Методическая разработка конспекта урока по теме "Положение азота и фосфора в ПСХЭ, строение атомов. Азот: свойства. Применение"

Урок №33 химия 9 – А класс дата___________

9 – Б класс дата___________

Тема: «Положение азота и фосфора в ПСХЭ, строение атомов. Азот: свойства. Применение».

Цель урока: сформировать понятие об азоте, изучить строение атома азота, его окислительно-восстановительные свойства.

Задачи:

Обучающие. Рассмотреть строение атома азота, его положение в ПС. Изучить физические и химические свойства.

Развивающие. Создать условия для развития умений учащихся анализировать, обобщать, делать выводы, сравнивать.

Воспитывающие. Способствовать развитию навыков коммуникативного общения учащихся.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Методы: наглядные, частично-поисковые.

Формы работы: фронтальная, групповая, индивидуальная.

Средства обучения: периодическая система Д. И. Менделеева,

Ход урока.

1. Орг. момент.

 Я Вас приветствую. Очень рад нашей встрече.

1. Актуализация опорных знаний.

Сегодня мы будем изучать химический элемент, с которым связан не один «парадокс».  Он самый противоречивый. Про него говорят «безжизненный», и в то же время без него нет жизни. Его называют «источником танталовых мук человечества», элементом трагедий, войн и катастроф. Вот что он говорит о себе.

Предупреждаю вас заранее:
Я непригоден для дыхания!
Но все как будто бы не слышат
И постоянно мною дышат

О каком элементе идет речь? 
Может исследуем его и выясним полезный он или вредный? Ответить на эти вопросы нам поможет цель урока

Какие вопросы мы будем рассматривать? Что входит в характеристику элемента и вещества.

Цель: рассмотреть положение азота в таблице химических элементов, дать характеристику элементу Азот и простому веществу Азот.

План характеристики:

Положение Азота и фосфора в периодической таблице химических элементов.

Строение атома и молекулы.

Нахождение в природе.

Получение.

Физические свойства.

Химические свойства.

Применение.

Проблемные вопросы

1. Находясь в океане какого газа, растения страдают от его недостатка?

3. Почему символ урока – фасоль, горох.

Девиз:

Нет жизни без азота, ибо он является

составной частью белков.

Д.Н. Прянишников.

1. Изучение нового материала

История открытия азота

В 1772 г Генри Кавендиш из воздуха получил газ, который назвал удушливым (или мефитическим) воздухом. Кавендиш выделил азот, но не сумел понять, что это новое простое вещество. Сообщил об этом опыте Джозефу Пристли. Интересен тот факт, что он сумел связать азот с кислородом при помощи разрядов электрического тока.

Джозеф Пристли также получал азот, однако назвал его флогистированным. Пристли, хотя и смог выделить азот, не сумел понять сути своего открытия, поэтому и не считается первооткрывателем азота.

Одновременно схожие эксперименты с тем же результатом проводил и Карл Шееле.

В 1772 г. азот (под названием «испорченного воздуха») как простое вещество описал Даниэль Резерфорд, основные свойства азота (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, непригоден для дыхания). Именно Даниэль Резерфорд и считается первооткрывателем азота. Однако и Резерфорд был сторонником флогистонной теории, поэтому также не смог понять, что же он выделил. Таким образом, чётко определить первооткрывателя азота невозможно.

Название «азо́т» (фр.. azote, от др.греч. ἄζωτος — безжизненный), предложил в 1787 г. Антуан Лавуазье, так как азот не поддерживает ни горения, ни дыхания. Это свойство и сочли наиболее важным. Хотя впоследствии выяснилось, что азот, наоборот, крайне необходим для всех живых существ.

На латыни азот называется nitrogenium, то есть «рождающий селитру», отсюда символ N. Это название во французской форме nitrogène предложил французский химик Ж. Шапталь в 1790 г.

