алфавитов. Таким образом, это таинственное синтетическое слово означало «начало и конец всех начал».
Честь открытия азота принадлежит шотландскому профессору ботаники и врачу Даниелю Резерфорду (1749-1819). В простом опыте он показал, что после горения свечи в замкнутом объеме закрытого сосуда и поглощения щелочью углекислого газа остается некий «мефитический воздух» (mephitiс - удушливый), в котором свеча не горит, а мышь гибнет. Этим «мефитическим воздухом» был азот. Практически одновременно с Резерфордом «мефитический воздух» получили англичане Г. Кавендиш и Дж. Пристли, а так же швед К.В. Шееле. Но все первооткрыватели «мефитического воздуха» объяснение природы происходящих химических превращений искали в ошибочной теории «флогистона». После работ Лавуазье, сокрушивших теорию «флогистона», стало ясно, что «мефигический воздух» - простое вещество. Лоран Лавуазье назвал его азотом, полагая, что «азот» в переводе с древнегреческого означает
«безжизненный» Такое название должно было подчеркивать основное свойство газообразного азота, непригодного для жизни и горения. Уже многие современники Лавуазье считали название нового элемента но очень удачным. Так, известный химик Ж.А. Шапталь предложил переименовать азот в «нитроген» (образующий селитру), так как термин «безжизненный» больше подходит к ядовитым веществам. От «нитроген» образованы названия многих соединений азота, поэтому названию мы обязаны и символом азота - N. Немцы назвали его Stickstoff - удушающая смерть.
Строение атома азота (слайд 6).
- Охарактеризуйте положение азота в периодической системе:
- № периода, группы, указать подгруппу,
- металл пли неметалл,
- количество протонов, электронов, нейтронов,
- заряд ядра, количество энергетических уровней, количество электронов на каждом энергетическом уровне, составьте электронную формулу азота,
Учитель: Как мы знаем, атомы всех химических элементов стремятся к октету – восьми электронам на внешнем уровне. Как это может сделать азот?
Ученик: Либо принять три электрона, завершая внешний энергетический уровень, либо отдать свои внешние электроны более электроотрицательным элементам (например, фтору или кислороду).
- определить высшую и низшую степень окисления,
- окислительно-восстановительную способность атома азота.
-3(аммиак NH3 ),
-2(пернитрид водорода N2H4),
-1( [link] N2O5).
Строение молекулы азота (слайд 7). Молекула азота состоит из двух атомов N2.
- Определите тип химической связи в молекуле азота. На внешнем энергетическом уровне атома азота находится пять электронов, из них три неспаренных, которые, перекрываясь, образуют три общие электронные пары. Два атома азота связаны очень прочной тройной ковалентной неполярной связью. Вывод (учащиеся) о прочности и химической активности молекулы. Тройная связь в молекуле азота образует самую стабильную из всех известных двухатомных молекул, молекула азота прочная, с низкой реакционной способностью. При 3300 °С только одна молекула из 1000 распадается на атомы.
Физические свойства (слайд 8).
Учитель: А теперь рассмотрим азот как простое вещество. Что вы понимаете под этими словами? Что нам нужно исследовать?
Ученик: Нам необходимо исследовать физические и химические свойства азота.
Учащиеся изучают сведения физических свойствах азота по учебнику О.С. Габриеляна «Химия-9». § 24, стр. 143 и работают с текстом на слайде. Азот - бесцветный газ без запаха и вкуса, плохо растворяется в воде, не ядовит, температура кипения равна -195 °С (превращается в бесцветную жидкость), температура плавления 210 °С (превращается в белую снегообразную массу). Азот незначительно легче воздуха.
Химические свойства (слайд 9).
Учитель: Азот может проявлять и положительную и отрицательную степень окисления, а значит, может быть как окислителем, так и восстановителем.
- Допишите уравнения химических реакций, назовите полученные вещества, составьте электронный баланс.
Окислительные свойства
1) Мg + N2 →
2) Li + N2 →
3) N2 + Н2 →
Восстановительные свойства
4) N2 + О2 →
- Реакции № 3-4 классифицировать по всем известным признакам (по составу и числу исходных веществ и продуктов реакции, по тепловому эффекту, по наличию катализатора, по обратимости, по изменению степени окисления).
Нахождение в природе (выступление ученика) (слайд 10).
Азот считают в числе первых появившихся во Вселенной элементов. По современным данным, азот занимает пятое место по распространенности во Вселенной. Нейтральные и ионизированные атомы его обнаружены в атмосфере Солнца, в газовых облаках комет, туманностях. Азот играет важную роль в термоядерных реакциях, происходящих па Солнце. Ученые считают, что на планетах Нептуне и Плутоне атмосфера состоит из азота и аммиака. Однако по распространенности на Земле азот находится в конце второй десятки элементов (в земной коре азота всего 0,04%). Зато в живой природе азот уступает только водороду, кислороду и углероду; например, из каждых 100000 атомов человеческого тела 2440 принадлежит азоту. В атмосфере азота содержится 78,084% (по объему) и 75,6% (по массе).
