Конспект урока по Химии "Подгруппа азота" 9 класс

АЗОТ

Тема: подгруппа азота.

Тема урок: азот.

Цели. 

   1. Образовательная. Выявление и оценка степени овладения учащимися системой знаний об элементах и их соединениях на примере азота, а также применять полеченные знания на практике, структурировать информацию, выделять главное, решать нестандартные логические задачи.

   2. Развивающая. Развитие критического мышления, самостоятельности, обеспечение системности обучения.

   3. Воспитательная. Формирование коммуникативных навыков и навыков самоконтроля, правильной самооценки и чувства ответственности; повышение положительной мотивации учащихся путём постановки проблемных вопросов и их решения в ходе работы с тестовыми заданиями различной формы.

Тип урока. Комбинированный.

Основные формы ведения урока: рассказ, беседа, выполнение тестовых заданий, фронтальная работа учителя с классом, проблемная ситуация, демонстрация. Проблемно-дискуссионный, рефлексия.

Оборудование урока. Учебники, тетради рабочие, инструктивные карты, мультимедийная система, карточки с тестовыми заданиями. А также таблицы: 

       «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева,

       «Квалификация химических веществ»,

       «Круговорот азота в природе»,

       «Оксиды азота»,

       «Применение азота и его соединений»

       «Физические и химические свойства азота».

Ключевые слова: тесты, азот, соединения азота.

Ход урока. На доске. В начале урока учитель объявляет тему и цель урока, разъясняет порядок работы (3 мин.).

    Актуализация знаний, подготовка к изучению нового материала (10 мин.). 

    Для проведения урока класс заранее делится на группы по 5 человек (по числу тестовых заданий). В состав каждого варианта подбираются учащиеся с условно одинаковыми способностями (знаниями). В ходе урока учащиеся каждого варианта получают задания по мере своих возможностей. Химический кабинет делится примерно на 4 части. Учащиеся выполняют задания, составленные в разной форме, в том числе и тестовые по вариантам. Предлагается 4 варианта тестовых заданий по теме: «Азот». Задания разного уровня.



Информационный материал № 1.

    Знакомство человека с этим элементом состоялось несколько тысячелетий назад. Упоминания о сочащейся из горных пород коричневой либо чёрно-бурой маслянистой жидкости со специфическим запахом встречаются в трудах древних историков и географов – Геродота, Пиутарха, Страбона, Плиния старшего. Наибольшее широкое применение в древности нашли тяжёлые нефти – твёрдые либо вязкие вещества, которые сейчас называют асфальтами (битумами) и нефтью. Византийцы обстреливали вражеские корабли смесью нефти и серы как зажигательными снарядами. Это грязное оружие вошло в историю под названием «греческий огонь» или «каменное масло». В состав «греческого огня» входили: битум или нефть, а также неметалл – «Э». Этот неметалл в природе находится в свободном состоянии, не поддерживает дыхание и горение, входит в состав всех живых организмов.

    В атмосфере при грозовых разрядах с кислородом образует оксид (2), бесцветный газ. Азот, соединяясь с неметаллом – сера, образует нитрид. При комнатной температуре реагирует только с одним металлом – литием, образуя нитрид лития Li2N:

                                                                                                0               0                  +1   –3

                                                             6Li   +   N2   =   2Li3N

Нитриды других металлов получают при сильном нагревании:

                                                                                                                              t

                                                             3Mg   +   N2   =   Mg3N2

Нитриды – твёрдые, тугоплавкие вещества.



Информационный материал № 2.

    Химик синтезировал оранжево-жёлтые кристаллы нитрида неметалла Э4N4 и решил изучить его свойства. Поручив лаборанту растереть кристаллы в порошок, он ушёл по делам. А лаборант решил, что лучше всего растирать вещество ударами пестика. Недолго думая, он так и сделал. Раздался взрыв, а самого умельца обсыпало с ног до головы жёлтым порошком. Собрав этот порошок, лаборант скрыл от химика случай взрыва. Удивлённый химик обнаружил, что свойства нитрида ничем не отличаются от свойств исходного вещества «Э».

    Какие вещества в данном случае скрываются за символом «Э»?

    Ответ: «Э» – азот и сера. При ударе нитрид серы S4N4 распадается на серу и азот.



    Демонстрация видеофрагмента.



