Открытый урок по химии

Тема урока: «Общая характеристика элементов V А группы.

Азот , фосфор и их соединения».

Цель урока: формирование знаний о строении и свойствах азота и фосфора, как о химическом элементе и простом веществе.

Методическая цель : использование методики интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала ( В.Ф.Шаталова) с применением парной и групповой деятельности студентов на уроке.

Задачи урока:
Образовательные:

• формировать умение давать сравнительную характеристику элементов с помощью периодической системы Д.И,Менделеева ;

• углубить знания о понятии аллотропия ( на примере аллотропных модификаций фосфора).

Развивающие:

• совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций;

• Формировать навыки работы с дополнительным источником информации (реферат).

Воспитательные:

• воспитывать у ребят умение правильно организовывать рабочее время на уроке;

• формировать устойчивую , положительную мотивацию к изучению химии.

Оборудование:
ПСХЭ, компьютер, мультимедийный проектор.

Тип урока: комбинированный.

Формы организации учебной деятельности:

1. самостоятельная работа с текстом;

2. фронтальная;

3. сообщения учащихся (индивидуальная);

4. работа в парах, группах.

Методы обучения. Методы организации учебной деятельности:

1. словесные (эвристическая беседа),

2. наглядные (слайд-презентация опорных конспектов, видеофрагмент) на основе познавательной деятельности.

3. интерактивные

Педагогические приемы:

1. учебно-организационные (определение цели и задачи урока, создание благоприятных условий деятельности);

2. учебно - информационные (беседа, постановка проблемы, ее обсуждение, работа с рефератом);

3. учебно - интеллектуальные (восприятие, осмысление, запоминание информации, мотивация деятельности).

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

-Здравствуйте ребята! Рада всех приветствовать на уроке химии. Я прочитаю вам загадки и вы поймёте, о чём пойдёт речь на уроке.

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

Я светоносный элемент.
Я спичку вам зажгу в момент.
Сожгут меня - и под водой
Оксид мой станет кислотой. (фосфор)

Работа с таблицей Д,И.Менделеева

• В какой группе находятся эти элементы?

• Сформулируйте тему урока - высказывания студентов

Откроем тетрадь : запишем число и тему урока.

Обращение к группе:

Какие этапы на уроке будут рассмотрены ?- ответы ( предположения) студентов.

• Исторические открытия;
  Строение-свойства;

• Распространение в природе;

• Физические свойства;

• Применение;

• Круговорот в природе;

2. Актуализация учебного материла.

Повторение пройденного материала.
Буквенный тест ( за правильный ответ 1 балл)
Задание: выберите букву, соответствующую правильному ответу, и прочтите фразу-напутствие на сегодняшний урок.
1. Где расположены химические элементы - неметаллы в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева:
У) в главных подгруппах;
Ф) в побочных подгруппах;
Х) в главных и побочных подгруппах?
2. Содержание в земной коре углерода и кремния:
Г) 0,00056% и 0,0035%
Д) 0,087% и 25,8%
E) 0,0018% и 45,4% ?
3. При нагревании без доступа воздуха из древесины и каменного угля , а также при крекинге метана можно получить …. ?
А) углерод
Б) кремний
В) сера?
4. Молекула аллотропного видоизменения кислорода - озона:
Х) одноатомна
Ц) двухатомная
Ч) трехатомна ?
5. Какой вид химической связи в простых веществах, образованных атомами неметаллов ( например О₂, N₂ , CI₂ ):
Ж) ковалентная полярная
З) ионная
И) ковалентная неполярная?
6. У этого элемента можно выделить две разновидности : кристаллическую и пластическую:
А) кремний
Б) кислород
В) сера?
7. Какую степень окисления имеет азот в соединении HNO₃:
П) +3
Р) +5
С) -3?
8. Вид гибридизации у графита:
А) sp²
Б) sp
В) sp³?
9. Формулы угарного и углекислого газа соответственно:
А) СО₂ и СО₃
Б) СО и СО₂
В) СО₃ и СО₂ ?
10. При разложении нитрата натрия получают :
Н) азот
О) кислород
П) натрий?
11. При нагревании графита в атмосфере гелия получают:
Р) алмаз
C) графит
T) фуллерит?
12. Какая из перечисленных кислот самая сильная:
Е) HClO₄
Ж) H₂SO₄
З) H₃PO₄?
13.С каким настроением Вы пришли на урок:
!) хорошим
•) плохим
?) отвратительным?

Ответ: УДАЧИ В РАБОТЕ!

3. Изучение нового материала.

-Сегодня на уроке при изучении элементов VА группы (азота и фосфора) мы будем составлять кластер, он нам поможет в конце урока подвести итог нашей работы..

