Общая характеристика элеметнов подгруппы азота.Азот. Свойства простого вещества.
методическая разработка (химия, 9 класс) по теме

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ ПОДГРУППЫ АЗОТА. АЗОТ. СВОЙСТВА ПРОСТОГО ВЕЩЕСТВА.

Цели: учащиеся должны

• самостоятельно дать общую характеристику элементов главной подгруппы V группы,
• описать строение атомов, молекулы азота,
• привести в систему и дополнить сведения о физических свойствах азота, его применении и биологической роли в природе;
• обсудить экологические проблемы;
• подготовиться к зачету.

Методы:

• групповая самостоятельная работа с планом-конспектом, учебником;
• иллюстративно-наглядная беседа.

Ход урока

1. Сегодня мы начинаем изучать новую группу химических элементов. Возглавляет эту группу в периодической системе элемент азот, и называется она «Подгруппа азота». Назовите элементы подгруппы азота.

О каких характеристиках необходимо упомянуть, изучая любую группу элементов?

Сверьте свой ответ с выданным опорным конспектом, которым вы будете пользоваться весь урок.

Задание. Заполните таблицу в 1 пункте опорного конспекта, сделайте вывод. (Далее идет обсуждение заполнения таблицы с привлечением схем строения атомов (N, Р), которые пишут на доске двое учеников, вызванные до заполнения таблицы.) Вывод записывается в тетрадях. Можно обсуждать все характеристики выборочно (в зависимости от подготовленности класса).

Выполните задания №1, 2, 3 опорного конспекта. (Обсуждаются решения тестовых заданий.)

2. Пользуясь опорным конспектом: какое название элементу азоту дал Антуан Лоран Лавуазье. Что оно означает? А что сказал об этом элементе русский ученый Д.Н. Прянишников? В этом противоречии нам и придется разобраться!

Какие соединения на нашей планете образует азот, встречается ли он в виде простого вещества? Воспользуйтесь рисунком «Круговорот азота» (в учебнике). Где бы вы написали формулы веществ или их названия на рисунке? (Обсуждение ответов.)

Итак, большая часть азота находится в атмосфере в виде простого вещества. Кроме того, азот встречается в виде соединений в почве, в атмосфере, в морях. Содержится он и в органических соединениях, в частности, в белках. Следовательно, он необходим всем живым организмам на нашей планете.

В природе постоянно происходит круговорот азота. Этот процесс очень сложный,  мы рассмотрим его схематично: растения потребляют азот только в виде нитратов из почвы. С растительной пищей азот поступает в организм животных, людей. Затем с продуктами жизнедеятельности, гниения азот снова попадает в почву. Благодаря жизнедеятельности некоторых микроорганизмов азот частично переходит в атмосферу.

Азота очень много в атмосфере и мало в почве, воде и твердых горных породах. Растения не могут усваивать азот из воздуха.

Атмосфера возвращает азот земле двумя способами: призвав на помощь молнии и бактерии. Ежегодно вспыхивают 3,5 млрд. молний. При этом азот окисляется кислородом до оксидов азота, которые переходят в воду, а оттуда в почву. Вследствие этого почва получает до 15 кг связанного азота на гектар.

В 10 раз больше азота поставляют в почву азотфиксирующие бактерии, живущие в симбиозе с растениями (демонстрация слайда "Клубеньковые бактерии"). Д.Н.Прянишников назвал каждое такое растение из семейства бобовых «миниатюрным заводом по утилизации атмосферного азота, работающим за счет солнечной энергии». Механизм действия клубеньковых бактерий очень сложен и до конца не выяснен.

Так решила проблему плодородия почвы сама природа.

Человек же, собирая урожай с больших площадей, обедняет плодородные почвы. Определите, используя слайд, значение азота для растений (демонстрация слайда с тремя растениями в зависимости от количества азота в почве). Содержание азота в почве необходимо пополнять. Были найдены различные пути для этого. Самым эффективным оказался метод внесения минеральных удобрений.