Вариант № 1

1. Электронное строение внешнего энергетического уровня атома азота:

      а) 3s23p6                   б) 3s23p4                        в) 2s22p6                      г) 2s22p3

2. Укажите наиболее характерные степени окисления азота в соединениях:

      а) –3,+3,+5              б) +2,+3,+6                  в) –3,+4,+5                  г) +2,+3,+4

3. Укажите число протонов в ядре атома азота

      а) 32                         б) 7                              в) 48                             г) 26

4. Какие свойства проявляет азот в химических реакциях с простыми веществами?

а) окислительные                       в) окислительные и восстановительные                                     

б) восстановительные                г) азон не вступает в реакцию с простыми веществами.

5. Азот является:    а) s – элементом;     б) p – элементом;       в) d– элементом;       г) f– элементом.    

Ключ к тестовым заданиям варианта № 1:        1. – г);         2. – а);       3. – б);       4. – в);         5. – 5).  



Вариант № 2

1. Укажите число нейтронов в ядре атома азота:

      а) 32                         б) 16                              в) 48                             г) 7

2. Азот проявляет высшую степень окисления в соединении:

      а) NH3                     б) HNO3                        в) NO                           г) NO2

3. Верно ли из следующих утверждений, что азот – газ?

      а) окрашен;        б) тяжелее воздуха;             в) имеет запах;             г) легче воздуха.

4. Азот не проявляет свойства восстановителя в реакции с:

      а) металлами;          б) водородом;                 в) кислородом;             г) кремнием.

5. Укажите правильную схему распределения электронов по энергетическим уровням для атома азота: 

      а) 2,2;                         б) 2,4;                              в) 2,6;                            г) 2,5.

Ключ к тестовым заданиям варианта № 2:        1. – г);         2. – б);       3. – г);       4. – в);         5. – г).  

Вариант № 3

1. Процесс отдачи электронов атомами называется:

а) окисление;   б) восстановление;   в) окисление-восстановление;    г) восстановление- окисление.

2. Какой из неметаллов широко используют в холодильных системах?

      а) жидкий азот;            б) сера;                    в) фосфор;                 г) углерод.

3. Этот неметалл называют «неподдерживающий жизнь»:

      а) С - углерод;        б) Р - фосфор;               в) S - сера;                г) N – азот.

4. Какой неметалл в больших количествах встречается:

  а) в натриевой силитре;  б) в калиевой силитре;   в) в литиевой силитре;   г) в цезиевой силитре.

5. Где расположен неметалл азот в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева?

     а) в первом периоде главной подгруппы первой группы;                                        

     б) во втором периоде побочной подгруппы второй группы;                             

     в) в четвёртом периоде главной подгруппы четвёртой группы;                           

     г) во втором периоде главной подгруппы пятой группы. 

Ключ к тестовым заданиям варианта № 3:        1. – а);         2. – а);       3. – г);       4. – б);         5. – г).  



Вариант № 4

1. Степень окисления –3 азот проявляет в соединении:

      а) NH3;                б) HNO3;                     в) NO;                          г) NO2.

2. Степень окисления +2 азот проявляет в соединении:

      а) NH3;                б) HNO3;                     в) NO;                          г) NO2.

3. Высшим оксидам азота соответствует:

      а) NH3;                б) HNO;                     в) NO2;                          г) N2O5.

 4. В «V А» группу не входит элемент:

      а)F-фтор;           б) N - азот;               в) P - фосфор;                 г) As - мышьяк.

5. Для азота не характерна валентность:

      а) I;                     б) II;                         в) IV;                                г) V                      д) III

Ключ к тестовым заданиям варианта № 4:        1. – а);         2. – в);       3. – г);       4. – а);         5. – а).



    По окончании отведённого времени учитель проводит обсуждение ответов, учащиеся осуществляют самопроверку своих работ.



    Изучению нового материала.

    Мы продолжаем изучение отдельных элементов периодической системы Д. И. Менделеева. И я не сомневаюсь в том, что вас ждут сегодня открытия, потому что, по словам Ж. Пиаже, «понять что либо – значит открыть новое». Урок посвящен одному из самых интересных элементов. Этот элемент известен с глубокой древности. В средние века он считался обязательной составной частью всех живых веществ.