-Запишем первый элемент схемы кластера: ( точный правильный ответ 2 балла)

Работа ( в парах) с дополнительной литературой( приложение) по плану :

1. Открытие азота

2. Открытие фосфора

3. Строение - свойства азота

4. Строение- свойства фосфора

5. Распространение в природе азот

6. Распространение в природе фосфора

7. Физические свойства азота

8. Физические свойства фосфора

9. Применение азота

10. Применение фосфора

11. Круговорот в природе :

2этап

Химические свойства и применение ( работа по группам)

1 и 2 группа : цепочка превращения:

N₂ → NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃ → Ba(NO₃)₂ → HNO₃ → AgNO₃→ NO₂
3 и 4 группа : цепочка превращения:

Р → Са₃Р₂ → РН₃ →Р₄О₁₀ → HРO₃→Н₃РО₄ → Са(Н₂РО₄)₂ → Са₃(РО₄)₂ →CaSiO₃

Цепочки превращения записаны на двух досках, участники команд должны записать уравнения реакций ( та группа которая запишет больше правильных реакций получает дополнительный балл к оценке за урок)

В конце урока кластер имеет вид :

Нахождение в природе

Исторические открытия

Физические свойства

Азот фосфор

Строение атомов

Простые вещества

Химические элементы

применение

4. Первичное закрепление материала

Проверочный тест:

№

1 вариант

2 вариант

1

Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме фосфора

1. 2 , 8 , 3

2. 2 , 5

3. 2 , 8 , 5

4. 2 , 8, 8, 5

Число электронов на внешнем уровне у атома азота равно…

1. 2

2. 3

3. 4

4. 5

2

Формула высшего оксида азота - ….

1. N₂O

2. NO

3. N₂O₃

4. NO₂

5. N₂O₅

Высшая степень окисления фосфора равна…

1. +1

2. +2

3. +3

4. +4

5. +5

3

Свойства , характерные для простого вещества - азота …

1. Хорошо растворяется в воде

2. При н.у. - инертное вещество

3. Является металлом

4. Тяжелее воздуха

Какие утверждения относятся к простому веществу - азоту?

1. Содержится в воздухе

2. В воде хорошо растворим

3. При н.у. - реагирует с кислородом

4. Легко усваивается растениями

4

Низкая степень окисления азота равна ..

1. -1

2. -2

3. -3

4. 0

Отрицательная степень окисления у азота в соединении…..

1. N₂

2. KNO₃

3. NH₃

4. NO₂

5

Формула , соответствующая водородному соединению фосфора

1. РН

2. РН₂

3. РН₃

4. РН₄

В соединении NO₂ степень окисления азота ….

1. +1

2. +2

3. -2

4. +4

Ответ: 1 вариант - С, Е, В, С, С 2 вариант - D, Е, А, С, Д

5. Итог урока .

-Итак, ребята, наш урок заканчивается и я хочу отметить, что вы сегодня хорошо поработали.
- Достигли ли мы цели урока? Используя кластер ответьте на поставленный вопрос.

Выставление оценок за урок.

• 15-13 бал. - оценка «5»

• 12-10 бал.- оценка «4»

• 9- 7 бал. - оценка «3»

• 6-0 бал.- оценка «2»

6. Рефлексия.

-Заканчивая урок, продолжите фразу: «Уходя с урока, я хочу сказать…»
по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске:

• сегодня я узнал…

• было интересно…

• было трудно…

• я выполнял задания…

• я понял, что…

• теперь я могу…

• я почувствовал, что…

• я приобрел…

• я научился…

• у меня получилось …

• я смог…

• я попробую…

• меня удивило…

• урок дал мне для жизни…

• мне захотелось…

7. Домашнее задание .

глава 8 §8.8-8.14 ( Нурахметов Н.Н. , химия , учебник для 10 класса);

составить сравнительную таблицу.

Вопросы и упражнения : стр 247 №1; стр 253 №9 и ответить на устные вопросы.

Приложение .

История открытия

Британский физик и химик Генри Кавендиш получил азот из воздуха (1777г.), пропуская последний через раскаленный уголь, а затем через раствор щелочи для поглощения углекислоты.

Британский естествоиспытатель Д. Пристли практически одновременно с Г.Кавендишем проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород воздуха и удалял полученный углекислый газ, то есть также получал азот. Но будучи сторонником господствующей в те времена теории флогистона, совершенно неверно истолковал полученные результаты : по его мнению, процесс был противоположным - не кислород удалялся из газовой смеси, а наоборот, в результате обжига воздух насыщался флогистоном; оставшийся воздух (азот) он и назвал насыщенным флогистоном, то есть флогистированным.

Официальной датой открытия азота считается 1772 год, однако еще в 1770 г. швед, помощник аптекаря Карл Вильгельм Шееле, будущий академик, выделил азот из «сгоревшего воздуха», но не сообщил об этом. Лишь в 1777 г. в труде «Химический трактат о воздухе и огне» Шееле описал получение и свойства «огненного воздуха» и указал, что атмосферный воздух состоит из двух «видов воздуха»: «огненного» - кислорода и «флогистированного» - азота.