Наиболее известны минералы: чилийская селитра NaNО3, индийская селитра КNO3, норвежская селитра Са(NОз)2.
Физминутка.
Круговорот азота в природе (слайд 11).
Учитель: Как вы знаете из курсов биологии и экологии, круговороты веществ в природе осуществляются по определенным законам и включают в себя многочисленные взаимосвязанные и взаимообусловленные цепи. Нарушение гармонии и единства в отдельных звеньях какой-либо цепочки может привести к нежелательным изменениям в природе и даже к экологической катастрофе.
К сегодняшнему уроку я попросила знаменитого художника Тюбика, друга Незнайки из Солнечного города, нарисовать схему круговорота азота, однако наш художник по рассеянности кое-что перепутал (рисунок). Какие ошибки он допустил? Что произошло бы с нашей природой, если бы превращения азота действительно происходили так, как это нарисовал художник?
Используя учебник, знания по химии и биологии, составить рассказ о круговороте азота в природе и биологическом значении азота (слайд 12), Обучающиеся делают вывод, что не будь газообразный азот так инертен, то жизнь на Земле или вообще не существовала, или существовала бы в другой форме: ведь тогда в воздухе происходило бы постоянное образование оксидов азота, а затем и азотной кислоты.
Учитель: внесение в почву огромного количества азотосодержащих соединений - самое грубое вмешательство человека в естественный круговорот веществ. Оно породило ряд проблем связанного азота. В наше время азотные удобрения - это не только вещества, улучшающие плодородие, но и загрязнители окружающей среды. Внесенные в почву азотные удобрения в лучшем случае усваиваются растениями наполовину, остальные разлагаются микроорганизмами или вымываются из почвы, загрязняя водоемы.
При обсуждении биологического значения азота (слайд 13) учитель (или ученик) рассказывает о болезни глубины. Стремление человека опуститься в глубины моря восходит к глубокой древности. Водолаз спускается в море, по шлангу ему подают обычный воздух. Уже на глубине несколько десятков метров он начинает испытывать нечто похожее на легкое опьянение. Во рту ощущается металлический привкус сжатого азота, человека обуревает беспричинное веселье. Это азотный наркоз, состояние, часто называемое «болезнью глубины». Нужно большое самообладание, чтобы не потерять самоконтроль, не ринуться в глубину без оглядки. Причина здесь такова: давление увеличивает концентрацию азота, растворенного в крови, в жировых и белковых тканях организма. При медленном подъеме избыток растворенного азота удаляется. Очень важно, чтобы он ушел из организма через легкие, как и попал туда. Но если подъем происходит быстро, азот выделяется в кровь в виде пузырьков, не успевая дойти до легких. Эти пузырьки закупоривают капилляры. Тогда организму угрожают сильные боли, и даже смерть. Аналогичные процессы происходят и в организме летчиков при быстром подъеме самолета в верхние слои атмосферы. Во избежание закупорки сосудов подъем ведется медленно, а обычный воздух заменяют гелиево-кислородной смесью.
Применение (слайд 14). Выступление учащихся.
1) Основная масса расходуется в химической промышленности для получения аммиака.
2) В медицине азот вводят в грудную клетку для того, чтобы сжать пораженное туберкулезом легкое и обеспечить его заживление. Жидкий азот применяют при лечении позвоночника, суставов и др.
3) На предприятиях электрической промышленности азотом заполняют лампы накачивания: он не взаимодействует с металлом нити накаливания, но препятствует его испарению и увеличивает срок службы.
4) В бензохранилищах азот используют при перекачке бензина и других огнеопасных жидкостей, устраняя тем самым возможность взрыва и пожара.
5) В хранилищах художественных музеев азотом наполняют свертки с ценными картинами, чтобы предохранить краски от химического воздействия реагентов окружающей среды.
6) В химических лабораториях азот служит средством защиты легко окисляющихся веществ от кислорода воздуха.
7) Взрывчатые вещества, созданные впервые химиками во второй половине XIX в., стали одним из важнейших продуктов химического производства.
Рефлексия.
Ответьте на вопрос: Какое название для элемента № 7 подходит больше: «безжизненный» или «рождающий жизнь»?» Выскажите свои аргументы.