    Строение и свойства азота, на основании положения в периодической системе Д. И. Менделеева, учащиеся изучают новый материал, решая предложенные учителем проблемные вопросы, сформулированные в виде тестовых заданий (они могут быть заранее написаны на доске или в инструктивных картах).

    Вначале учитель предлагает проблемный вопрос (в форме тестовых заданий), как способ перехода к теме урока:  «Азот».

    Какой химический элемент не образует аллотропных модификаций?

    а) сера;    б) углерод;     в) фосфор;    г) азот.

    Учащиеся выбирают правильный ответ « г) ». Объясняют аллотропные видоизменения существующих химических веществ: углерода, фосфора и серы.

   Составляют химические и электронные формулы, определяя тему урока, формулируют цели сами учащиеся. Важно направить из мысли на необходимость самооценки и самоконтроля знаний.



    Схема строения атомов и расположение электронов по орбиталям этих элементов, упомянутых в разработке урока:

_____________________________________________________________________________________



Электронная конфигурация атома СЕРЫ







































































                      













                                                                         +16                     –  электронная схема               +16S  2e  8e  6e  – электронная формула











           +16S     1S2         2S2              2P6                   3S2              3P4                                   3d0

















 +16S  





































                                                 –   электронно-графическая формула



_____________________________________________________________________________________





Электронная конфигурация атома УГЛЕРОДА



































































                      













                                                                          +6               –  электронная схема                            +6С  2e  4e  – электронная формула









           +6С     1S2          2S2              2P2                   















+6С  



















  –   электронно-графическая формула





_____________________________________________________________________________________









Электронная конфигурация атома ФОСФОРА























































































                      













                                                                         +15                     –  электронная схема                +15Р  2e  8e  5e  – электронная формула











           +15Р     1S2         2S2              2P6                   3S2              3P3                                  3d0

















 +15Р  





































                                                 –   электронно-графическая формула



_____________________________________________________________________________________



Электронная конфигурация атома АЗОТА



































































                      













                                                                          +7               –  электронная схема                              +7N  2e  5e  – электронная формула









           +7N     1S2          2S2              2P2                   















+7N  



















  –   электронно-графическая формула



_____________________________________________________________________________________



    Учитель.  Периодическая система химических элементов – это графическое отображение периодического закона, и каждое принятое в таблице обозначение обозначает какую-либо особенность в строении атома.

    Какое положение занимает азот в периодической системе Менделеева? Каков физический смысл данных показателей азота?

    Ученик.  2-й малый период, 2-й ряд, V группа, главная подгруппа, порядковый № 7, заряд ядра +7, 7 электронов вращаются на 2-х электронных уровнях, на внешнем уровне 5 электронов,  как и у атома фосфора, до завершения недостаёт 3-х электронов. Азот может принять 3 электрона, проявляя нечётные степени окисления 

    –3            +3           +5

(NH3  N2O2  N2O5), т.к. азот обладает окислительно-восстановительной двойственностью. Азот – простое вещество, неметалл (газ). С увеличением атомного радиуса элемента неметаллические свойства ослабевают, а металлические – усиливаются.



    Учитель.  Давайте вспомним известные вам основные закономерности изменения свойств атомов и простых веществ, образованными химическими элементами главных подгрупп периодической системы. 

    Итак, в главных подгруппах сверху вниз:

    – число энергетических уровней увеличивается;

    – радиус атома возрастает;

    – заряд атома возрастает;

    – прочность связи электронов внешнего слоя с ядрами – уменьшается;

    – восстановительные свойства возрастают;

    – число электронов внешнего уровня постоянно и равно номеру группы;

    – окислительные свойства ослабевают.



    Ученик.  У атома фосфора 3 энергетических уровня, а у атома азота 2. Радиус атома азота меньше, чем у атома фосфора.



По окончании отведённого времени учитель проводит обсуждение ответов, учащиеся осуществляют самопроверку своих работ.

    Азот – «начало начал» древнейших философов, географов, алхимиков; элемент, окружённый мистическими тайнами.

    В химических реакциях азот может быть и окислителем и восстановителем.

    Учитель.  (Проблемный вопрос). Может ли атом азота проявлять другие степени окисления?

    Для ответа на этот вопрос распределим электроны по уровням, подуровням и орбиталям.



