Цели урока:
1. Образовательные: изучение учащимися состава, строения, кислотных и окислительных свойств, областей применения и способов получения азотной кислоты.
2. Развивающие:
- формирование общеучебных умений учащихся: формулировать цели урока, составлять план работы, работать с текстом учебника, выдвигать гипотезы, заполнять таблицы и схемы, сравнивать и обобщать материал, устанавливать причинно-следственные связи,
- формирование предметных умений: проводить эксперименты исследовательского характера, анализировать результаты, формулировать выводы и обобщения
3. Воспитательные: формирование научного мировоззрения, уважения к людям науки
Тип урока: урок формирования новых знаний.
Оборудование:
- Компьютер, медиапроектор, диск с компьютерной презентацией (Приложение 1)
- Химические реактивы для демонстрационных опытов: концентрированная и разбавленная азотная кислота, медь, скипидар
- Химические реактивы для проведения лабораторных опытов: оксид магния, оксид цинка, гидроксид кальция, гидроксид железа (III), растворы карбоната калия, силиката натрия, лакмус, метилоранж, раствор азотной кислоты
Ход урока
Учитель: Вы уже изучили азот, как химический элемент и простое вещество, и некоторые его соединения. Что удивило вас при рассмотрении этой темы?
Учащиеся: Азот проявляет различные степени окисления от -3 до +5, образует несколько оксидов.
Учитель: В чем же причины этих явлений? Находить ответы на эти и многие другие вопросы нам помогает наука.
(Слайд 1)
Учитель: Прослушаем одну небольшую химическую сказку:
Она родилась в самой волшебной, самой удивительной стране – химической лаборатории. Ее папа – оксид азота – был мужчина злого нрава и носил прозвище «Лисий хвост». Ее мама была простой спокойной женщиной и звали ее Вода. Она появилась маленькая и бесцветная. Когда к ней добавили фиолетовый лакмус, все сразу поняли, что родилась девочка. Ей дали красивое женское имя – Кислота. А от отца она унаследовала фамилию – ? (Азотная – продолжают учащиеся).
Учитель: Итак, тема урока: «Знакомая и незнакомая азотная кислота». Согласитесь, сказка несколько незакончена. К концу урока прошу придумать окончание этой сказки, мы выслушаем ваши версии.
(Слайд 2)
Какой бы вы предложили план изучения азотной кислоты?
Учащиеся предлагают свои варианты, вместе с учителем составляют план:
Состав – строение – свойства – получение – применение
Учитель: При изучении материала вы будете заполнять рабочий лист, форма которого с планом и элементами содержания вам выдана.
Какой молекулярной формулой выражается состав азотной кислоты, из каких частей состоит это вещество?
Учащиеся: НNО3, молекула состоит из атома водорода H и кислотного остатка NO3.
Учитель: Молекулу азотной кислоты можно также представить как состоящую из гидроксогруппы OH и нитрогруппы NO2.
В проявлении свойств вещества важную роль играют степени окисления элементов, определите степень окисления азота в азотной кислоте (учащиеся определяют, записывая в рабочем листе).
Учитель: Рассмотрим строение азотной кислоты. В атоме азота на последнем электроном слое 5 электронов: одна неподеленная электронная пара и 3 неспаренных электрона. Неспаренные электроны образуют три ковалентные полярные связи с двумя атомами кислорода, а еще одна связь между азотом и кислородом образуется по донорно-акцепторному механизму благодаря неподеленной электронной паре атома азота. Одна из электронных пар, связывающих азот и кислород в нитрогруппе, равномерно распределяет свою электронную плотность между двумя атомами кислорода, образуя «полуторные связи».
(Слайд 3)
Сколько же связей образует азот и какова валентность азота в азотной кислоте?
Учащиеся: Валентность азота в азотной кислоте равна 4, она не совпадает со степенью окисления азота, определяется числом образующихся четырех ковалентных связей (в рабочих листах составляют электронную и структурные формулы азотной кислоты, отмечают валентность азота)
Учитель: Обращаю ваше внимание, что молекула азотной кислоты по строению является диполем, имеет два противоположно заряженных полюса, и это существенно влияет на свойства азотной кислоты.
(Слайд 4)
Учитель: Рассмотрим физические свойства азотной кислоты. Обращаю ваше внимание, что свойства концентрированной азотной кислоты отличаются от свойств разбавленной кислоты.
Учащиеся работают с учебником, выписывают кратко свойства, находят отличия, сверяют свои записи с ответами одноклассников.
(Слайд 5)
Учитель обращает внимание учащихся на правила техники безопасности при работе с азотной кислотой.
(Слайд 6)
Учитель: Охарактеризуйте азотную кислоту по всем известным вам признакам классификации кислот.