В 1772 г. английский физик и химик Д. Резерфорд, сжигая фосфор и другие вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после сгорания газ, названный им "удушливым воздухом", не поддерживает дыхания и горения. Резерфорд описал этот газ (названный позже в 1787 г. Антуаном Лавуазье «азотом») как простое вещество, опубликовав магистерскую диссертацию, где указал основные свойства азота (не реагирует со щелочами, не поддерживает горения, непригоден для дыхания). Именно Даниэль Резерфорд и считается первооткрывателем азота.

Первым в свободном состоянии фосфор, названный сначала «холодным огнём», получил в 1669г. гамбургский алхимик Хеннинг Бранд. В поисках «философского камня» он прокалил в закрытом сосуде сухой остаток от выпаривания мочи с речным песком и древесным углем. После прокаливания сосуд c реагентами начал светиться в темноте белым светом, на чем Бранд сразу же стал наживаться.

Хотя Бранд держал в строгом секрете свое открытие фосфора (от греч.- «свет» и «несу», т. е. светоносца), о секрете узнал некто Кункель, служивший в то время алхимиком и тайным камердинером у саксонского курфюрста. Кункелю удалось самому приготовить фосфор способом, близким к способу Бранда, и в отличие от последнего он широко рекламировал фосфор, умалчивая, однако, о секрете его изготовления. Это происходило в 70-х годах XVII в.

В третий раз фосфор открыл английский физик, химик и философ Роберт Бойль в 1680 г., который опубликовал данные о свойствах фосфора в статье «Способ приготовления фосфора из человеческой мочи», датированной 14 октября 1680 года . Это сообщение было опубликовано только через 12 лет, уже после смерти Бойля в 1693 году.

Усовершенствованный способ получения фосфора опубликовал в 1743 г. немецкий химик и металлург, член Берлинской академии наук Андреас Сигизмунд Маргграф. Фосфор, как малоисследованное и очень дорогое вещество , заинтересовал ученого (в Амстердаме в 1730г. 31 г фосфора стоил 80 золотых рублей). Маргграф разработал более усовершенствованный и дешевый способ получения фосфора из мочи с применением фосгенита (редкий коллекционный минерал группы карбонатов, карбонат свинца), песка и угля, чем положил конец «фосфорной спекуляции».

Строение- свойства.

Азот - элемент 2-го периода главной подгруппы V группы, порядковый номер 7, атомная масса равна 14. В ядре атома азота находятся 7 протонов и 7 нейтронов, общее число электронов так же 7. Эти электроны расположены на двух энергетических уровнях следующим образом : 1s² 2s²2p³ . Валентные электроны располагаются в квантовых ячейках. Азот в соединениях трехвалентен, в основном состоянии степени окисления азота -3, 0, +3. Из -за отсутствия d-орбитали у атома азота , при образовании химических связей один электрон с 2 s-орбитали смещается к более электроотрицательному элементу , при этом азот проявляет степень окисления +1, +2, +3, +4, +5. Азот имеет ковалентно неполярную связь и молекулярно кристаллическую решетку. Природный азот состоит из двух стабильных изотопов: ¹⁴N - 99,635 % и ¹⁵N - 0,365 %.

Фосфор - элемент 3-го периода главной подгруппы V группы, порядковый номер 15, атомная масса равна 31. В ядре атома фосфора содержится 15 протонов и 16 нейтронов, общее число электронов 15. Эти электроны распределены по трем энергетических уровнях следующим образом : 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p³. Валентные электроны располагаются в квантовых ячейках. Фосфор в соединениях проявляет валентности III и V, степени окисления фосфора -3, 0,+3, +5, реже +1 и +4. Фосфор встречается в трех аллотропных видоизменениях: белый(желтый) , красный и черный.

Распространение азота в природе
Среди всех элементов, образующих земной шар, один азот (если не считать инертных газов) как бы избегает образовывать химические соединения и входит в состав земного шара преимущественно в свободном виде. А так как азот в свободном состоянии - газ, основная его масса сосредоточена в газовой оболочке той сложной химической системы, которую представляет собой земной шар, - в его атмосфере. Атмосфера более чем на 78,1 массовых долей, % состоит из газообразного азота. Связанный азот образует минералы в форме нитратов: чилийская, индийская и норвежская селитры. Азот в форме сложных органических производных входит в состав белков, в связанном виде содержится в нефти каменных углях .Молекула азота является самой устойчивой формой его существования, чем обусловлена так называемая проблема связанного азота. Потребление связанного азота растениями и животными приводит к обеднению окружающей среды соединениями азота. Этот дефицит должен восполняться искусственным путем, поскольку естественное пополнение запасов связанного азота (грозы, деятельность азотобактерий и т. п.) не компенсирует его потери.