Электронная конфигурация атома АЗОТА



































































                      













                                                                          +7               –  электронная схема                              +7N  2e  5e  – электронная формула









           +7N     1S2          2S2              2P2                   















+7N  



















  –   электронно-графическая формула





    Это задание выполняет 1 из учащихся на доске и объясняет распределение электронов по уровням и подуровням в атоме азота. Остальные ученики выполняют задание в тетрадях.



    Ученик.  На 1-м уровне – 1 подуровень и одна орбиталь, заполненная полностью. 2-м уровне – 2 подуровня и 5 орбиталей, заполненных не полностью. Атом элемента азота имеет на внешнем электронном слое 5 валентных электронов. Атом азота может присоединять недостающие до завершения уровня 3 электрона, выполняя роль окислителя (в соединениях с водородом и металлами, щелочными и щелочноземельными). И может отдавать 3 или 5 электронов, являясь восстановителем (в соединениях с кислородом и другими более сильными окислителями). У атома азота нет свободных орбиталей.



    Учитель.  Сделаем вывод. Азот может быть и окислителем, и восстановителем, и иметь нечётные степени окисления (–3, +3, +5).



В ходе беседы учащиеся рассматривают азот как простое вещество и изучают его физические свойства с учебника (самостоятельно). 



    Учитель.  Подводит итог обсуждения азота как элемента и простого вещества, обладающего физическими свойствами.

   Вывод: азот имеет 2 энергетических уровня, радиус атома азота меньше радиуса атома фосфора.

Азот может быть окислителем и восстановителем. Молекула азота имеет чётноё число атомовN2. 

В природе азот встречается в свободном состоянии в виде газа. В сухом воздухе содержится 78,09% азота по объёму. Неорганические соединения азота редко встречаются в природе в больших количествах: это натриевая селитра – NaNO3 (В Чили), калиевая селитра – KNo3 (в Индии). Содержание связанного азота в почве очень мало. Но в виде сложных органических соединений-белков азот входит в состав всех живых организмов.



   Переходим к изучению следующего раздела темы «химические свойства азота».



Инструктивная карта № 1.

    Изучите и проанализируйте материал с учебника: «химические свойства азота». Поясните, в соединениях с какими элементами сера проявляет окислительные и восстановительные свойства. Если ученики затрудняются с ответом, то его даёт учитель. 



    Ученик.  В молекуле азота N2 химическая связь тройная, очень устойчивая (Eсв = 945 КДж/моль). Это самая прочная связь среди двухатомных молекул. При обычных условиях азот малоактивен – инертен.

    При высоких температурах связь между атомами ослабляется, и азот становится реакциоспособным.

    Как окислитель азот взаимодействует с металлами. 

    Атмосферный азот реагирует при комнатной температуре с:

а) натрием и литием;     б) литием и магнием;      в) магнием и железом;     г) железом и натрием.

    Написать уравнение реакции в тетрадь с обозначением степеней окисления и названием образовавшихся солей.

            0             0              +1    -3                                                                                                               to

   1)   6Li  +  N2  =  2Li3N  –  нитрид лития                  2)  3Mg  +  N2  =  Mg3N2   –  нитрид магния.         



    Азот проявляет свойства восстановителя в реакции с:

 а) кислородом;             б) литием;                           в) водородом;                   г) магнием.



    Написать уравнение реакции, указать тип и условия протекания химической реакции, обозначить степени окисления.



0              0          2000o C     +2–2

N2  +  O2                  2NO – Q



Реакция эндотермическая, происходит в атмосфере при грозовых разрядах. При определённых условиях азот соединяется с водородом, образуя аммиак.

                                                                                              0              0                               –3+1

                                                             N2  +  3H2                  NH3

Вывод.

    Учитель.  Азот вступает в реакции и с металлами, и с неметаллами. По отношению к металлам и водороду, азот является окислителем (степень окисления азота в этих соединениях –3). 

По отношению к кислороду, более электроотрицательным элементом, азот является восстановителем (степень окисления азота в этих соединениях +2).



     Проверка прочности усвоения знаний с последующей взаимопроверкой.

    Учащиеся выполняют тестовые задания. 

Тестовые задания для контроля знаний.

1) Только восстановителем (за счёт атома азота) в химических реакциях может быть веществом, формула которого:

    а) NH3;                   б) N2;                         в) NO2;                          г) НNO3.

