Азот

Разделы: Химия

Цели:

  • Воспитательные:
    • воспитывать аккуратность в ведении записей в тетрадях;
    • приучать к поддержанию чистоты и аккуратности рабочего места;
    • воспитывать умение общения в коллективе.
  • Образовательные:
    • сформировать представление об азоте как простом веществе.
    • изучить строение атома и молекулы азота.
    • изучить свойства азота и способы его получения.
    • рассмотреть круговорот азота в природе.
  • Развития:
    • уметь составлять строение атома и молекулы азота.
    • уметь описывать физические свойства азота.
    • уметь составлять уравнения химических реакций, отражающих химические свойства азота и способы его получение.

Оборудование и реактивы:проектор, компьютер, Презентация, рабочая тетрадь (Приложение 1), дихромат аммония, серная кислота, стеклянная палочка, асбестовая сетка, спиртовка.

Методы: словесно-наглядный.

Методика:традиционный урок, изучение нового.

ХОД УРОКА

– Здравствуйте, ребята!
У вас на столах находятся листы, которые сегодня будут служить рабочей тетрадью. В них представлены задания разного плана и характера. И в течение урока вы будете вписывать туда ответы.

(Презентация, слайд 1)

– А нам, друзья, не должно быть всё равно. Ведь мы живём в таком мире, в котором много тайн, загадок, неизведанных фактов.
Сегодня мы переходим к изучению следующей подгруппы элементов – это подгруппа азота. И познакомимся с одним из удивительных веществ, с таким знакомым и таким неизведанным, как азот. Тема урока у вас уже представлена в рабочей тетради (Приложение 1).

(Слайд 2)

Характеризовать азот будем по следующему плану:

  • История открытия азота.
  • Строение атома и молекулы азота.
  • Свойства азота.
  • Получения и применение азота.
  • Круговорот азота в природе.

(Слайды 3,4)

I. История открытия азота

Откройте 2 лист.
Вам необходимо будет в течение моего рассказа кратко вписать в пустые строки открытия учёных.
В 1756 г. англичанин Даниэль Резерфорд установил, что воздух, оставшийся под колоколом, где жила несколько дней мышь, освобожденный от углекислого газа, не поддерживает горение и дыхания. Этот газ он назвал «ядовитым воздухом».
В 1773 г. Карл Шееле – шведский аптекарь – установил, что воздух состоит из двух газов. Газ, не поддерживающий горение и дыхание, он назвал «испорченным воздухом».
В 1776 г. известный французский учёный Антуан Лавуазье, подробно исследуя «ядовитый» и «испорченный» воздухи, установил, что это одно и то же вещество, и предложил назвать его азотом.

(Слайд 5)

Азот в переводе с греческого означает безжизненный (от лат. а – нет и зоэ – жизнь).
Так ли это?
Узнаем, изучив более подробно азот и его свойства.
? Охарактеризуйте положение азота в ПС Д.И. Менделеева.
Азот находится во 2 периоде, V группе, главной подгруппе.

(Слайд 6)

II. Строение атома и молекулы азота

1. Строение атома азота

Азот находится в V группе в главной подгруппе во 2 периоде.
? Сколько энергетических уровней в атоме азота?
Пользуясь этой информацией изобразите строение атома азота, вписав нужное количество протонов, нейтронов и электронов.
Сверим ваши решения.

Далее нам необходимо заполнить таблицу.
Зарисуем строение внешнего электронного слоя.

? Сколько электронов на внешнем энергетическом уровне?
? Каково максимальное количество электронов на внешнем энергетическом уровне?
? Сколько электронов может присоединить атом азота?
Вследствие этого он приобретёт степень окисления – 3.
Атомы азота могут также отдавать свои внешние электроны более электроотрицательным элементам.
? Каким, например?
Атомы азота приобретают при этом степень окисления +3 и +5.
Атомы азота проявляют восстановительные свойства и в степенях окисления +1, +2, +4, но соединения с такими элементами встречаются редко.
Летучее водородное соединение NH3 – аммиак.
Высший оксид – N3O5 – оксид азота (V).
Кислота – HNO3 – азотная кислота.
Рассмотрим свойства атома азота.
Впишите соответствующее количество электронов в схемы.
В первом случае азот – восстановитель, во втором – окислитель.

2. Строение молекулы азота

В свободном состоянии азот существует в виде двухатомных молекул N2.
У атома азота на внешнем слое 5 электронов: 2 спаренных и 3 неспаренных.
В образовании тройной связи в молекуле азота участвуют неспаренные электроны.
В этих молекулах два атома азота связаны очень прочной тройной связью.
Даже при t ≈ 3300oC только одна из тысячи молекул азота распадается на атомы.
Молекула азота устойчива, инертна.

(Слайд 7)

Выполним задание 1.

(Слайд 8)

III. Свойства азота

Перевернули на 3 лист.