Распространение фосфора в природе.

Фосфор встречается в природе почти исключительно в виде солей фосфорной кислоты, главным образом фосфорита и апатита. Лишь в отдельных местах встречаются фосфаты железа, алюминия. Соединения фосфорной кислоты составляют существенную часть растительных и животных организмов. Часть фосфорной кислоты связана в них в виде органических соединений, например, в желтке яйца и в веществе мозга − в форме лецитинов; частично же в виде гидраксилапатита или карбонат-апатита , она входит в состав основного вещества костей.

Зубная эмаль не содержит, как предполагали ранее, преимущественно фторапатит, но состав ее неорганического вещества, что было показано позднейшими исследованиями, в основном такой же, как и остальных костей. Большая прочность зубной эмали объясняется тем, что гидроксил- или карбонатапатит в ней присутствует в сравнительно более крупно-кристаллическом состоянии .Экскременты человека и животных также богаты фосфорной кислотой (около 40 % зольного остатка). Экскременты животных минувших эпох, находимые в окаменелом виде, так называемые копролиты, состоят почти из чистого фосфата кальция (гидроксилапатита).

Физические свойства

Азот - газ без цвета и запаха. Точка кипения жидкого азота -195,8 град. С, точка плавления твердого азота -210,5 град. С. Твердый азот получается в виде порошка и в виде льда. Азот плохо растворим в воде и органических растворителях. В 1 л воды при 0 град. С растворяется всего 23,6 см3 азота. 1 л азота при нормальных условиях весит 1,2505 г.

Элементарный Фосфор существует в виде нескольких аллотропических модификаций, главные из которых - белая, красная и черная.

Белый Фосфор - воскообразное, прозрачное вещество с характерным запахом, образуется при конденсации паров Фосфора. Белый Фосфор в присутствии примесей - следов красного Фосфора, мышьяка, железа - окрашен в желтый цвет .Белый Фосфор ядовит: на воздухе при температуре около 40 °С самовоспламеняется, поэтому его следует хранить под водой .Нагреванием белого Фосфора без доступа воздуха при 250-300 °С в течение нескольких часов получают красный Фосфор. Красный Фосфор на воздухе не самовоспламеняется, вплоть до температуры 240-250 °С, но самовоспламеняется при трении или ударе; нерастворим в воде, а также в бензоле, сероуглероде и других, растворим в трибромиде Фосфора. При температуре возгонки красный Фосфор превращается в пар, при охлаждении которого образуется в основном белый Фосфор.

При нагревании белого Фосфора до 200-220 °С образуется черный Фосфор.

Черный Фосфор представляет собой кристаллы ромбической структуры .По внешнему виду черный Фосфор похож на графит. Черный Фосфор малоактивен, с трудом воспламеняется при поджигании, поэтому его можно безопасно подвергать механической обработке на воздухе.

Применение азота и фосфора.

Область применения азота очень велика - производство удобрений, взрывчатых

веществ, нашатырного спирта, который используют в медицине. Азотсодержащие

удобрения являются самыми ценными. К таким удобрениям относится аммиачная

селитра, мочевина, аммиак, натриевая селитра. Азот является неотъемлемой

часть белковых молекул, поэтому он и необходим растениям для нормального

роста и развития. Такое важное соединение азота с водородом, как аммиак,

используют в холодильных установках, аммиак, циркулируя по замкнутой системе

труб, при своем испарение отнимает большое количество теплоты. Калийная

селитра идет на производство дымного пороха, а порох используют в охотничьих

ружьях, для разведки рудных ископаемых, залегающих под землей. Без дымный

порох получают из пироксилина - сложного эфира целлюлозы и азотной кислоты.

Органические взрывчатые вещества на основе азота используют для прокладки

тоннелей в горах (тротил, нитроглицерин).

Красный фосфор в чистом виде применяют в спичечном производстве; в смеси с

толченым стеклом и клеем его наносят на боковые поверхности спичечной коробки.

Красный и белый фосфор используют при получении йодистоводородной и

бромистоводородной кислот. Фосфид цинка применяют для борьбы с грызунами. Белый фосфор используют в военном деле длязажигательных бомб, а также для дымообразующих снарядов, шашек и гранат, дающих дымовые завесы. Применение радиоактивного изотопа фосфора Р³² позволило по-новому осветить поведение фосфора в растениях, почве и удобрениях. Исключительная чувствительность определения радиоактивного фосфора дает возможность следить за ходом поступления в растения фосфатов, за их распределением и превращениями внутри растений. Чистую фосфорную кислоту используют в пищевой и фармацевтической промышленности. Техническая фосфорная кислота идет для окрашивания тканей, производства эмалей, зубных пломб, а также для производства фосфорных удобрений.