2) Азот проявляет свойства окислителя в химических реакциях с веществом (за счёт атома азота), формула которого:

    а) Li3 N;                 б) NO2;                       в)N2;                             г) НN3.

3) Вещество, которое не содержит азот:

    а) сульфат аммония;       б) белок;              в)целлюлоза;            г) нитрат натрия.

4) Азот нельзя получить в результате реакции:

    а) разложения нитрата аммония;                 в) разложения нитрата натрия;            

    б) горения аммиака с кислородом;                   г) оксида меди с аммиаком.



    Рефлексия.

    Синквей – это стихотворение, состоящее из пяти строк,  в котором человек выражает своё отношение к какой-либо проблеме. 

    Создание синквейна по теме «азот».

   1. Первая строка – понятие – одно ключевое слово (имя существительное).

   2. Вторая строка – два определения (прилагательные), характеризующие данное ключевое слово.

   3. Третья строка – три глагола, характеризующие действия понятия.

   4. Четвёртая строка – короткое предложение, в котором автор выражает своё отношение.

   5. Пятая строка – одно слово, через которое человек выражает свои чувства, ассоциации, связанные с данным понятием.

Ответы синквейна:

   1. Азот.

   2. Инертный, бесцветный, газообразный.

   3. Окисляет, восстанавливает, охлаждает.

   4. Является составной частью белковых веществ.

   5. Макроэлемент.



   

 Учитель.  В завершении поделитесь своими впечатлениями об уроке. Для этого допишите предложения, посвящённые сегодняшнему дню.

1) Сегодня я узнал ………

2) Я удивился ………

3) Я хотел бы ………

    Школьники осуществляют взаимопроверку. Учитель выясняет число учащихся, правильно ответивших на вопросы, подводит итоги урока, выставляет оценки и задаёт домашнее задание.

Учитель.  Заканчиваем урок общими выводами.

    – Азот как простое вещество, не образует аллотропные взаимоизменения.

    – Азот может быть и окислителем и восстановителем, он имеет в соединениях степени окисления –3, +3, +5.

    – Азот – один из «исторических» неметаллов, он известен человеку с древних времён. И в наши дни азот не теряет, а всё больше увеличивает своё значение в жизни человека. Азот является исходным сырьём для получения аммиака, азотной кислоты, и азотных удобрений. Жидкий азот применяют в холодильных системах, а также используют для создания инертной среды (наполнения электрических ламп накаливания и свободного пространства в ртутных термометрах). 

В промышленности азот получают из жидкого воздуха, при испарении которого сначала выделяется азот (темп. кип. –196оС), а затем кислород (темп. кип. –183оС). Д. Хевейн говорил: 

« – Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удаётся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые». Сегодня мы попытались создать «портрет азота» из тек фактов, которые были известны, и из новых сведений об этом химическом элементе и простом веществе.

    Домашнее задание.

Учитель. Прочитайте в учебнике § 31, выполните задание 1 и 2 на стр. 120. 

/ И.И. Новошинский, Н. С. Новошинская, химия 9 класс, Москва «Оникс 21 век 2003». /



    Литература.

1. / Химия 8 класс, Москва «Оникс 21 век 2003», И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская,

      § 7 – 11, стр. 23 – 36. /

2. / Энциклопедия для детей. Химия. Азот 225 – 230, 444, нефть 576 – 584. /

3. / Химия 9 класс, Москва «Оникс 21 век 2003», И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская,

      § 31, стр. 120 – 122. /

4. / Первое сентября. Химия. 1 – 15 января 2010 г.,  9 класс. Сера, стр.  26 – 28. /

5 / Химия в школе № 9, 2010 г. О применении тестовых заданий на разных этапах урока, 

      стр. 45 – 47. /

6. / Химия № 6., 16 – 31 марта 2011 г. Великий углерод. стр.  30 – 34. /

7. / Химия 2011 г. № 2. О.Н. Чеснокова, учитель химии и биологии «Хабинской гимназии,

      г. Кировск, Мурманской области. «Обобщение знаний об основных свойствах соединений 

      азота», стр. 28 – 32. /

8. / Химия 2010 г. № 2. Взаимодействие солей с кислотами. Реакции между солями, стр. 24 – 28. /

9. / Химия в школе № 5, 2011 г. Модульные уроки по теме «Озон», Е.И. Тануркова, стр. 22 – 25. /