Учащиеся записывают характеристику азотной кислоты в рабочий лист, один учащийся озвучивает, остальные проверяют, при необходимости корректируют.
Учитель: Переходим к изучению химических свойств азотной кислоты. С какими веществами, по вашему мнению, может взаимодействовать азотная кислота?
Учащиеся: Как и все кислоты, азотная кислота должна изменять окраску индикаторов, вступать в реакции с основными оксидами – оксидами металлов, основаниями, некоторыми солями, металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода.
Учитель предлагает учащимся провести лабораторную работу с целью выявления химических свойств азотной кислоты.
Лабораторная работа
Цель: исследование химических свойств азотной кислоты.
Исследуйте, взаимодействует ли азотная кислота со следующими веществами:
1 вариант |
2 вариант |
метилоранж оксид цинка гидроксид кальция силикат натрия |
лакмус оксид магния гидроксид железа (111) карбонат калия |
Составьте молекулярные уравнения реакций, подумайте, чем обусловлены свойства азотной кислоты, проявляемые в проведенных вами реакциях.
Учащиеся выполняют лабораторную работу, записывают уравнения реакций в рабочий лист, проверяют свои ответы с помощью слайда.
(Слайд 7)
Учитель: Подтвердились ли прогнозируемые нами свойства азотной кислоты, и если они проявились, чем они обусловлены? Изменяются ли степени окисления элементов в этих реакциях?
Учащиеся: Азотная кислота в растворе проявляет свойства, общие со свойствами других кислот, эти свойства – кислотные свойства – обусловлены катионами водорода, в этих реакциях степени окисления элементов не меняются (записывают вывод в рабочий лист).
(Слайд 8)
Учитель: С какими веществами мы не провели исследования свойств азотной кислоты, общих со свойствами другими кислот?
Учащиеся: С металлами.
Учитель: Оказывается, азотная кислота взаимодействует с металлами иначе, чем большинство других кислот, и в этих реакциях проявляются другие – некислотные – свойства азотной кислоты. Какие другие свойства, по вашему мнению, может проявлять азотная кислота и почему?
Учащиеся: Азотная кислота должна проявлять окислительные свойства, так как степень окисления азота в азотной кислоте очень высокая +5.
Учитель: Вы уже обратили внимание на непрочность, нестабильность концентрированной азотной кислоты. Составьте уравнение реакции разложения азотной кислоты; подумайте, почему концентрированная азотная кислота часто имеет буро-желтый цвет?
Учащиеся работают с учебником, уточняют уравнение реакции разложения азотной кислоты, выясняют, что при разложении азотной кислоты выделяется газообразный оксид азота (IV) бурого цвета, окрашивающий ее в соответствующий цвет; записывают уравнение реакции в рабочий лист.
Учитель: Рассмотрим, как взаимодействуют растворы большинства кислот с металлами.
(Слайд 9)
Какой элемент является окислителем в реакциях взаимодействия растворов большинства кислот с металлами?
Учащиеся: водород.
Учитель: Исследуем особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами (проводит демонстрационные опыты взаимодействия концентрированной и разбавленной азотной кислоты с медью (под тягой), объясняет алгоритм составления уравнения реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами).
(Слайд 10)
Учащиеся работают с учебником, выявляют факторы, влияющие на протекание реакций взаимодействия азотной кислоты с металлами, делают выводы о носителе окислительных свойств в молекуле азотной кислоты и возможных продуктах реакции.
Учитель обобщает знания учащихся о продуктах реакции восстановления азотной кислоты в реакциях с металлами.
(Слайд 11)
Учащиеся выполняют упражнение, заполняя пропуски в тексте (Приложение 2):
Концентрированная и разбавленная азотная кислота могут взаимодействовать с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений металлов _____ и _________ водорода (кроме_______________). При взаимодействии концентрированной и разбавленной азотной кислоты с металлами, как правило, водород_________________, а образуются ______________, ______________ и _________________________________, состав которых зависит от __________________ кислоты,___________________ металла и________________.
(Слайд 12)
Учитель предлагает учащимся самостоятельно закончить уравнение реакции взаимодействия разбавленной азотной кислоты с медью (с составлением схемы электронного баланса и указанием окислителя и восстановителя в данной реакции).
Учитель: При взаимодействии азотной кислоты с металлами и неметаллами в каждой конкретной реакции может выделиться несколько азотсодержащих продуктов, но обычно один из них преобладающий, именно его формулу записывают в уравнение реакции. Необходимо также знать, как разбавленная и концентрированная азотная кислота взаимодействует с каждым конкретным металлом.