Домашнее задание: § 24, № 1-3, с. 146; ТЗ составить сказку о путешествии азота
Тест «Азот и его свойства»
Вариант 1
А1. Атому азота соответствует электронная схема:
1) 2 ē; 8 ē; 4 ē; 2) 2 ē; 2 ē; 3 ē; 3) 2 ē; 5 ē; 4) 2 ē; 7 ē;
А2. Степень окисления азота в молекуле N2 равна
1) -3 2) 0 3) +3 4) +5
А3. Минимальное значение степени окисления азота равно
1) -5 2) -3 3) 0 4) +5
А4. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между азотом и водородом равна
1) 4 2) 5 3) 6 4) 8
А5. При обычных условиях азот вступает в реакцию взаимодействия с
1) кислородом 2) литием 3) магнием 4) кальцием
А6. Азот проявляет восстановительные свойства при взаимодействии с
1) водородом 2) фтором 3) алюминием 4) натрием
В1. Соотнесите:
Степень окисления азота
А) -3 Б) +3 В) +4 Г) +5
Формула соединения
1) НNO2 3) Са3N2 5) NO2
2) N2O 4) N2 6) NаNОз
B2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции N2 + LiН -» Li3N + NH3
равна
1) 2 2) 4 3) 6 4) 8
C1. Какой объем азота (л) необходим для взаимодействия с 3,75 л кислорода?
1) 1,875 2) 7,5 3) 84 4) 3,75
C2. Объемная доля азота в воздухе составляет 78% . В каком объеме воздуха (л) содержится 39 л азота?
1) 3042 2) 50 3) 100 4) 117
Вариант 2
А1. Атому азота соответствует электронная схема:
1) 2з22р5 2) 2з22р3 3) Зз23р3 4) 2з22р5
А2. Какое утверждение является справедливым?
1) Слово "азот" означает "рождающий жизнь".
2) Азот не входит в состав воздуха.
3) Азот проявляет только окислительные свойства.
4) Молекула азота двухатомна и образована за счет ковалентной неполярной связи.
А3.Максимальное значение степени окисления азота равно
1) 0 2) +3 3) +5 4) +7
А4. Сумма коэффициентов в уравнении реакции между азотом и кислородом равна
1) 1 2) 2 3) 4 4) 5
А5. Реакция синтеза азота и водорода не является
1) обратимой 2) каталитической 3) реакцией соединения 4) эндотермической
А6. Азот проявляет окислительные свойства при взаимодействии с
1) литием 3) фтором
2) кислородом 4) концентрированной серной кислотой
В1. Соотнесите:
Формула соединения
А) NО Б) КNO2 В) NН3 Г) N2О5
Степень окисления азота
B2. Сумма коэффициентов в уравнении реакции NН3 + Мg → Мg3N2 + Н2
равна
1) 7 2) 8 3) 9 4) 10
C1. Какой объем азота (л) необходим для взаимодействия с 7,05 л водорода?
1) 10,575 2) 7,05 3) 2,35 4) 14,1
C2. Какой объем азота (л) содержится в 88 л воздуха, если известно, что объемная доля азота в воздухе составляет 78% ?
1) 68,64 2) 166 3) 332 4) 112,82
Задача 1. Круговорот азота в природе включает: а) "биологическую фиксацию" при помощи клубеньковых бактерий и б) процессы окисления при атмосферных электрических разрядах. Во время грозы в воздухе образуется некоторое количество оксида азота неизвестного состава. Установлено, что абсолютная масса одной молекулы этого оксида азота составляет 4,99 . 10--23 г. Определите, какова формула этого вещества.
Решение. Чтобы установить формулу оксида азота NXOY, который получается во время грозы, достаточно узнать молярную массу этого соединения. Известные к настоящему времени оксиды азота состава N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5 имеют молярные массы, равные соответственно 44, 30, 76, 46, 92 и 108 г/моль.
Запишем условие задачи в формульном виде:
Mмол(NXOY) = 4,99 . 10--23 г
NA = 6,02 . 1023 моль--1
M(NXOY) = ?
Запишем уравнение, связывающее между собой молярную массу оксида азота M(NXOY), абсолютную массу молекул этого оксида Mмол(NXOY) и число Авогадро NA:
M(NXOY) = Mмол(NXOY) . NA = 4,99 . 10--23 . 6,02 . 1023
[г . моль--1] = 30 г/моль
Молярная масса, равная 30 г/моль, отвечает монооксиду азота NO.
Ответ. Формула образовавшегося во время грозы оксида азота -- NO.
Литература
1. Габриелям О.С. Химия-9: учебник для общеобразовательных учреждений. - М.: Дрофа, 2008.
2. Габриелям О.С. Химия. 9 кл.: настольная книга учителя. М: Дрофа, 2006.
3. Фадеев Г.Н. Пятая вертикаль: элементы V группы периодической системы Д.И. Менделеева. - М.: Просвещение, 1985.
4. Книга для чтения по неорганической химии. В 2 ч.: Ч 2 /Сост. В.А. Крицман. -М.: Просвещение, 1992.
5. Путешествие в страну элементов /Сост. Л. Власов, Д. Трифонов. - М.: Молодая гвардия, 1996.
