Проект по азоту
презентация к уроку по химии на тему

Конспект урока

Дата 10.02.12  Класс      9 Б    .

Тема: Соли азотной кислоты – нитраты. Нитриты. Азотные удобрения.

Тип урока: интегрированный урок, групповая работа        

Цель: Обобщение и систематизация знаний обучающихся о химических и биологических свойствах соединений азота, показать взаимосвязь наук на предложенной теме.

Задачи:

- образовательные: изучить физические и химические свойства нитратов; дать представления об азотных удобрениях; научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений окружающей среды; научить грамотному использованию металлических изделий; проверить знания общих свойств кислот; рассмотреть взаимосвязь соединений с живыми организмами; расширить знания обучающихся об отравлениях нитратами и экологических аспектах предотвращения отравления.

- воспитательные: формирование логического и образного мышления; формирование устойчивого интереса к химии;

- развивающие: развитие памяти, внимания; следующих умений: умений четко и аргументировано отвечать на поставленные вопросы; умение слушать, наблюдать и самостоятельно делать выводы; умение выстраивать причинно-следственные связи и планировать свою деятельность.

План урока:

1. Организационный момент - 2 мин;

2. Проверка и повторение ранее изученного материала – 10 мин;

3. Изучение нового материала – 20 мин;

4. Закрепление изученного материала – 10 мин;

5. Подведение итогов урока и задание на дом – 3 мин.

Итого – 45+45 мин.

Оборудование: Образцы кристаллических нитратов, коллекция азотных удобрений;  проектор, презентация к уроку «Нитраты и нитриты. Азотные удобрения. Таблица «Удобрения, содержащие азот» ; приложение 1, 2, 3.

ХОД УРОКА

1.Организационный момент

2.Основная часть урока

Учитель химии: На уроках химии мы заканчиваем тему «Азот и его соединения» уроком по теме: «Нитраты и нитриты. Азотные удобрения». Сегодня повторим изученный материал. Однако будем рассматривать не только химические свойства  соединений азота, но и биологическую роль, взаимосвязь с живыми организмами.

 Итак, цель нашего занятия – повторение и углубление знаний о химических и биологических свойствах соединений азота.

Девизом нашего занятия является высказывания ученого В.Л. Омелянского: «С биологической точки зрения азот более ценен, чем любой из драгоценных металлов». Докажем данное утверждение, рассмотрев азот и его соединения с химической и биологической сторон.

Начнем урок с круговорота азота и его соединений в природе.

                             .

Азот воздуха

Учитель химии: Где можно встретить в природе азот в свободном состоянии? Посмотрите внимательно на диаграмму, она характеризует состав воздуха. Укажите, какому газу соответствует каждый сегмент и какова его объемная доля в воздухе 78%

 Связывание азота может происходить двумя способами:

1)Во время разряда молний некоторое количество азота и кислорода в атмосфере соединяется с образованием оксидов азота. Они растворяются в воде и образуют разбавленную азотную кислоту, которая дает нитраты в почве.

2NO + O2 = 2NO2 ,

4NO2 + 2H2O.+ O2 = 4HNO3 ,

2)Атмосферный азот превращается в аммиак, который затем под действием бактерий превращается в нитраты, этот процесс называется нитрификацией. Такие бактерии существуют в почве и в узелках корневой системы клубеньковых растений.

Кроме того, нитраты вносятся в почву в виде удобрений, их также усваивают растения через корневую систему.

Для работы в группах предлагаем следующие задания: Составьте уравнения химических реакций

               1. HNO3 + CuO =

               2. HNO3 + NaOH =

               3. HNO3 + Cu(OH)2 =

               4. HNO3 + Na2CO3 =

С точки зрения биологии:

Выступление группы 1:  Какие группы химических элементов входят в состав клетки? Назовите органические соединения, содержащие азот. Азот играет большую роль в жизни всех живых организмов. Рассмотрим значение азота для растений. Хотя атмосфера на 78% состоит из азота, большинство организмов не может использовать его для построения белков и других органических веществ. В отличие от углерода и кислорода азот химически инертен. Азот в доступной форме повсеместно является основным лимитирующим питательным элементом для роста сельскохозяйственных растений.