Учащиеся работают с учебником, заполняют таблицу (Приложение 1), выявляют, что окислителями в концентрированной азотной кислоте являются ее молекулы, а в разбавленной – нитрат-ионы, проверяют правильность заполнения таблицы.
(Слайд 13)
Учащиеся делают вывод, что окислительные свойства азотной кислоты обусловлены высшей степенью окисления азота +5.
Учитель: В каких цистернах можно перевозить концентрированную азотную кислоту?
Учащиеся: Концентрированную азотную кислоту можно перевозить в железных (стальных) или алюминиевых цистернах, т.к. при обычных условиях железо и алюминий пассивируются концентрированной азотной кислотой.
Учитель: Можно ли растворить в азотной кислоте при каких-либо условиях золото или платину?
Только смесь концентрированной азотной и концентрированной соляной кислот в соотношении 1:3, называемая «царской водкой», действует на указанные металлы, растворяя их.
(Слайд 14)
Этим свойством «царской водки» воспользовался однажды известный датский ученый лауреат Нобелевской премии Нильс Бор. В 1943 году, спасаясь от гитлеровских оккупантов, он вынужден был покинуть Копенгаген. Не рискуя взять с собой золотую нобелевскую медаль, он растворил ее в «царской водке», а колбу с полученным раствором спрятал в своей лаборатории. Вернувшись после освобождения Дании домой, ученый химическим путем выделил золото из раствора и заказал из него такую же медаль, как прежняя.
(Слайд 15)
Учитель: Азотная кислота, как разбавленная, так и концентрированная, может окислять и неметаллы, как правило, до соответствующих высших кислородсодержащих кислот, при этом также образуется вода и третий азотсодержащий продукт: концентрированная азотная кислота выделяет оксид азота (IV), разбавленная азотная кислота – оксид азота (II). Используя учебник, составьте уравнение реакции взаимодействия концентрированной азотной кислоты с фосфором (учащиеся выполняют задание, оформляя записи в рабочем листе).
Учитель: может ли азотная кислота реагировать с органическими веществами? Найдите ответ в учебнике.
Учащиеся: Азотная кислота, особенно концентрированная, окисляет органические вещества. Скипидар воспламеняется в азотной кислоте при обычных условиях. Животные и растительные ткани при действии на них азотной кислоты быстро разрушаются.
Учитель проводит демонстрационный опыт воспламенения скипидара в концентрированной азотной кислоте (под тягой).
Учитель: Особое свойство азотной кислоты – нитрование органических веществ. Азотная кислота оставляет на коже желтые пятна вследствие нитрования белков. Нитрованием глицерина получено взрывчатое вещество – нитроглицерин, которое является также и лекарственным средством. Нитрование органических веществ широко применятся в химической промышленности.
Рассмотрим способы получения азотной кислоты, ее применение.
Учащиеся самостоятельно работают с учебником, заполняют в рабочем листе графы таблицы «лабораторный и промышленный способы получения азотной кислоты», используя предложенную цепь превращения веществ; заполняют схему применения азотной кислоты.
(Слайды 16, 17)
Учащиеся выполняют упражнения на закрепление полученных знаний.
(Слайды 18, 19, 20)
Учитель предлагает учащимся озвучить возможные версии окончания сказки об азотной кислоте.
Учащийся: Азотная кислота выросла и превратилась в красивую стройную девушку с рыжими волосами и сложным характером: она стала въедливой и «острой на язычок». Непросто окружающим общаться с ней. Но азотная кислота – очень «ответственная» кислота, всю свою жизнь она верой и правдой служит людям.
Учитель: Ваше домашнее задание – п.25 (стр. 122-127), упр.5 стр.129, подготовка сообщения «Азотная кислота в природе, ее экологическое значение».
Подведем итоги урока: Чем же удивительна азотная кислота? Что нового мы узнали о ней?
Учащиеся: Азотная кислота – очень сильный окислитель, это ее свойство связано с составом и строением, широко используется человеком в промышленности.
Учитель: Урок наш познавательный на этом закончить должны мы, желаю всем обязательно отличных успехов по химии. Спасибо за работу на уроке.
Литература:
- Н.Е.Кузнецова, И.М.Титова, Н.Н.Гара. Химия. Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений. М. «Вентана-Граф» 2010
- Г.И.Грученко. Опорные конспекты по теме «Азот». Химия. Первое сентября. № 11– 2005
- С.И.Венецкий. Рассказы о металлах. М. Металлургия.1979.
- О.Р.Валединская. Экологическая химия азота. Библиотечка «Первого сентября» Серия «Химия». Выпуск 2(8). М. Чистые пруды. 2006
- Г.В.Нижельская. Азотная кислота. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» 2010-2011