Девиз урока: “Химик требуется не такой, который лишь из одного чтения книг понял сию науку, но который собственным искусством в ней прилежно упражнялся…” М.В. Ломоносов.
Цель. Показать, что химия – необходимая наука и принесёт только пользу человечеству, если ею будут заниматься грамотные специалисты, настоящие профессионалы.
Задачи.
- Образовательные: обобщить и закрепить знания об азоте и его соединениях. Показать значение азота как биогенного элемента, а также значение его соединений в народном хозяйстве и быту; разнообразные источники их производства и экологические проблемы, связанные с производством, хранением и утилизацией соединений азота.
- Воспитательные: формировать познавательный интерес к химии; чувство ответственности по отношению к экологическому, экономическому и социальному развитию своей страны. Прививать навыки коммуникативности, коллективизма, самооценки; способствовать формированию уважения к научному познанию и убеждения в ценности научных знаний для разных областей человеческой деятельности, для повседневной жизни человека.
- Познавательные: развивать умения применять имеющиеся знания на практике; развивать внимание, память, речь, логическое и творческое мышление, фантазию. Способствовать развитию интеллекта.
Форма организации учебной деятельности: сочетание индивидуальной работы и работы в группах.
Технология: традиционная, элементы личностно-ориентированного и проблемного обучения.
Оборудование.
- Разноцветные конверты с карточками – названиями профессий для жеребьёвки.
- Таких же цветов конверты с карточками – заданиями.
- Таблички с названиями профессий для оформления столов.
- Листы с правилами игры по числу команд.
- Оценочные таблицы команд и игроков (Приложение 1).
- Таймер, компьютеры, проектор, экран.
- На демонстрационном столе необходимые реактивы и оборудование для демонстрационных опытов.
- В игре принимают участие пять команд по 5-6 человек. Урок рассчитан на 80 минут.
ХОД УРОКА.
УЧИТЕЛЬ. Сегодня наш урок пройдёт несколько необычно. И мне хотелось бы начать его со слов, которые я прочитала на одном плакате, вывешенном в городе. На нём изображён человек в защитной маске и надпись “ДОЛОЙ ХИМИЮ” Мне стало очень обидно за наука, без которой жизнь на земле была бы практически невозможна, и поэтому многие люди посвятили ей всю свою жизнь. Я предлагаю вам сегодня почувствовать себя этими людьми, настоящими профессионалами своего дела и выявить причину, по которой химия всё-таки приносит вред человечеству. А может это вовсе не наука вредит? Давайте в этом разберёмся. Предлагаю всем принять участие в жеребьёвке и вытянуть карточку с вашей будущей профессией. Дайте название своей фирме, выберите генерального директора и каждому представителю фирмы подберите должность в соответствии с его деятельностью.
ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ЭТАП (10 мин.).
Проводится жеребьёвка, и команды получают профессиональную направленность фирмы:
Фирма 1. Производство химических препаратов.
Фирма 2. Медицинское обслуживание населения.
Фирма 3. Защита окружающей среды.
Фирма 4. Организация деятельности сельскохозяйственных предприятий.
Фирма 5. Экспертиза уровня профессионализма и деятельности специалистов различного профиля.
Команды занимают свои места за столами с соответствующими табличками. На столах – правила игры, конверты с заданиями, оценочные листы игроков. На столе экспертов – таймер, компьютер, проектор, правила игры, оценочные листы (желательно как печатный, так и электронный варианты для проектирования на экран).
Участники знакомятся с правилами, готовятся к игре, дают названия фирмам, распределяют обязанности. К каждому этапу игры команды приступают по сигналу таймера. Руководит ходом игры “генеральный директор” фирмы “Эксперты”.
ПРАВИЛА ИГРЫ
ЭТАП I. Экзамен на профессиональную пригодность (10 мин.). Фирмы получают карточки с вопросами по числу игроков. Работа может быть как индивидуальная, так и групповая. Участники игры заполняют карточки и сдают их экспертам. Эксперты оценивают ответы. Результаты высвечиваются на экране. Карточки с ответами передаются заказчикам, указанным в карточках. (Вопросы карточек и ответы на них будут использованы игроками на втором этапе игры).
Этап II. Заказчик и исполнители (7+10 мин.).
Каждая фирма делает заказ на определённый вид услуг другой фирме, которая указана на их карточке с вопросами и передаёт свой заказ фирме-исполнителю по сигналу таймера через 7 мин. На данном этапе игры могут быть использованы ответы на вопросы карточек I – го этапа. На выполнение заказа отводится 10 мин.
