Geum.ru

Методическая разработка по химии Подгруппа азота

Вид материалаМетодическая разработка

Содержание


Этапы урока
Подобный материал:
1   2   3

Урок № 2

Тема урока: Химические свойства азота.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Цели урока:

Образовательная:
  1. создание условий для раскрытия особенностей взаимодействия азота с металлами, кислородом и водородом через обоснование инертности его молекул высокой прочностью связей;
  2. углубить и конкретизировать знания о закономерностях обратимых реакций;
  3. повторить сущность окислительно-восстановительных процессов.

Развивающая:
  1. создание условий для развития общеучебных умений и навыков как основы для формирования познавательной компетенции (анализ, сравнение, обобщение, выстраивание причинно-следственных связей на основе строения вещества);
  2. развитие речи.

Воспитательная:

создание условий для формирования химически-грамотного отношения к окружающей среде.

Оборудование: проекционное оборудование, видеозапись лабораторных опытов «Синтез аммиака», «Окисление азота».

Этапы урока
Деятельность учителя
Деятельность учащихся
Результат
  1. Организационный момент
Проверка готовности класса к уроку, приветствие учащихся.
Подготовка к уроку рабочего места: учебник, тетрадь, дневник, пишущие принадлежности; приветствие учителя.
Подготовка класса к уроку
  1. Ориентировочно- мотивационный этап.
1.Определить, о простом веществе азоте или химическом элементе азоте идёт речь в следующих утверждениях:

а) азот - бесцветный газ, без запаха и вкуса;

б) минимальная степень окисления азота равна-3;

в) в воде газообразный азот растворяется хуже кислорода;

г) в земной коре азота всего 0,04%;

д) в свободном состоянии азот существует в виде двухатомных молекул;

е) максимальная степень окисления азота равна +5;

ж) жидкий азот используют в медицине;

з) азот входит в состав растительных белков;

и) атомы азота содержат на внешнем энергетическом уровне 5 электронов;

к) над каждым гектаром земной поверхности постоянно «висят» 8000 т азота;

л) азот- третий элемент по электроотрицательности.
Определяют, в каком случае идёт речь о простом веществе азоте, а в каком о химическом элементе азоте.
Повторили физические свойства азота и свойства

Химического элемента азота.




2.В чём причина противоречия между высокой реакционной способностью элемента азота и инертностью молекулярного азота?
Возможные варианты ответов:

- в строении молекулы азота;

- в характере химической связи между атомами в молекуле;

-в механизме образования связи.






3.Кто объяснит инертность молекулы азота?
При образовании молекулы азота одиночные атомы связываются за счёт спаривания трёх неспаренных р- электронов от каждого из атомов азота. Это приводит к образованию устойчивой восьмиэлектронной конфигурации в молекуле азота, связи между атомами азота. Связь в молекуле N2 ковалентная неполярная, тройная, очень прочная.
Актуализация необходимых знаний.


  1. Операционно-исполнительский этап


3.1. Цель: создать условия для прогнозирования химических свойств.
Азот по электроотрицательности является третьим элементом (после фтора и кислорода). С какими элементами, образуя соединения, он будет проявлять минимальную степень окисления?

С теми, у которых значение электроотрицательности меньше. Это преимущественно металлы. Значит, с ними азот должен образовывать прочные соединения.



С какими элементами азот будет проявлять положительную степень окисления?

С более электроотрицательным (с кислородом и фтором).
Прогноз химических свойств.

Но в составе земной коры никаких нитридов не обнаруживается!!! Почему?
Возможно затруднение.



Помощь: представьте себе планету, в химическом составе которой преобладающим элементом является не кислород, а хлор. Могут ли в состав коры такой планеты войти бромиды и йодиды?
Нет, т.к. СI2 более активное вещество и вытеснил бы бром и йод из соединений.

СI2+ 2NaI = 2NaCI+I2



В таком же положении, в каком на нашей воображаемой планете оказались бы бром и йод, на земном шаре находится азот. Он недостаточно электроположителен, чтобы образовывать прочные соединения с господствующим у нас элементом- кислородом, и недостаточно электроотрицателен, чтобы конкурировать с кислородом в связывании с электроположительными элементами.

Итак, мы предполагаем, что азот будет взаимодействовать с металлами, с кислородом, фтором. А ещё?

Посмотрите на пересечение граф: Vгруппа и летучие водородные соединения
Азот будет взаимодействовать с водородом
Уточнённый прогноз химических свойств

3.2. Цель: создать условия для изучения химических свойств азота.



В тетради записывают тему урока «Химические свойства азота»,

1. Взаимодействие азота с металлами.




Уточняю, что при повышенной температуре азот взаимодействует со многими металлами, а при комнатной - только с литием.






Вывод: N2 проявляет окислительные свойства.

Дополнение: большинство нитридов металлов - механически, термически и химически стойкие соединения; это позволяет их использовать в качестве высокопрочных материалов.










2. Взаимодействие азота с неметаллами.

а) с кислородом.




Непосредственно реакцией соединения простых веществ может быть получен лишь NО(II), во всех других случаях существует практически непреодолимый энергетический барьер.

При каких условиях можно осуществить эту реакцию?

Требуется большая энергия, чтобы разрушить тройную связь, следовательно, при высоких температурах.



Запись демонстрационного опыта окисления азота.





Вывод: N2 проявляет восстановительные свойства.

Могут ли в природе образовываться оксиды азота?
Возражение: азот и кислород входят в состав воздуха, и азот не реагирует с таким активным окислителем, как кислород!