Но почему символ азота – N, если первая буква названия «а»? Дело в том, что название «азот» сохранилось только в русском и французском языках, а англоязычные ученые называют азот Nitrogen, от латинского названия Nitrogenium, что означает «рождающий селитру». 
Название прошло путь от «безжизненного» до «рождающего». Слово Nitrogenium пытались перевести на русский, и азот называли селитротвором, но название не прижилось, в 1824 г. вернулись к термину «азот». 
Многочисленные названия: нечистый газ, удушливый газ, септон, испорченный воздух, огорюченный воздух, селитрород, гнилотвор, смертельный газ, нитроген и др

В наше время применение к азоту прилагательного «безжизненный» звучит парадоксально, ведь основу жизни на Земле составляют соединения, в которые входит азот. Этот «безжизненным» элемент, входящий в состав белков – носителей жизни? Из них построены ткани человеческого организма, белки входят в состав клеток животных и растений, причем в значительных количествах. Содержание элемента азота в организме при массе тела 70 кг – 1,8 кг, в мышечной ткани его – 7,2 %, в костной ткани – 4,3 %. 
В атмосфере Земли этого газа содержится 78,09 % по объему или 75,6 % по массе. Над каждым гектаром земной поверхности «висят» 8 тысяч тонн азота. Из природных минералов, содержащих связанный азот, наиболее известна чилийская селитра – NaNO₃ иKNO₃ в Индии. 

Положение элементов подгруппы азота в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Азот N и фосфор Р являются представителями элементов VA-группы периодической системы химических элементов.

Кроме них, в той же группе расположен еще один неметалл — мышьяк As, а также сурьма Sb и висмут Bi, которые относят к металлам.

Свойства атомов элементов VA-группы, а также свойства их простых веществ и соединений закономерно изменяются с ростом атомного номера: неметаллические свойства ослабевают, металлические — усиливаются.

Азот в природе.

Природный азот состоит из двух стабильных изотопов 14N — 99,635 % и 15N — 0,365 %.

Искусственно получены четырнадцать радиоактивных изотопов азота с массовыми числами от 10 до 13 и от 16 до 25. Все они являются очень короткоживущими изотопами.

Азот в форме двухатомных молекул составляет большую часть атмосферы Земли, где его содержание составляет 75,6 % (по массе) или 78,084 % (по объёму), то есть около 3,87·1015 т.

Содержание азота в земной коре, по данным разных авторов, составляет (0,7—1,5)·1015 т. Главным источником азота служит верхняя часть мантии, откуда он поступает в другие оболочки Земли с извержениями вулканов.

Масса растворённого в гидросфере составляет около 2·1013 т, кроме того, примерно 7·1011 т азота содержатся в гидросфере в виде соединений

В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитра», норвежская, индийская селитры.

Азот – составная часть белковых молекул

Азот — один из самых распространённых элементов на Земле. Вне пределов Земли азот обнаружен в газовых туманностях, солнечной атмосфере, на Уране, Нептуне, межзвёздном пространстве и др. Атмосферы спутников Титан, Тритон и карликовой планеты Плутон тоже в основном состоит из азота. Азот — четвёртый по распространённости элемент Солнечной системы (после водорода, гелия и кислорода)

Характеристика строения атомов Азота и Фосфора

Мозговой штурм.

Задание 1. Характеристика атома Азота

Азот – элемент V группы, главной подгруппы, 2-го периода. Его порядковый номер – 7, относительная атомная масса – 14. Число электронов в атоме – 7, число протонов в ядре – 7, число нейтронов в ядре – 7.

Схема строения атома: +7, 2е, 5е. Электронная схема: 1s22s22p3.

Электронно-графическая схема: 
Атом азота имеет три неспаренных электрона на 2р-подуровне. На внешнем электронном слое у атомов элементов VA-группы имеется по пять электронов. Следовательно, им необходимо три электронов до завершения этого слоя.

Максимальная степень окисления +5 с кислородом N₂O₅ HNO₃

минимальная -3 с металлами и водородом H₃N Mg₃N₂
Степени окисления азота в соединениях: –3, 0,+1, +2, +3, +4, +5. 
Азот, единственный х,э. этой подгруппы, проявляющий степень окисления +2  и +4. Причина этого заключается в строении атома азота. Электроны, находящиеся на последнем  энергетическом уровне в атоме азота, не могут распариваться.

С увеличением порядкового номера, увеличивается радиус атомов, электроотрицательность уменьшается, способность присоединять эл. – уменьшается. Способность к присоединению электронов выражена значительно слабее, по сравнению с халькогенами и галогенами. Уменьшается неМеталический характер, усиливаются Ме свойства: N- неметалл P- неметалл, As-неметалл, Sb-полуметалл, Bi-амфотерный металл.