ЭТАП III. Презентации работ исполнителей (не более 7 мин. каждой фирме). Фирмы предоставляют выполненный заказ и свои обоснования в письменной и устной форме на “суд” экспертов и заказчиков. Обоснования могут сопровождаться экспериментальным подтверждением. (Необходимое оборудование вы можете найти на демонстрационном столе). Эксперты и заказчики оценивают работу фирм - исполнителей (оценка должна быть обоснована).
ЭТАП IV. Оплата услуг. Заказчики информируют экспертов об оценке качества выполненного для них заказа в письменной форме. Эксперты вносят эту оценку в общее число баллов данной фирмы – исполнителя, сравнивая со своими оценками. Эксперты имеют право повысить балл или понизить его в соответствии с результатами своей проверки. Подводятся итоги. Результаты высвечиваются на экране. Представители команд распределяют баллы между собой по степени участия, заполняют свою таблицу и сдают её учителю.
Оценивание работы экспертов проводит учитель, который следит за их работой на протяжении всей игры и заполняет оценочную таблицу экспертов. Оценки ставятся в журнал.
ХОД ИГРЫ
ЭТАП I. Экзамен на профессиональную пригодность.
Комплект № 1. Производство химических препаратов.
1. Как получить азот более дешевым способом? Какое сырьё лучше всего использовать? Какие свойства азота вы будете использовать в процессе производства?
Ответ: Самый дешевый способ получения азота - испарение жидкого воздуха. Жидкий азот испаряется при (-1960С) боле низкой температуре, чем другие газы воздуха. Другие газы остаются в жидком состоянии.
2. В ёмкости с азотом случайно попали вещества: а) кислород; б) пары лития; в) водород. В какой ёмкости уменьшится объём азота? Ответ обосновать.
Ответ: Объём азота уменьшится в емкости,
в которую попал литий, так как азот
взаимодействует с литием при комнатной
температуре: N2
+ 6Li 
2Li3N.
3. Как определить, что в цистерне с аммиаком появилась трещина? Как определить, что в цистерне с аммиаком появилась трещина?
Ответ: Присутствие аммиака можно определить по характерному резкому запаху. Чтобы определить, в каком именно месте находится трещина, можно использовать красную лакмусовую бумагу, смоченную водой. В месте выхода аммиака из трубы она посинеет.
4. Можно ли очистить аммиак от примеси кислорода, пропустив смесь через воду?
Ответ: Да, можно. Аммиак хорошо
растворяется в воде. В одном объёме воды
растворяется 700 объёмов аммиака.
Растворимость кислорода значительно
меньше. Из раствора аммиак можно выделить
слегка подогрев раствор: NH3
+ H2
O 
NH3
· H2O
NH4+
+ OH -
5. Почему азотная кислота, которую хранят на свету, окрашена в желтый цвет?
Ответ: Азотная кислота на свету разлагается с образованием диоксида азота NO2, “бурого газа”, который, растворяясь, окрашивает азотную кислоту в желтый цвет:
4HNO3
4NO2
+
O2
+2H2O
6. Ваш заказ сельскохозяйственной службе. Выполняется после того, как вы получите лист с ответами данной фирмы.
Комплект № 2. Медицинское обслуживание населения.
1. Дайте медицинское название 10%-ного водного раствора аммиака.
Ответ: 10%-ный водный раствор аммиака называют нашатырным спиртом.
2. Каково физиологическое действие аммиака на организм человека?
Ответ: В малых количествах аммиак действует как сосудорасширяющее средство. Например, при вдыхании паров нашатырного спирта сосуды головного мозга расширяются, усиливается приток кислорода и человек приходит в чувства. Но в больших дозах аммиак вызывает поражение глаз и дыхательных путей, отёк лёгких и даже смерть.
3. Фармацевт не пометил этикеткой склянки нашатырного спирта и щелочи КОН. Как отличить одно вещество от другого? Найдите наиболее простой способ.
Ответ: Отличить нашатырный спирт от
щёлочи легче всего по запаху. Нашатырный
спирт разлагается с образованием аммиака: NH3
· H2O
NH3
+ H2O,
который имеет характерный резкий запах.
Можно провести качественную реакцию на
катион аммония. Для этого к небольшому
количеству анализируемого вещества
добавим немного водного раствора щёлочи.
