Применение азота и его соединений. Азотные удобрения
Цели и задачи
- Цель: Сформировать целостное представление о промышленном значении азота и его соединений, классифицировать азотные удобрения и оценить их влияние на биосферу.
- Образовательная задача: Изучить основные области применения азота, аммиака и азотной кислоты, научиться рассчитывать массовую долю питательного элемента в удобрениях (подготовка к задаче №26 ЕГЭ).
- Развивающая задача: Развивать навыки критического анализа информации о пользе и вреде нитратов, устанавливать межпредметные связи с биологией и экологией.
- Воспитательная задача: Формировать ответственное отношение к природопользованию и понимание роли химии в решении глобальной продовольственной проблемы.
Планируемые результаты
Личностные
- Готовность к осознанному выбору дальнейшей образовательной траектории в области естественных наук.
- Экологическое мышление: понимание последствий избыточного внесения удобрений в почву.
- Ценностное отношение к достижениям отечественной и мировой науки (процесс Габера-Боша).
Метапредметные
- Познавательные: умение структурировать знания, преобразовывать информацию из текстовой в табличную форму.
- Регулятивные: способность планировать учебную деятельность при решении расчетных задач.
- Коммуникативные: умение аргументированно высказывать свою точку зрения в ходе дискуссии об экологических рисках.
Предметные
- Знать области применения азота, аммиака, азотной кислоты и солей аммония.
- Уметь классифицировать азотные удобрения (нитратные, аммонийные, амидные).
- Владеть методикой расчета массовой доли азота в удобрениях и умением определять наиболее эффективное из них.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Нравственно-этическая ориентация в вопросах использования химической продукции в сельском хозяйстве.
Регулятивные УУД
- Самоконтроль при выполнении расчетных заданий формата ЕГЭ.
- Оценка качества и уровня усвоения материала.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации из учебного текста.
- Смысловое чтение научно-популярных текстов об экологии.
Коммуникативные УУД
- Сотрудничество в группах при анализе кейсов по применению соединений азота.
Подготовка учителя к уроку
- Распечатать рабочие листы с таблицей «Классификация азотных удобрений» — 25 шт.
- Подготовить коллекцию образцов удобрений: аммиачная селитра, мочевина, сульфат аммония.
- Подготовить слайд-презентацию с инфографикой «Круговорот азота в природе» и схемой синтеза аммиака.
- Проверить наличие калькуляторов у учеников для решения расчетных задач.
- Выписать на доску формулы ключевых соединений: NH3, HNO3, NH4NO3, (NH2)2CO.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: вызвать интерес к теме через исторический и глобальный контекст.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Здравствуйте, коллеги! Именно так я обращаюсь к вам сегодня, ведь мы будем решать задачу мирового масштаба. В начале XX века великий химик Уильям Крукс предсказал человечеству гибель от голода из-за истощения запасов чилийской селитры. Он сказал: "Химия должна прийти на помощь, иначе мир ждет катастрофа". Как вы думаете, какое вещество, составляющее 78% атмосферы, стало ключом к спасению? Почему его называют "хлебом из воздуха"?» | Ученики включаются в диалог, выдвигают гипотезу об азоте. Предполагают, что речь идет о синтезе аммиака как основе производства удобрений. Фиксируют тему урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Верно, азот — это парадокс: он инертен и недоступен большинству организмов в чистом виде, но без него невозможна жизнь. Сегодня мы узнаем, как химия "приручила" азот и где мы используем его плоды».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: повторить химические свойства азота и аммиака, необходимые для понимания их применения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | «Давайте вспомним фундамент. У вас на столах карточки с экспресс-тестом (True/False). 1. Азот в молекуле связан тройной связью. 2. Аммиак проявляет кислотные свойства. 3. Азотная кислота — сильный окислитель. 4. Соли аммония хорошо растворимы в воде. Проверьте друг друга по эталону на доске. Исходя из этих свойств, где мы можем применить эти вещества?» | Ученики выполняют тест, проводят взаимопроверку. Отвечают: «Тройная связь делает азот инертным, значит, его можно использовать как защитную среду. Окислительные свойства кислоты — для производства взрывчатки. Растворимость солей — для удобрений». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Отлично, теоретическая база у нас есть. Переходим к детальному изучению практики».
