Нітроген і його сполуки (стр. 4 из 6)
Похідні азоту з халькогенами дуже нестійкі внаслідок їх сильної ендотермічності. Всі вони погано вивчені, при нагріванні і ударі вибухають [3].
2.4. Сполуки з металами.
Слеутворюючі нітриди отримують прямим синтезом з металів і азоту. Водою і розведеними кислотами солеутворюючі нітриди розкладаються:
Мg3N2 + 6N2 = 3Мg(ОН)2 + 2NH3;
Са3N2 + 8НСl = 3СаСl2 + 2NH4Сl.
Обидві реакції доводять основну природу нітридів активних металів.
Металоподібні нітриди одержують нагріванням металів в атмосфері азоту або аміаку. У якості вихідних речовин можуть застосовуватися оксиди, нітрати і гідриди перехідних металів:
2Та + N2 = 2ТаN;
Мn2О3 + 2NH3 = 2МnN + 3Н2О;
СrCl3 + NH3 = СrN + 3НСl;
2ТiН2 + 2NH3 = 2ТiN +5Н2 [2].
РОЗДІЛ 3. Методична частина.
3.1. Місце обраної теми в шкільному курсі хімії.
Оскільки нітроген відіграє важливе значення в природі та житті людини, тому дана тема є актуальною і займає значне місце в шкільному курсі хімії.
Отже, тема, що стосується нітрогену, вивчається в 10 класі на протязі 10 годин при вивченні загальних відомостей про неметали та їх сполуки. А класи з поглибленим вивченням хімії, розглядають дану тему на протязі 34 годин.
При вивченні теми і для кращого її засвоєння проводять семінарські заняття, демонстрації, лабораторні досліди та практичні роботи.
У школі вивчаються хімічні та фізичні властивості нітрогену та його сполук, методи добування та застосування сполук нітрогену. А оскільки нітроген та його сполуки є досить важливими, то і сфери його застосування різноманітні.
3.2. Плани-конспекти уроків.
Тема Аміак: будова молекули, одержання в лабораторії. Фізичні властивості. Хімічні властивості. Застосування.
Мета Розглянути особливості будови молекули аміаку, фізичні властивості аміаку, лабораторний спосіб його одержання; дослідити розчинність аміаку у воді і дію розчину на індикатори; навчитися визначати іон амонію в розчині; розкрити особливості взаємодії аміаку з водою і кислотами, роль аміаку в народному господарстві; дати уявлення про донорно-акцепторний механізм утворення ковалентного зв’язку на прикладі утворення іона амонію.
Обладнання Нашатирний спирт, розчин фенолфталеїну, амоній хлорид,
й матеріали кальцій гідроксид, кристалізатор з водню, газовідвідна
трубка, нагрівальний прилад.
Базові поняття Аміачна вода, амоній гідроксид, лужне середовище, іон
й терміни амонію, соліамонію.
Тип уроку Комбінований.
Структура уроку
І. Організаційний етап……………………………………..……………………………………2 хв.
ІІ. Перевірка домашнього завдання…………………………………………………………………….5 хв.
ІІІ. Актуалізація опорних знань……………………………………………………………………… 7 – 8 хв.
IV. Вивчення нового матеріалу………………………………………………………………20 – 22 хв.
1. Фізичні властивості аміаку.
2. Біологічна дія аміаку.
3. Будова молекули аміаку.
4. Хімічні властивості аміаку. Одержання аміаку.
5. Застосування аміаку.
V. Закріплення й узагальнення знань………………………………………5 хв.
VI. Домашнє завдання……………………………….……………………2 – 3 хв.
VII. Підбиття підсумків уроку……………………………………………1 – 2 хв.
ХІД УРОКУ
І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ
ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ
Бесіда.
1) Де в неживій природі зустрічаються азот і фосфор як прості речовини? До складу яких складних неорганічних речовин вони входять?
2) Яку роль відіграють сполуки Нітрогену і Фосфору в живій природі? Назвіть органічні сполуки, до складу яких входять ці елементи.
3) Які фізичні властивості азоту ви знаєте?
4) Назвіть алотропні модифікації Фосфору. Якими властивостями вони характеризуються?
5) Яка будова зовнішнього енергетичного рівня атомів Нітрогену і Фосфору? Складіть електронно-графічні формули атомів Нітрогену і Фосфору.
6) Напишіть структурну формулу молекули азоту. Дайте характеристику зв’язків у ній.
7) З якими речовинами взаємодіє азот?
8) Напишіть рівняння реакцій взаємодії азоту з літієм, кальцієм, киснем, воднем. Назвіть одержані речовини. За яких умов проходять зазначені реакції?
IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АМІАКУ.
Бесіда.
1) Що ви знаєте про аміак?
2) Чому нашатирний спирт має запах аміаку?
Розповідь учителя.
Аміак – це безбарвний газ з характерним різким запахом. Порівняємо середню молярну масу повітря (29 г/моль) з молярною масою аміаку (17 г/моль). Густина аміаку за повітрям: 17/29=0,59, тобто аміак майже вдвічі легший за повітря.