В разные периоды вегетации ход процессов обмена азотистых веществ протекает по-разному. Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается. Белковые соединения, синтезированные в вегетативных частях растения, подвергаются гидролизу, продукты которого оттекают в репродуктивные органы, где вновь используются для синтеза белка. Нитраты, поступающие в этот период в растение, не превращаются в белки, а накапливаются в неизменном виде.

Выступление группы 2: Азот почвы.

Растения получают азот из почвы. Большая часть азота поступает в почву из мертвого органического материала, представляющего собой сложные органические соединения, такие, как белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты  и нуклеотиды. Эти азотистые соединения, как правило, быстро разлагаются на более простые, живущими в почве гнилостными бактериями и различными грибами, которые включают азот в аминокислоты и белки, а его избыток выделяют в форме иона аммония (NH+4). Этот процесс называется аммонификацией. Азот может выделяться в виде аммиака (NH3), но обычно это происходит только при разложении большого количества богатого азотом материала, например в водных или компостных кучах.

Бобовые – самая большая группа растений, образующих «товарищество» по фиксации азота с симбиотическими бактериями. Однако существуют несколько фиксирующих азот симбиозов, в которых участвуют другие растения. Например, ольха и мирт болотный. В некоторых частях света большое практическое значение имеет другой симбиотический союз: мелкий плавающий папоротник и азотфиксирующая  цианобактерия, которая живет в «кармашках» на его листьях. Инфицированная  цианобактерией, может давать до 50 кг азота на гектар. Например, на Дальнем Востоке зарослям позволяют развиваться на рисовых полях. Растения риса в конечном результате затеняют растения, папоротник отмирает, азот высвобождается и используется рисом.

Учитель химии: Нитраты – соли азотной кислоты. Все нитраты кристаллические вещества с ионной кристаллической решеткой, все – хорошо растворимы в воде.Твердые нитраты можно распознать по вспышке на раскаленном угольке (демонстрация).

Задание для работы в группе:

классифицировать схемы уравнений химической реакции, составив общую схему разложения нитратов и составить уравнения химических реакций:

NaNO3        NaNO2 + O2

Fe(NO3)3        Fe2O3 + NO2 + O2

AgNO3            Ag + NO2 + O2

Ba(NO3)2        Ba(NO2)2 + O2

Pb(NO3)2        PbO + NO2 + O2

Hg(NO3)2       Hg + NO2 + O2

Вывод : Схема разложения нитратов:

                        Левее Mg         MeNO2 + O2

Нитрат            Mg –  Cu           MeO + NO2 + O2

                         Правее  Cu        Me +NO2 + O2

Корневые системы всех без исключения растений хорошо усваивают нитраты. В результате участия ферментов и углеводов происходит восстановление нитратов до аммиака через нитриты:

Для обнаружение нитрат - ионов в пробирку помещают немного исследуемого вещества, добавляют медных стружек , приливают концентрированную серную кислоту и нагревают:

NaNO3+H2SO4(конц) = NaHSO4 + HNO3

4HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Определяют, таким образом, нитраты. Так как они электролиты.

Выступление группы 3:В норме зрелые плоды уже не содержат нитратов – произошло полное превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (огурцы, кабачки). Вот почему они могут быть причиной отравления нитратами. Кроме того, полному превращению нитратов в белки препятствует плохая освещенность, избыточная влажность, несбалансированность питательных элементов

Практические советы

1. Тщательное промывание овощей и фруктов уменьшает содержание нитратов на 10%, а механическая очистка – на 15–20%.

2. Зелень (петрушку, укроп, салат и др.) необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2–3 ч полностью перерабатываются и потом практически не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасения употреблять в пищу.

3. Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 мин. (Нитраты хорошо растворимы в воде (особенно теплой) и вымываются из овощей.)

4. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50–80%.

5. Квашение, соление, консервирование и маринование способствуют снижению нитратов на 60–70%.

6. Нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды черной и красной смородины, зеленый чай, а также аскорбиновая кислота (по 0,3–0,4 г в сутки).

Рекомендации по предотвращению отравления нитратами (запись в тетрадь):

1) варка овощей;

2) очистка от кожуры;

3) удаление участков наибольшего скопления нитратов;

4) вымачивание.

 Учитель химии: Нитраты – соли азотной кислоты являются ценным удобрением. Перед вами на столах таблица , классифицирующая азотные удобрения.

 Группа 4 начинает чтение простых азотных удобрений.

Таблица. Удобрения, содержащие азот.

Каждому в тетрадь:

Нитраты щелочных металлов, кальция и аммония  называют селитрами. (определение в тетрадь). Ценность удобрения в % содержании азота, давайте посчитаем массовую долю азота в формулах , под звездочками в таблице.

Задача. Определить массовую долю (в %) элемента азота в натриевой и аммиачной селитрах.

Решение:

Формула натриевой селитры – NaNO3. Массовая доля азота в натриевой селитре:

W%(N) = Ar(N)/Mr(NaNO3)•100%,

W%(N) =14/85•100% = 16,5%.

Формула аммиачной селитры – NH4NO3. Массовая доля азота в аммиачной селитре:

W%(N) = 2Ar(N)/Mr(NH4NO3)•100%,

W%(N) = 2•14/80•100% = 35%.

Учитель биологии: «Канцерогенное влияние нитратов».

Нитратно - нитритные пищевые отравления возможны в форме острых и хронических заболеваний. Острые случаи отравления носят, как правило, случайный характер. Они обычно возникают в результате ошибочного использования солей нитратов и нитритов вместо поваренной соли. Признаками острого отравления являются: боли в животе, тошнота, слюнотечение, рвота; появляется синюшность губ, видимых слизистых оболочек, ногтей, лица (в случае поступления нитратов с водой через 1-1,5 часа). При поступлении с пищей через 6-8 часов наблюдаются следующие признаки: синюшность губ, слизистых оболочек, тошнота, рвота, понос, головные боли, головокружение; может наблюдаться нарушение координации движений, судороги, потеря сознания.

 Хроническое отравление обусловлено систематическим потреблением продуктов питания с превышающим норму содержанием нитратов. Данное отравление приводит к быстрой утомляемости, одышке, учащенному сердцебиению, появлению цианоза (синюшности).

 Чтобы снизить количество нитратов в продукции при приготовлении пищи пользуйтесь советами представленные нами ранее.

Выводы, итог урока

                                                                                                              Приложение 1

Таблица. Удобрения, содержащие азот.

Каждому в тетрадь

2.Задание для группы рассчитайте массовую долю азота для соединений отмеченных(*) по формуле

W=   n*Ar(Э)

         Mr (в-ва)

                                                                                                                                                               Приложение 2

Круговорот Азота

Азот непрерывно циркулирует в земной биосфере по сети замкнутых взаимосвязанных путей. К естественным процессам добавилось искусственное связывание азота при производстве минеральных удобрений

             Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь. Так, почти 80% воздуха, которым мы дышим, состоит из этого элемента. Основная часть атмосферного азота находится в свободной форме (см. Химические связи), при которой два атома азота соединены вместе, образуя молекулу азота — N2. Из-за того, что связи между двумя атомами очень прочные, живые организмы не способны напрямую использовать молекулярный азот — его сначала необходимо перевести в «связанное» состояние. В процессе связывания молекулы азота расщепляются, давая возможность отдельным атомам азота участвовать в химических реакциях с другими атомами, например с кислородом, и таким образом мешая им вновь объединиться в молекулу азота. Связь между атомами азота и другими атомами достаточно слабая, что позволяет живым организмам усваивать атомы азота. Поэтому связывание азота — чрезвычайно важная часть жизненных процессов на нашей планете.

               Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.

               Представьте себе, что биосфера состоит из двух сообщающихся резервуаров с азотом — огромного (в нем находится азот, содержащийся в атмосфере и океанах) и совсем маленького (в нем находится азот, содержащийся в живых существах). Между этими резервуарами есть узкий проход, в котором азот тем или иным способом связывается. В нормальных условиях азот из окружающей среды попадает через этот проход в биологические системы и возвращается в окружающую среду после гибели биологических систем. Приведем несколько цифр. В атмосфере азота содержится примерно 4 квадрильона (4·1015) тонн, а в океанах — около 20 триллионов (20·1012) тонн. Незначительная часть этого количества — около 100 миллионов тонн — ежегодно связывается и включается в состав живых организмов. Из этих 100 миллионов тонн связанного азота только 4 миллиона тонн содержится в тканях растений и животных — все остальное накапливается в разлагающих микроорганизмах и в конце концов возвращается в атмосферу.

                     Главный поставщик связанного азота в природе — бактерии: благодаря им связывается приблизительно от 90 до 140 миллионов тонн азота (точных цифр, к сожалению, нет). Самые известные бактерии, связывающие азот, находятся в клубеньках бобовых растений. На их использовании основан традиционный метод повышения плодородия почвы: на поле сначала выращивают горох или другие бобовые культуры, потом их запахивают в землю, и накопленный в их клубеньках связанный азот переходит в почву. Затем поле засевают другими культурами, которые этот азот уже могут использовать для своего роста.

                            Некоторое количество азота переводится в связанное состояние во время грозы. Вы удивитесь, но вспышки молний происходят гораздо чаще, чем вы думаете, — порядка ста молний каждую секунду. Пока вы читали этот абзац, во всем мире сверкнуло примерно 500 молний. Электрический разряд нагревает атмосферу вокруг себя, азот соединяется с кислородом (происходит реакция горения) с образованием различных оксидов азота. И хотя это довольно зрелищная форма связывания, она охватывает только 10 миллионов тонн азота в год.Таким образом, в результате естественных природных процессов связывается от 100 до 150 миллионов тонн азота год. В ходе человеческой деятельности тоже происходит связывание азота и перенос его в биосферу (например, все то же засевание полей бобовыми культурами приводит ежегодно к образованию 40 миллионов тонн связанного азота). Более того, при сгорании ископаемого топлива в электрогенераторах и в двигателях внутреннего сгорания происходит разогрев воздуха, как и в случае с разрядом молнии. Всякий раз, когда вы совершаете поездку на автомобиле, в биосферу поступает дополнительное количество связанного азота. Примерно 20 миллионов тонн азота в год связывается при сжигании природного топлива.

                            Но больше всего связанного азота человек производит в виде минеральных удобрений. Как это часто бывает с достижениями технического прогресса, технологией связывания азота в промышленных масштабах мы обязаны военным. В Германии перед Первой мировой войной был разработан способ получения аммиака (одна из форм связанного азота) для нужд военной промышленности. Недостаток азота часто сдерживает рост растений, и фермеры для повышения урожайности покупают искусственно связанный азот в виде минеральных удобрений. Сейчас для сельского хозяйства каждый год производится чуть больше 80 миллионов тонн связанного азота (заметим, что он употребляется не только для выращивания пищевых культур — пригородные лужайки и сады удобряют им же).

                                                                                                                             Приложение 3

Задание для группы :классифицировать схемы уравнений химической реакции, составив общую схему разложения нитратов и составить уравнения химических реакций:

NaNO3        NaNO2 + O2

Fe(NO3)3        Fe2O3 + NO2 + O2

AgNO3            Ag + NO2 + O2

Ba(NO3)2        Ba(NO2)2 + O2

Pb(NO3)2        PbO + NO2 + O2

Hg(NO3)2       Hg + NO2 + O2

                                                                                                                                   Приложение 4

Кислотный дождь