Этап 3. Открытие нового знания: Конспект теории (12 мин)
Цель этапа: сформировать систему знаний о применении азота и его соединений.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
12 мин | «Работаем методом составления кластера. Я называю область, вы фиксируете ключевой факт. 1. Азот (N2): создание инертной атмосферы (хранение продуктов, электроника), жидкий азот — в медицине (криотерапия) и кулинарии. 2. Аммиак (NH3): сырье для удобрений, хладагент в промышленных холодильниках (R717), медицина (нашатырный спирт). 3. Азотная кислота (HNO3): производство красителей, лекарств, нитроцеллюлозы (взрывчатка), травление металлов. 4. Оксиды азота: веселящий газ (N2O) в медицине как наркоз». | Ученики рисуют в тетрадях схему-кластер, дополняя её примерами из рассказа учителя. Задают уточняющие вопросы о безопасности использования жидкого азота. |
Запись в тетрадях
- N2: инертная среда, криогенная техника.
- NH3: синтез удобрений, азотной кислоты, хладагент.
- HNO3: производство ВВ (тринитротолуол), нитрокрасок, ракетного топлива.
- NH4NO3: двойное назначение (удобрение и компонент взрывчатки).
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели широту охвата. Но львиная доля азота уходит в сельское хозяйство. Почему?»
Этап 4. Азотные удобрения и межпредметные связи (10 мин)
Цель этапа: изучить классификацию удобрений и их биологическую роль.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
10 мин | «Вспомните из биологии: зачем растению азот? Правильно, это белки и хлорофилл. Удобрения делят на три группы: 1. Нитратные (селитры: NaNO3, KNO3). 2. Аммонийные (NH4Cl, (NH4)2SO4). 3. Амидные (карбамид - мочевина). Посмотрите на образцы. Почему мочевина считается самым ценным удобрением? Давайте докажем это расчетом». Учитель вводит понятие «действующее вещество» и формулу массовой доли элемента. | Ученики вспоминают функции белков. Работают с раздаточным материалом (образцы удобрений). Записывают классификацию в таблицу. Готовятся к расчетам. |
Межпредметная интеграция (Экология)
Учитель объясняет: «Избыток нитратов в почве ведет к их накоплению в овощах. В организме человека нитраты восстанавливаются до нитритов, которые блокируют гемоглобин. Кроме того, смыв удобрений в водоемы вызывает их цветение (эвтрофикацию)».
Этап 5. Практикум: расчет эффективности (7 мин)
Цель этапа: отработка расчетных навыков формата ЕГЭ (задача №26).
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
7 мин | «Задача: Фермеру нужно выбрать между аммиачной селитрой (NH4NO3) и мочевиной (NH2)2CO. Рассчитайте массовую долю азота в каждом соединении. Какое удобрение выгоднее транспортировать? Запишите решение по шагам». Учитель контролирует процесс, помогает слабым ученикам. | Ученики рассчитывают молярные массы и массовые доли азота. Сравнивают результаты. Делают вывод: «В мочевине азота 46,7%, в селитре 35%. Мочевина эффективнее». |
Эталон решения
1) $M(NH_4NO_3) = 14*2 + 4 + 16*3 = 80$ г/моль. $w(N) = 28 / 80 = 0.35$ (35%). 2) $M((NH_2)_2CO) = (14+2)*2 + 12 + 16 = 60$ г/моль. $w(N) = 28 / 60 = 0.467$ (46.7%). Ответ: Мочевина.
Этап 6. Рефлексия (3 мин)
Цель этапа: осознание пройденного пути и эмоциональная оценка.
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое применение азота удивило вас больше всего? | Оценка эмоционального вовлечения. |
Сможете ли вы теперь объяснить родителям, почему нельзя бесконтрольно сыпать селитру на грядки? | Проверка усвоения экологического аспекта. |
В чем сложность расчета массовой доли для сложных формул вроде мочевины? | Выявление вычислительных затруднений. |
Этап 7. Домашнее задание (2 мин)
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый | Параграф учебника, конспект. | Выучить области применения и классификацию. |
Средний | Решить 3 задачи на массовую долю из сборника ЕГЭ. | Отработка навыка для экзамена. |
Продвинутый | Мини-эссе «Азот: ангел жизни или демон разрушения?» | Анализ двойственной роли азота (удобрения vs взрывчатка). |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Верно рассчитаны массовые доли в обеих задачах, сделан логический вывод, кластер в тетради заполнен полностью.
- «4» — Допущена одна вычислительная ошибка, или не сделан итоговый вывод по задаче.
- «3» — Ученик понимает алгоритм расчета, но не может самостоятельно составить формулы веществ по названиям.
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы убедились, что химия — это не просто формулы, это инструмент управления миром. Мы научились кормить планету, но при этом поняли, как важно соблюдать баланс, чтобы не навредить ей. На следующем уроке мы перейдем к изучению фосфора — еще одного "элемента жизни". Спасибо за работу, до встречи в лаборатории!»