Смесь нагреем и внесём в выделяющиеся пары
красную лакмусовую бумажку, смоченную
водой. При наличии катиона NH4+
в анализируемом веществе красный лакмус
посинеет: NH4+
+ OH
NH3
+ H2 O
4. Что такое нашатырь? Как можно получить его в лаборатории?
Ответ: Нашатырём называют хлорид аммония. Способы получения нашатыря:
- NH3
+ HCI
NH4Сl;
- NH3 *Н2О
+ HCI
NH4CI
+ H2O
- CuCI2
+ 2NH3 •H2О
Cu(OH)2v
+2 NH4CI
5. Какой оксид азота применяют в медицине в качестве анестезирующего средства?
Ответ: В данном качестве применяется оксид азота (I) N2O, который называют “веселящим газом”. Это бесцветный газ со своеобразным запахом, обладает наркотическим действием.
6. Ваш заказ фирме по производству химических препаратов. Выполняется после того, как вы получите лист с ответами данной фирмы.
Комплект № 3. Защита окружающей среды.
1. При сгорании топлива в воздух выделяется оксид азота (II). Данный оксид нетоксичен. Почему его присутствие очень вредно для человека? Что происходит с ним в воздухе? Ответ подтвердите уравнением реакции.
Ответ: Оксид азота (II)
окисляется кислородом воздуха в диоксид
азота NO2,,
который представляет собой бурый газ и
очень токсичен: 2NO +
O2
2NO2.
2. Какой оксид азота называют “бурым газом”? Чем можно его нейтрализовать? Ответ подтвердите уравнением реакции.
Ответ: “Бурым газом” называют диоксид азота NO2. Он хорошо растворим в воде и растворах щелочей:
2NO2 +2NaOH
Na NO3
+ NaNO2
+ H2O или
2NO2
+ Н2О
HNO3 + HNO2
3. Чтобы аммиак не загрязнял воздух в местах производства, его надо сжечь или окислить.
Что с точки зрения экологии более выгодно? Ответ подтвердите уравнением реакции.
Ответ: С точки зрения экологии более
выгодно сжигать аммиак, так как он при
горении образует чистый азот, который не
загрязнит воздух: 4NH3
+ 5O2
2
N2
+ 6H2O
4. В ёмкость с концентрированной азотной кислотой попал кусок медной проволоки. Как это повлияет на состояние окружающей среды?
Ответ: При взаимодействии меди с
концентрированной азотной кислотой
выделится бурый газ NO2,
который очень токсичен: Cu
+4НNO3
( конц.)
Cu(NO3)2
+ 2NO2
+ 2H2O
5. Как доказать присутствие избытка аммиачной селитры в почве?
Ответ: Взять определённую массу почвы, смешать с определённым количеством воды, отфильтровать и провести качественную реакцию на нитрат – ион. При большом количестве селитры данная реакция покажет наличие нитрат - иона в растворе:
Cu +2 NaNO3 + 2H2SO4
(конц. )
CuSO4 + Na2SO4 + 2NO2
+ 2H2O
Признаки присутствия нитрат – иона: выделение бурого газа и голубое окрашивание раствора.
6. Ваш заказ медикам. Выполняется после того, как вы получите лист с ответами данной фирмы.
Комплект № 4. Сельское хозяйство.
1. Что произойдет, если на складе с селитрой возникнет пожар? Поясните ответ.
Ответ: Селитра при высокой температуре
взрывоопасна, так как она подвергается
термическому разложению, в результате
которого выделяется кислород, который
поддерживает горение: 2Na
NO3
2NaNO2
+ O2
2. Как отличить натриевую селитру от аммиачной? Укажите самый простой способ.
Ответ: Чтобы различить данные соли,
необходимо к каждой из них прилить раствор
гашёной извести, слегка нагреть смесь и
понюхать. В присутствии соли аммония будет
чувствоваться запах аммиака: 2 NH4
NO3
+ Сa(OH)2
= Сa(NO3)2
+ 2NH3
+ 2H2O
3. Для чего вы можете применить водный раствор аммиака? Как его называют в сельском хозяйстве? Каков его состав?
Ответ: Водный раствор аммиака применяют в медицине (10%-ный раствор – нашатырный спирт). В сельском хозяйстве применяют в качестве удобрения (аммиачная вода – NH3 * nH2O).
4. Какие вам известны растения, способствующие круговороту азота в природе?
Ответ: Круговороту азота в природе способствуют бобовые растения, содержащие на клубеньках корней колонии нитрофицирующих бактерий, способных усваивать свободный азот и превращать его в растительные белки. В почве есть динитрофицирующие бактерии, способные превращать связанный азот в свободный.