Дополнение: NO образуется при грозовом разряде в атмосфере. Статистика утверждает, что в атмосфере нашей планеты ежегодно вспыхивают три с лишним миллиарда молний. Мощность отдельных разрядов достигает 200 млн. киловатт, а воздух разогревается при этом (локально) до 20000К, хотя разряд молнии длится десятитысячную долю секунды. При такой чудовищной температуре молекулы азота и кислорода разрываются на атомы, которые активно и легко соединяются друг с другом, образуя молекулы NO. Молекулы NO быстро окисляются на воздухе до более стабильных молекул NO2 .


Выделяется бурый газ NO2.
Изучена реакция взаимодействия азота с кислородом.

Почему дождевая вода после грозы имеет кислотную среду?
Наверное, NO2 кислотный оксид, при его растворении в воде образуется кислота.



Какие превращения при этом происходят?
N2NONO2HNO3
Подготовка к изучению производства HNO3.

Почему экономически нецелесообразно связывание атмосферного азота путём взаимодействия с кислородом?
Реакция эндотермическая, требует больших затрат электроэнергии, выход

NO очень мал.



Такая простая реакция, если судить по уравнению реакции, не давалась в руки химикам на протяжении всего XIX века. В течение 120 лет предпринимались многократные попытки синтезировать аммиак. Однако они были неудачны вплоть до работ А. Ле Шателье, В.Нернста и Ф. Габера, которые перенесли случайные поиски в разряд систематических научных исследований, за что в 1918году удостоились Нобелевской премии. Открытие условий протекания этой реакции базируется на успехах теоретической химии - на учении о равновесии, кинетике и катализе.
Б) с водородом.
Вывод: N2 проявляет окислительные свойства.

Какие должны быть созданы условия, чтобы азот соединился с водородом?


Т.к. реакция гомогенная, экзотермическая, то смесь азота и водорода берут в соотношении 1:3, при обычных условиях, т.к. тепло выделяется.



Опыт показывает, что при обычных условиях реакция не идёт (используем запись лабораторного опыта синтеза аммиака).
Может, реакция каталитическая?
Подтверждаем записью опыта верность предположения.

В присутствии железа при повышенной температуре (400С) образуется аммиак.

Но при этих условиях образуется очень мало аммиака. Как бы долго азотооводородная смесь не соприкасалась с катализатором, содержание аммиака и газовой смеси не увеличивается. Почему?

Возможно, данная реакция обратимая? И равновесие смещено при данных условиях в сторону исходных веществ.






Верно. И правильно это уравнение записывать так:

Как сместить равновесие в сторону образования аммиака?
Т.к. реакция экзотермическая, то температуру нужно понижать, но не менее 400 С, иначе реакция не идёт.

Т.к. реакция идёт с уменьшением объёма, давление нужно повышать.
Изучена реакция взаимодействия азота с водородом.

На протяжении двух уроков мы изучали свойства азота.

Перечислите физические свойства.
Газ, без цвета, запаха и вкуса, малорастворим в воде, не ядовит, не поддерживает дыхания, горения, легче воздуха, инертен при обычных условиях. Сжижается при-196 С.




Перечислите химические свойства.
Взаимодействует с металлами, неметаллами.



2.3. Цель: создать условия для выделения свойств, имеющих практическую значимость и определения областей их применения.
Далее по предложению детей:

Называется область применения и выделяется свойство или наоборот.

Дополнение: азот - самый дешёвый из всех газов, химически инертных в обычных условиях. В химической технологии применяют для создания неокислительных сред, в лабораториях в атмосфере азота хранят легко окисляющиеся соединения. Выдающиеся произведения живописи иногда (при транспортировке) помещают в герметические футляры с азотом,- чтобы предохранить краски от влаги и химически активных компонентов воздуха.

Для создания инертных сред; свойство-инертность при обычных условиях.

Жидкий азот в медицине.






Различные металлы в расплавленном состоянии реагируют на присутствие азота по-разному. Медь инертна, поэтому изделия из меди часто сваривают в струе азота. Магний взаимодействует с азотом.

Насыщение азотом поверхности титана придаёт металлу большую прочность и износостойкость - на ней образуется очень прочный и химический инертный нитрид титана. Эта реакция идёт лишь при высоких температурах.
В металлургии, взаимодействие с металлами.


Для производства аммиака (взаимодействие с водородом), азотной кислоты, минеральных удобрений.
Определены области практического применения азота.




Как в промышленности получают азот?
Из воздуха, используя различие в температурах кипения азота и кислорода.






Как объяснить результаты опыта Дж.Рэлея, который установил, что масса 1 л азота, полученного из воздуха, равна 1,2565 г. В то время как масса 1л азота, полученного из аммиака, составляет 1,2507 г.

Помощь: вспомните состав воздуха.

Масса 0,0058 г, отличающая 1 л атмосферного азота от 1 л азота, полученного из аммиака,- это масса аргона.






3. Рефлексивно-оценочный этап.
Подвожу итоги урока, осуществляю обратную связь и выясняю отношение учащихся к уроку.

-Что помогло нам успешно изучить новый материал?
Умение мыслить, задавать вопросы и искать ответы, опираясь на ранее изученный материал.






Что нужно сделать, чтобы знания стали ещё более глубокими и прочными?
Закрепить.






записывайте домашнее задание:

Параграф 30, №4-3, 4-4(задачник)









Чья работа заслуживает оценки?



Учащиеся оценивают работу своих одноклассников, дают обоснование оценкам.