На земле существуют месторождения чилийской, индийской селитры. Однако основная часть минеральных удобрений производится промышленностью.

Перевод свободного азота воздуха в связанное состояние осуществляется главным образом путем синтеза аммиака:

N2 + 3Н2 → 2NH3 + 22 ккал.

В промышленности процесс ведут при температуре 400-600 °С (на катализаторе) и давлении 100- 1000 атм.

Соли аммония получают взаимодействием аммиака с кислотами.

Каталитическим окислением аммиака получают азотную кислоту, соли которой нитраты, как и соли аммония, используются в качестве минеральных удобрений. Сейчас мировое производство азотных удобрений составляет 44 млн. т в год.

Но нельзя варварски нарушать законы природы. Нерациональное применение удобрений (без предварительного определения азота в почве) приводит к чрезмерному накоплению нитрат-ионов, которые являются ядом для живых организмов. С пищей они поступают в организм человека и могут вызывать отравления. Поэтому все чаще мы слышим об экологически нечистых продуктах. Помните об этом, когда подкармливаете растения на дачных участках. Еще одна негативная сторона: в процессе производства азотных удобрений и других азотсодержащих соединений  происходит выброс в атмосферу таких веществ, как оксиды азота и аммиак. В больших концентрациях они понижают кровяное давление, вызывают удушье, влияют на кровь. Аммиак раздражает слизистые оболочки.

Поэтому сейчас очень важно снизить производство и применение азотных удобрений. Ученые стараются найти возможность передать способность маленьких клубеньковых бактерий связывать азот другим более широко распространенным микроорганизмам.

3. Азот как простое вещество.

Заполните в опорном конспекте пункт II (2), отметьте, кто открыл элемент азот. (Проверка заполнения таблицы.) Подчеркивается особая инертность азота и его применение в электрических лампах накаливания, в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей.

Зная, что азота в атмосфере находится 78% по объёму, заполните в опорном конспекте пункт II (3) «Физические свойства».

Выполните задание №4 опорного конспекта. На демонстрационном столе размещены приборы для собирания газов. Поясните ответ.

Как получают азот в промышленности?

Азот - безжизненный, почему же Д.Н.Прянишников говорил, что нет жизни без азота?

Где применяется азот? На чем основано это применение?

Почему молекула азота очень прочная?

(С помощью ответов выходим на итоговую схему, которая появляется на слайде: состав → строение  → свойства → применение.)

Опорный конспект.

I. Некоторые характеристики элементов главной подгруппы V группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Элементы составляют единую группу, так как … отсюда…

Задание 1. Электронная формула … 3s23p3.  Какой буквой обозначены формулы высшего оксида и летучего водородного соединения этого элемента?

а) N2O5; NH3.

б) H3PO4; PH3.

в) P2O5; PH3.

г) CO2; CH4.

Задание 2. Какой из перечисленных элементов проявляет наиболее ярко выраженные неметаллические свойства?

а) P.

б) As.

в) Si.

г) Bi.

Задание 3. Определить, в каких степенях окисления азот может быть:

А. Только восстановителем; Б. Только окислителем; В. И окислителем, и восстановителем.

1. N2.     2. N-3      3. N+3     4. N+5

  II. Азот. Антуан Лоран Лавуазье: «Азот – безжизненный».

Д.Н. Прянишников: «Нет жизни без азота».

1. В природе.

   В космосе – 4-е место (после H, He, O).

2. Простое вещество. 1772 год. Даниэль Резерфорд

Инертен → применение.

3. Физические свойства.

В 100 объёмах воды растворяется 2 объёма азота.

… растворятся в воде.

Dвозд. = M (N2)/29 = …

Азот…воздуха.

Задание 4. Нарисуйте прибор для собирания азота.

4. Получение азота в промышленности.