5. Как азот попадает в почву? Назовите все способы.
Ответ: Азот попадает в почву в результате: а) горения азота во время грозы с образованием оксидов азота, азотной кислоты, кислотных дождей; б) переработки азота воздуха бактериями почвы в органические белковые вещества; в) попадания в почву продуктов распада веществ из организма человека и животных (мочевина); г) гниения белковых веществ с образованием аммиака; азотной кислоты, нитратов.
6. Ваш заказ экологической службе. Выполняется после того, как вы получите лист с ответами данной фирмы.
ЭТАП II . Заказчик и исполнитель.
1. Фирма “Фермер”, которая оказывает помощь в организации деятельности фермерских хозяйств, направляет заказ фирме “ЭКО” (защита окружающей среды).
Территория одного фермерского хозяйства находится недалеко от завода, который производит минеральные удобрения. В связи с трудностями завода, возникшими при организации безотходного производства, мы хотим знать, насколько серьёзными могут быть последствия попадания данных соединений в воздух, в почву и питьевую воду. Просим дать консультацию по поводу влияния азотсодержащих соединений, в частности оксидов азота, азотной кислоты и её солей на окружающую среду.
2. Фирма ““ЭКО” (защита окружающей среды) направляет заказ фирме “Парацельс”, которая занимается медицинским обслуживанием населения.
Ферма “Райский уголок” находится недалеко от завода, который производит аммиак. Вот такой нонсенс! Недавно произошёл сбой работы очистительных сооружений завода, и в воздух было выброшено большое количество аммиака. Пока жертв нет, но могут быть. Какие меры первой помощи необходимо принять при отравлении аммиаком или аммиачной селитрой? Как должно вести себя население в подобных случаях?
3. Фирма “Парацельс” (медицинское обслуживание населения) направляет заказ фирме “Азот”, которая занимается производством химических препаратов.
Один из наших косметических салонов заказал партию жидкого азота. Не могли бы вы дать консультацию о том, как правильно хранить жидкий азот и обращаться с ним. Опасен ли он для жизни человека? Какие меры техники безопасности необходимо соблюдать при работе с ним?
4. Фирма “Азот” (производство химических препаратов) направляет заказ фирме “Фермер”, которая занимается организацией сельскохозяйственных предприятий.
Один из клиентов вашей фирмы сделал нам заказ на производство большой партии натриевой селитры, а также – жидкого азота. Хотелось бы знать, для чего необходимы данные удобрения в таком количестве? Есть ли необходимость в выполнении заказа с нашей стороны? Для чего в сельском хозяйстве жидкий азот? Может лучше предложить им что-то другое?
ЭТАП III. Презентации работ исполнителей.
Фирма “Азот”. Вопрос: как правильно хранить жидкий азот и обращаться с ним. Опасен ли он для жизни человека? Какие меры техники безопасности необходимо соблюдать при работе с жидким азотом?
Ответ: Жидкий азот - бесцветная жидкость, без запаха с температурой кипения 77,35 К при давлении 101,3 кПа. Жидкий азот перевозят автотранспортом в специальных цистернах или криогенных сосудах. Он не оказывает опасного влияния на окружающую среду. Азот нетоксичен, но дыхание в его среде с содержанием кислорода менее 19 % объёма опасно для жизни. Жидкий азот при попадании на кожу и слизистые оболочки вызывает их обморожение и поражение. Поэтому при работе с жидким азотом необходимо соблюдать крайнюю осторожность и не допускать попадание его на кожу.
(Проводится демонстрация криогенного сосуда и замораживание цветка розы жидким азотом).
Фирма “Фермер”. Вопрос: для чего необходимы азотные удобрения в большом количестве? Чем можно заменить натриевую селитру? Для чего в сельском хозяйстве применяют жидкий азот?
Ответ: Жидкий азот широко применяется в современной криогенной технике как хладагент. В сельском хозяйстве его применяют для хранения семени животных, для замораживания пищевых продуктов при длительном хранении и транспортирован. Что касается натриевой селитры: подавляющее большинство растительных организмов не способно усваивать атмосферный азот. Они могут поглощать из почвы азот только в связанном виде, т.е. в виде ионов. Часть такого азота возвращается в почву в виде остатков растений и животных, в виде птичьего помёта, навоза или компоста - удобрения, которое вносится в почву человеком. Всё это - органические удобрения. Но, снимая урожай, человек уносит вместе с ним огромные количества связанного азота. Эту убыль нужно покрыть внесением не только органических, но и минеральных удобрений. Для этого и необходима селитра. Наиболее выгодна аммиачная селитра, т. к. она содержит больший процент азота. Кроме того, можно использовать и аммиачную воду. Можно порекомендовать для обогащения почвы азотом засаживать поля бобовыми культурами (горохом, соей, люцерной и т.п.), которые способны связывать газообразный атмосферный азот и превращать его в ионы сложных веществ.
