Лабораторный эксперимент:
№ 1. Изучение физических свойств раствора аммиака. № 2. Взаимодействие оксида меди (II) с нашатырем.
Оборудование: технологическая карта к уроку, учебно-инструктивная карта, тесты для контроля знаний учащихся;
Прибор для получения аммиака, сосуд с водой, сухая маленькая колба для сбора аммиака, нашатырь, гидроксид кальция, раствор фенолфталеина, большая колба, две стеклянные палочки, карбонат калия, раствор аммиака 10%-ный, раствор соляной кислоты, растворы сульфата меди (II) и сульфата кобальта (II);
Для лабораторной работы:
Нашатырь, медная проволочка, спиртовка, спички, склянка с раствором аммиака.
Место проведения урока: кабинет химии.
Девиз урока: «Я думаю, что химики – это те, кто на самом деле понимает мир. Этот огромный мир – удел химиков» (Л. К. Полинг)
«Можно не любить химию, но прожить без неё сегодня и завтра нельзя» (О.М. Нефёдов)
План урока
I. Мотивационно-ориентировочный этап
Актуализация знаний, полученных на предыдущем уроке
Постановка целей урока
II. Операционно-исполнительский этап
Прогнозирование свойств аммиака
Изучение свойств аммиака
Физические свойства
Химические свойства
Знакомство с солями аммония
Области применения аммиака и его производных
Способы получения аммиака
III. Оценочно-рефлексивный этап
Контроль и самоконтроль: работа с тестами (Приложение 3), работа с опорным конспектом
Выводы
Домашнее задание
I. Мотивационно-ориентировочный этап
Актуализация знаний, полученных на предыдущем уроке, создание проблемной ситуации
Вводное слово учителя
На прошлом уроке мы познакомились с основной характеристикой подгрупп кислорода и азота. Мы видели, что теоретические знания могут позволить предсказать свойства вещества, как физические, так и химические.
Сегодня я хочу познакомить вас с удивительным веществом, которое, на мой взгляд, имеет необыкновенные свойства. Девизом сегодняшнего урока я предлагаю взять известные высказывания Л. К. Полинга и О.М. Нефедова:
«Я думаю, что химики – это те, кто на самом деле понимает мир. Этот огромный мир – удел химиков» (Л. К. Полинг)
«Можно не любить химию, но прожить без неё сегодня и завтра нельзя» (О.М. Нефёдов)
Подумайте, ребята, преувеличили ли значение химии эти ученые или они абсолютно правы?
Сегодня на уроке мы будем пользоваться не только привычными для вас карточками-подсказками, но и опорным конспектом (он включает технологическую карту и вопросы к уроку) – все это вы видите на столах.
Итак, начнем знакомиться с удивительнейшим веществом!
Эта история произошла во время I мировой войны. Английский крейсер вел преследование поврежденного в бою немецкого эсминца. Цель была почти достигнута, как вдруг между кораблями появилось плотное белое облако дыма. Экипаж крейсера почувствовал удушливый запах, раздражающий горло и легкие. Крейсер был вынужден дать задний ход и выйти из дымового облака. Уже после обнаружили, что пострадали не только люди, но и металлические части корабля.
Демонстрационный опыт № 1. «Дым в стакане»
Вещество, о котором пойдет речь, имеет древнюю историю. Вас взволновало то, что вы сейчас увидели, как густой дым наполнил колбу и начал выливаться на стол? А представьте, как были взволнованы алхимики, когда имели дело с этим веществом!
Посредине ливийской пустыни стоял храм, посвященный богу Амону Ра. В древности арабские алхимики получали из оазиса Амон, находившегося около храма, бесцветные кристаллы. Они звали вещество «нушадир», его растирали в ступках, нагревали – и всякий раз получался едкий газ. Сначала его именовали аммониак, а потом сократили название до «аммиак».
В средние века этот газ называли почему-то «щелочной воздух», а его раствор и поныне называется «нашатырный спирт».
Давайте, ребята, проведем небольшое исследование и решим, откуда у этого газа столь необычные свойства и названия.
Формула аммиака – NH3, т.е. это водородное соединение азота.
1. Пользуясь опорным конспектом, планом характеристики элемента, охарактеризуйте строение атома азота (1s22s22p3, валентность азота равна 3, может быть 4, это типичный неметалл, ОЭО = 3,0) (Приложение 4).
2. Сколько ковалентных связей может образовать атом азота? (3 по обменному механизму и четвертую связь атом азота может образовать по донорно-акцепторному механизму)
3. Учитывая ОЭО азота, скажите, какие типы связей можно наблюдать в молекуле аммиака? (Связи N-H ковалентные полярные, электронная плотность смещена от водорода к азоту, поэтому на атоме азота возникает частичный отрицательный заряд)
4. Рассмотрите модель молекулы аммиака. Какую геометрическую фигуру напоминает молекула аммиака? (Пирамиду, в вершинах которой находятся 3 атома водорода и неподеленная пара электронов азота)
II. Операционно-исполнительский этап
1. Прогнозирование свойств аммиака
Как вы думаете, будет ли аммиак растворяться в воде.
Подсказка: обычно в воде растворяются те вещества, молекулы которых могут притягиваться к молекулам воды.