1. Физические свойства

Охарактеризуем физические свойства азота, выполнив задание 2.
Вам необходимо прочитать §24, с. 143 второй абзац и вписать ответы.
Азот – бесцветный газ без запаха и вкуса.
В воде растворяется хуже кислорода.
Азот в твёрдом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решётку, поэтому у него низкие температуры плавления и кипения.
ρ = 0,81 г/см3 (N2 – жидкий)
tпл. = – 210oС
tкип. = – 195,8oС

(Слайд 9)

На этом слайде вы видите жидкий азот.
В молекуле азота атомы соединены прочной тройной связью.
? Как вы думаете, будет ли азот активен в химических реакциях?
Прочностью молекулы азота обусловлена его химическая инертность.

2. Химические свойства

И мы с вами перемещаемся в лабораторию химика. Это задание 3.

(Слайд 10)

При обычных условиях азот взаимодействует только с литием.

При этом образуется нитрид лития Li3N.
При нагревании азот образует нитриды с рядом других металлов, например:

Азот в соединениях с металлами проявляет степень окисления = –3.

Попытайтесь составить уравнение химической реакции взаимодействия азота с алюминием.
Проверим.

Уравнение химической реакции взаимодействие азота с кальцием допишите дома.

При высоких температурах, давлении и в присутствии катализатора азот реагирует с водородом, образуя летучее водородное соединение – аммиак.
Закончите это уравнение реакции.

Что записали?
При температуре электрической дуги азот реагирует с кислородом в результате образуется оксид азота (II).
Запишите.

Что получилось в итоге?

(Слайд 11)

В природе подобный процесс наблюдается при грозах.
Вы видите при каких трудных условиях протекают эти реакции, а это связано с особенностями строения молекулы азота, с наличием тройной связи.

(Слайд 12)

Рассмотрим 2 последние реакции. Задание 4.
Реакция взаимодействия азота с кислородом.
Охарактеризуем её, выбрав соответствующую характеристику из рамки посередине.
Во-первых, это реакция соединения, некаталитическая, протекает с поглощением теплоты, то есть эндотермическая.

? Охарактеризуйте реакцию взаимодействия азота с водородом по тем же критериям.

Проверим.
Мы рассмотрели строение и свойства азота.
А как его получают – рассмотрим.
Перевернули лист на следующую страницу.

IV. Получение и применение азота

1. Получение азота

(Слайд 13)

В промышленности азот получают перегонкой жидкого воздуха.
В промышленности азот получают из воздуха, используя различия в температурах кипения азота и кислорода.
В лаборатории азот получают разложением неустойчивых соединений азота.
Также его можно получить разложением дихромата аммония.
(Демонстрация опыта).
А для чего он необходим, какова его роль.

2. Применение азота

(Слайд 14)

Глядя на рисунок в ваших листах, выполните задание 5, составив связный рассказ о применении азота.
Азот широко применяют в химической промышленности для получения аммиака, мочевины и других химикатов.
В электротехнике он используется как инертная среда для заполнения электрических лампочек.
Жидкий азот применяют в охладительных системах.

(Слайд 15)

Но какова биологическая роль азота?
Нужен ли он человеку?

V. Круговорот азота в природе

Атмосфера на 78% состоит из азота, на 21% – из кислорода. Оставшийся 1% занимают другие газы.
Атмосферный воздух является неисчерпаемым резервуаром. Однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот. Он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.
Для усвоения азота растениями необходимо, чтобы он входил в состав ионов аммония NH4+ или нитрата NO3–.
Такие растения, как мышиный горошек, люпин, люцерна, клевер способны усваивать атмосферный азот.
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 я проговорила это предложение, во всем мире сверкнуло примерно 500 молний.
Образовавшийся оксид азота выпадает с дождями на поверхность почвы.
Кроме того, различные химические предприятия собирают азот из воздуха.
В почве происходят процессы, в результате которых образуются нитраты NO3–, которые легко усваиваются корнями растений.
Давайте ответим на вопрос, поставленный в начале урока.
Такой ли безжизненный азот?

Азот – безжизненный газ.
И что он значит для нас?
Какой для него закон?
Рассмотрим с разных сторон:
Азот – неживой, без сомненья
Не знает дыханья, горенья…
А, если, с другой стороны –
Иные аспекты видны:
Он входит в состав белков –
Для вечной жизни готов
И к нужной, полезной работе –
Участвует в круговороте…         
Немного о нём мы знаем,
Но тайну приоткрываем.
И новые знания ждут,
Всех тех, кто дальше пойдут!
Открытий великих ряд
И вам любопытный взгляд,
И опытов тесный круг
Для царства одной из наук!
А химия как чаровница,
Как чудо, которое длится.

– Итак, подведём итоги урока. (Выставляю отметки).

Домашнее задание: §24 «Азот». Составить рассказ на тему: «Путешествие азота в природе».

Задание: Для перевозки овощей и фруктов на дальние расстояния используют рефрижераторы, в которых в качестве хладоагента используют жидкий азот. На каких свойствах это основано?