Фирма “ЭКО”. Вопрос: каково влияния азотсодержащих соединений, в частности оксидов азота, азотной кислоты и её солей на окружающую среду?
Ответ: оксиды азота относятся к основным антропогенным загрязнителям атмосферы. Они способствуют образованию кислотных дождей, которые представляют серьёзную проблему. Смешиваясь с дождевыми облаками, они образуют кислотные соединения и выпадают на поверхность Земли вместе с дождевыми осадками. Кислотные дожди оказывают влияние на морские мелководья, озёра, реки, загрязняя водоёмы и этим уменьшая количество их обитателей. Отрицательное действие оказывают кислотные дожди на растительность, так как кислоты разрушают хлорофилл в листве, хвое (рыжие леса). Кроме того, окиси азота могут выпадать на поверхность Земли с пылью, накапливаться на листьях растений, почве и вместе с росой образовывать сильные кислоты: кислотные росы.
Большое содержание аммиачной селитры в почве, в результате её гидролиза, приводит к образованию кислой почвы, что тоже вредно для растений. (Демонстрация гидролиза нитрата аммония и действия азотной кислоты на зелёные листья растений.)
Фирма “Парацельс”. Вопрос: Какие меры первой помощи необходимо принять при отравлении аммиаком или аммиачной селитрой? Как должно вести себя население, оказавшись в районе выброса аммиака?
Ответ: Аммиак активно взаимодействует с кислотами, подобно щелочам. Недаром его называют “летучей щёлочью”. Кроме того, аммиак великолепно растворяется в воде: в 1 объёме воды растворяется 700 объёмов аммиака. Эти свойства аммиака и нужно использовать как при оказании первой помощи при отравлении аммиаком, так и для предупреждения отравления. При первых симптомах отравления аммиаком необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух подальше от источника выброса аммиака, обильно промыть глаза водой, дать вдыхать водяные пары. Предельная концентрация аммиака в воздухе промышленных предприятий составляет 0,02 г/л. Оказавшись в районе выброса аммиака, человек должен по возможности найти наиболее герметично закрытое помещение, закрыть лицо тканью, смоченной водой, а ещё лучше - слабым раствором борной или лимонной кислот. Если таковых под рукой нет, подойдёт сок лимона, любого кислого фрукта или ягоды (можно кислый компот). Необходимо нейтрализовать пары аммиака: NH3 + H+ → NH4+
(Демонстрация опыта “Дым без огня”, нейтрализация раствора аммиака кислотой, действие аммиака на растения “Синяя роза”).
ЭТАП IV. Оплата услуг. Подведение итогов. Подсчёт баллов. Выставление оценок.
УЧИТЕЛЬ. Ребята, судя по работе, которую вы сегодня провели и творческому подходу к решению проблем, можно сделать вывод, что вы почувствовали себя настоящими профессионалами своего дела. Ваши ответы показали, что химия действительно необходима человеку, но и вред она может принести немалый. По какой же причине химия приносит вред человечеству?
УЧЕНИК. Вред приносит не наука, а сам человек, который недостаточно грамотно обращается с химическими веществами, чем наноси большой вред, как себе, так и природе. И я предлагаю вместо плаката “Долой химию”, повесить плакат “Долой химическую безграмотность”.
УЧИТЕЛЬ. Да, действительно, человек может многое. Он может создавать новые вещества, используя новые химические технологии; получать вещества из природных ресурсов, создавать новые материалы и применять их себе на благо. Но всегда надо помнить, что человеческий разум является определяющим фактором развития и мощной силой взаимоотношений природы и общества. И только грамотный человек способен направить науку в нужное русло, чтобы не нанести вред человеку и среде его обитания. Я благодарю вас за урок и те знания и умения, которые вы сегодня показали. Есть мудрая русская поговорка: “Не стыдно не знать, стыдно не учиться”. Пусть эта поговорка будет вашим жизненным кредо. Урок закончен. До свидания!