Ответ: да, аммиак должен растворяться в воде, так как его молекула полярна.
2. Давайте получим аммиак так же, как его получали алхимики. Справедливости ради, надо сказать, что лабораторный способ получения аммиака с тех пор практически не изменился.
Демонстрационный опыт № 2
Получение аммиака взаимодействием нашатыря и гашеной извести
Демонстрационный опыт 3
Испытание индикатором раствора аммиака в воде
Беседа по вопросам:
Легче или тяжелее аммиак воздуха?
Растворяется ли он в воде?
Как вы думаете, почему это вещество имеет такой едкий запах?
Используют ли люди это свойство аммиака?
Раньше барышни, склонные к обморокам, носили с собой «нюхательную соль». Как вы думаете, что это за вещество?
Лабораторная работа 1
Знакомство с физическими свойствами аммиака (Приложение 5)
3. Охарактеризуйте физические свойства аммиака по опорному конспекту (Приложение 1) по плану:
Агрегатное состояние
Цвет
Вкус
Запах
Растворимость в воде
Плотность
4. Переходим к характеристике химических свойств аммиака (Приложение 1)
Мы уже заметили, что аммиак хорошо растворяется в воде, что он имеет очень резкий запах, наконец, вспомните, ведь его ещё в средние века называли «щелочной воздух».
Беседа по вопросам:
Как образуется донорно-акцепторная связь?
Какие частицы могут предоставить аммиаку пустую атомную орбиталь (АО), да ещё и притягиваться к молекуле? (Ион Н+)
Посмотрите, как образуется ион аммония и сделайте окончательный вывод о валентных возможностях азота.
Может ли азот проявлять валентность, равную 5?
Откуда в растворе аммиака берутся ионы ОН-? Не может ли именно этот факт объяснить едкий запах и вкус аммиака?
Будет ли аммиак реагировать с кислотами? Почему? (В растворах кислот много ионов Н+).
Демонстрационный эксперимент 4.
Взаимодействие аммиака с соляной кислотой
Опыт проводят, потирая друг о друга две стеклянные палочки, одна из которых смочена раствором аммиака, а другая – раствором соляной кислоты.
Теперь бы вы смогли объяснить англичанам, почему между их кораблем и судном противника появился едкий «дым»? (Конечно, это была реакция образования хлорида аммония).
Объясните, какие факты позволили детскому поэту написать такие строчки:
Добрый старый аммиак, Он богач, и он бедняк, Богат неподеленными своими электронами, Но только, вот беда, ему В растворе скучно одному. Он погулять готов всегда: Там кислота, а тут вода… Потом, обобранный до нитки, Он плачет: «Где мои пожитки? Какое это беззаконие: Стал катионом я аммония!»
Вывод: растворение аммиака в воде и в кислотах – процесс химический, в основе которого лежит способность молекул аммиака связывать ионы водорода. Причина этого – наличие у атома азота свободной пары электронов, которая «перетягивает» протон водорода Н+ из молекул воды Н2О и соляной кислоты HCl.
Ребята, у меня в руках учебник химии за 1927 год. Его авторы советуют всегда держать дома склянку с нашатырным спиртом: «и для нейтрализации кислот, и для выведения жирных пятен, и в качестве самого дешевого и верно действующего огнетушителя».
Демонстрационный опыт 5
Аммиак – огнетушитель
В склянку с раствором аммиака опускаем горящую лучинку – наблюдаем, как она гаснет.
Итак, аммиак не горит!
А что такое горение? (Это окисление, процесс потери, отдачи электронов. У азота в молекуле аммиака электронов много, следовательно, сильный окислитель, такой, как кислород, может их отнять. Т. о., аммиак гореть должен!)
Решение проблемы:
Аммиак не горит в воздухе, но в чистом кислороде или в присутствии катализатора аммиак хорошо окисляется.
Найдите в опорном конспекте уравнения химических реакций, иллюстрирующие данное свойство аммиака. Какие продукты образуются при горении аммиака без катализатора и в присутствии катализатора (губчатого железа). В каком случае аммиак теряет больше электронов и почему?
Греческий историк Страбон (64-20 годы до н.э.) писал о родственных друг другу порошках красного и черного цвета, которые «умелый ремесленник прокаливает в горне с углем и в красный металл превращает». Конечно, порошки эти – оксиды меди, а сам металл – медь. Интересно другое. Оказывается, любой современный мастер знает, что очистить медь паяльника от черного налета оксида меди (II) CuO можно с помощью нашатыря.
Лабораторный опыт № 2
Взаимодействие оксида меди (II) с нашатырем
Какое химическое превращение можно ожидать в данном случае?
При нагревании нашатырь разлагается с выделением аммиака, а уже аммиак (очень хороший восстановитель) взаимодействует с оксидом меди. Найдите в опорном конспекте уравнение этой химической реакции и запишите его в тетрадь.
Ребята, а как узнать аммиак, отличить его, не спутав при этом с другими веществами?
Конечно, по запаху. А ещё можно, как настоящий химик, провести качественные реакции. Качественные реактивы на аммиак знали ещё алхимики – это растворы сульфата меди (II) и сульфата кобальта (II).