Запитання.
Як необхідно тримати пробірку для збору аміаку: догори чи вниз дном?
Розповідь учителя.
Про збільшенні тиску або при охолодженні аміак легко скраплюється в безбарвну рідину H2PO4 . Аміак дуже добре розчиняється у воді (при NH3 в одному об’ємі води розчиняється до 700 об’ємів аміаку, а при
2NO2 + 2KOH= KNO3 + KNO2 + H2O розчиняється 1200 об’ємів).
Запитання.
Чому при зниженні температури розчинність аміаку збільшується?
2. БІОЛОГІЧНА ДІЯ АМІАКУ.
Розповідь учителя.
Аміак – основний продукт природного гниття органічних залишків. Незначний вміст аміаку в атмосферному повітрі (0,5% за об’ємом) призводить до подразнення слизових оболонок. При великому вмісті його в повітрі спостерігається ураження очей і дихальних шляхів, задишка і запалення легень. Гранично допустима концентрація аміаку у повітрі – 2Si+2N2=Si2N4 .
Засоби першої допомоги при отруєнні аміаком: свіже повітря, промивання очей великою кількістю води, вдихання водяної пари.
3. БУДОВА МОЛЕКУЛИ АМІАКУ.
Розповідь учителя.
Фізичні і хімічні властивості аміаку визначаються будовою його молекули. Електронна формула молекули аміаку:
Видно, що з чотирьох електронних пар при Нітрогені три зв'язуючі й одна неподільна, а молекула аміаку має форму піраміди.
Хімічний зв'язок N—H полярний: позитивний заряд зосереджений на атомі Гідрогену, негативний – на атомі Нітрогену. Внаслідок цього між молекулами аміаку утворюються водневі зв’язки:
водневий зв¢язок
Існуванням водневих зв’язків між молекулами NH3 пояснюються порівняно високі температури кипіння і плавлення аміаку, а також те, що він легко скраплюється і добре розчиняється у воді.
4. ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АМІАКУ. ОДЕРЖАННЯ АМІАКУ.
Розповідь учителя.
Нітроген в аміаку має найменший ступінь окиснення і тому виявляє тільки відновні властивості.
Окиснення аміаку. Аміак горить в атмосфері чистого кисню або в попередньо підігрітому повітрі:
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
У цій реакції утворюється азот, тому що температура недостатня для взаємодії азоту з киснем. Суміші аміаку з повітрям в інтервалі від 15,5 до 27,5% за об’ємом NH3 вибухонебезпечні. У присутності каталізатора (пропущення над розпеченою платиною) аміак може окислюватися до нітроген (ІІ) оксиду:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
Взаємодія з водою. Аміак взаємодіє з водою оборотньо:
Наявність відносно невеликої кількості іонів ОН- зумовлює лужне середовище розчину аміаку. Одержаний розчин називається нашатирним спиртом, або аміачною водою.
Демонстрація.
Одержання аміаку в лабораторних умовах і розчинення його у воді.
Опис експерименту наведено в підручнику [1, с. 48 - 50]. Одержати аміак можна, нагріваючи суміш кристалічних хлорид амонію і кальцій гідроксиду. Учні записують відповідне рівняння реакції.
Розповідь учителя.
Учитель звертає увагу учнів, що іониNH4+існуютьтільки в розчині і виділити амоній гідроксид NH4OH як самостійну сполуку неможливо. Тому в реакціях, у яких утворюється амоній гідроксид, необхідно писати не NH4OH, а NH3+H2O. Приєднання водню до аміаку з утворенням іона амонію NH4+відбувається за донорно-акцепторним механізмом [1, §11, с. 48 - 59]. Ступінь окиснення Нітрогену в іоні амонію (-3).
Аміак реагує з кислотами з утворенням солей амонію:
NНO3 + NH3 = NH4NO3 – амоній нітрат.
Аміак – відновник. Він відновлює малоактивні метали з їх оксидів:
3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O
5. ЗАСТОСУВАННЯ АМІАКУ.
Розповідь учителя.
Аміак у великій кількості витрачається для одержання нітратної кислоти, нітрогеновмісних солей, сечовини, соди за аміачним методом. Його застосовують у холодильній справі, тому що він легко скраплюється, а потім випаровується з поглинанням теплоти. Рідкий аміак і його водні розчини використовують як рідкі добрива.
V. ЗАКРІПЛЕННЯ Й УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ
Завдання.
1) Напишіть рівняння хімічних реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:
N2→NH3→NH4Cl→NH3→N2→NO→NO2.
2) Як можна розділити суміш газів, що складаються з кисню і аміаку?
3) Укажіть, з якими з перелічених речовин реагує аміак: магній нітратом, сульфатною кислотою, бромоводнем? Напишіть рівняння реакцій.
4) Розрахуйте масову частку аміаку в розчині при 0 °С і при 20 °С. Розчинність аміаку у воді при 20 °С – в 1 об¢ємі води 700 об¢ємів аміаку, при 0 °С – 1200 об¢ємів аміаку.
VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
1. Вивчити §11 [1].