Задание 2. Составьте формулы соединений азот как окислителя и как восстановителя. , в помощь ПСХЭ

Азот окислитель: KN, BaN, AlN, HN

Азот восстановитель: NO, NO, NO, NO, NO

Ответы: K ₃N, Ba ₃N₂; AlN, H ₃N

N ₂O, NO, N ₂O₃, NO₂, N ₂O₅.

Получение азота. Работа с учебником. Прочитать и рассказать о получении азота.

Строение молекулы азота.

Азот. Молекула свободного азота двухатомна, cвязь между атомами тройная, ковалентная неполярная: N₂

N + N N ::: N N≡N

Задание 3. Составьте характеристику физических свойств азота.

Азот — бесцветный газ, не имеющий запаха, не ядовит, мало растворим в воде. При температуре в −209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снега. 

Химические свойства Азота

Азот – окислитель.

При взаимодействии азота с металлами и водородом азот принимает 3 электрона.

В обычных условиях азот взаимодействует лишь с литием

 6Li+N₂ = 2Li₃N  (нитрид лития)

С натрием, магнием, кальцием реакция идет при нагревании:  

 3Ca+N_{2 =}  Ca₃N₂   (нитрид кальция).

Работа у доски: составьте уравнение взаимодействия магния с азотом

3Mg+ N₂ = Mg₃N₂

С водородом азот взаимодействует при нагревании, повышении давлении в присутствии катализатора:          Рt ,  N₂+3H₂  = 2NH₃

Азот восстановитель

Из свободных неметаллов азот соединяется лишь с кислородом, водородом, углеродом, бором. Успешно такие реакции идут только при весьма жестких условиях. t=20000C N₂+O₂= 2NО

Применение Азота.

Просмотр видео о золотом напылении из нитрида титана и металлорежущих инструментах из нитрида бора.

Задание 4. 1 вариант Составьте уравнение реакции получения нитрида титана, отметьте окислитель и восстановитель

2 вариант Составьте уравнение реакции получения нитрида бора, отметьте окислитель и восстановитель

Применение. стр 82 Просмотр видео о свойствах жидкого азота

Большинство организмов используют азот в виде соединений (т.е. связанный), а содержащийся в воздухе молекулярный азот действительно практически инертен. В природе разрыв тройной связи между атомами азота происходит во время грозовых разрядов: при этом образуются первоначально оксиды азота, а затем и слабоконцентрированная азотная кислота (оксиды азота соединяются с каплями дождя). Это – путь связывания азота в природе и попадания его в почву. 

Почему символом урока выбраны горох и фасоль?

Другой путь введения азота в почву выработала также сама природа – на корнях бобовых культур образуются клубеньки, содержащие микроорганизмы, фиксирующие газообразный азот. 

1. Проверка и закрепление полученных знаний

Задание 6. Выполните одно из заданий на выбор.

Выпишите в две строчки ответы, относящиеся к азоту и сероводороду.

• Газ без цвета , вкуса и запаха

• Молекула двухатомна

• Содержание в воздухе 78 %

• Газ бесцветный, тяжелее воздуха

• Получают в промышленности – из жидкого воздуха.

• Образуется при разложении животных и растений

• Химически малоактивен

• Сильный восстановитель, сам легко окисляется

• Является составной частью белков

• Участвует в круговороте веществ в природе

• Имеет запах «тухлых яиц»

Ответ: H₂ S 4, 6, 8, 9, 11 N₂ 1, 2, 3, 5, 7, 8, 10.

Вставьте пропущенные слова в утверждениях.

• Азот – химический элемент ………….. группы ……………… подгруппы

• На внешнем энергетическом уровне азота ………….электронов.

• В ходе химической реакции азот может являться и ………….., и …………………...

• Максимальная степень окисления азота ………………

Опыт Вулкан Запишите уравнение реакции разложения бихромата аммония, в результате которой получается оксид хрома (III)

1. Домашнее задание. §23 – читать, выучить понятия и свойства. Стр. 82 зад.№2, 3

2. Рефлексия. Предложите аргументы в пользу каждой версии

Азот – «безжизненный» Азот – главный элемент жизни