Урок в 9 классе на тему 'Азотные удобрения'

Министерство образования Республики Саха(Якутия)

Таттинское улусное управление образования

МБОУ «Усть-Таттинская СОШ имени Н.Д.Неустроева

Урок по теме «Азотные удобрения» с использованием технологии организации собственной деятельности и ИКТ

Евсеева Мадлена Васильевна

учитель химии высшей

категории

2014

Пояснительная записка.

Урок «Азотные удобрения» является интегрированным уроком химии и агрохимии в 9 классе. Выбор технологии организации собственной деятельности и ИКТ связано с целью формирования УУД ученика. При этом учитель выступает организатором учебного процесса и должен организовать его так, чтобы ученик на уроке делал все сам: сам ставил цель, планировал работу, выполнял ее и оценивал себя.

Данная технология позволяет развивать умственную деятельность учащихся при организации их работы с различными источниками информации: Интернета, энциклопедий, справочников; проводить лабораторную работу, решать задачи.

Урок проводится в соответствии с программой элективного курса «Основы агрохимии». Курс агрохимии является интегрированным: расширяя и углубляя знания, умения и навыки, полученные на уроках химии, биологии, учащиеся овладевают элементами агрохимии и аналитической химии.

В соответствии с технологией организации собственной деятельности учащихся урок начинается с ориентации в изучаемом материале. Проводится в форме диалога со школьниками, построенного на основе системы последовательных вопросов. Применяется методика « Ключевое слово». Отвечая на вопросы учителя, учащиеся приходят к запланированному учителем результату и совершают маленькое открытие. Вопрос должен формироваться на понятном языке. Процесс может продолжиться до тех пор, пока учащийся самостоятельно не придет к решению. Таким образом, обозначается тема, цель и план урока.

На втором этапе-операционно-исполнительском, идет поиск, отбор и осмысление учебной информации с использованием ресурсов Интернета. При этом учащиеся должны использовать навыки работы в сети Интернет, полученные на уроках информатики. На этом этапе в полной мере идет организация умственной деятельности учащихся, осмысленная и сознательная. Работа - групповая, поэтому на данном этапе проявляются и коммуникативные способности, умение работать в группе.

На следующем этапе-рефлексии и оценки знаний, идет целостное осмысление, обобщение полученной информации. В структуре урока данный этап может занимать наибольший объем времени. По каждому вопросу учащиеся выступают с сообщениями, полученными в ходе работы с информацией, полученной из различных источников. Выполняют лабораторную работу, решают задачи на сравнение питательной ценности азотных удобрений, решают цепочки превращений. При этом ставят баллы и оценивают свою работу. Ученики учатся адекватно себя оценивать.

В конце урока выполняют рефлексивный тест , где оценивается деятельность и учащегося, и группы, выражают свое эмоциональное отношение к уроку. Со стороны учителя важно создать комфортный психологический климат на уроке.

На уроке с использованием данной методики учащиеся узнают новые факты , приходят к открытию новых закономерностей не путем усвоения изложенной учителем информации, а непосредственно в ходе самостоятельной учебной деятельности. Таким образом формируется способность к самообразованию и саморазвитию, которые им необходимы в будущем.

Урок по теме «Азотные удобрения»

Учитель: Евсеева Мадлена Васильевна

Предмет: агрохимия

Школа: МБОУ «Усть-Таттинская СОШ имени Н.Д.Неустроева», Таттинский улус, Республика Саха (Якутия)

Класс: 9

Тип урока: изучение нового материала

Технологии, методы: Урок с использованием технологии организации собственной деятельности и ИКТ.

Формы учебной деятельности: индивидуальная, групповая

Цель: На основе межпредметных связей с биологией изучить роль птиц в создании природного месторождения азотных удобрений; Приобретение обучающимися опыта познания , ключевых навыков (ключевых компетентностей), имеющих универсальное значение для различных видов деятельности: поиска, анализа и обработки информации, коммуникативных навыков.

Задачи:

Обучающие: Уметь выделять и формулировать познавательную цель; осуществлять поиск и выделение необходимой информации;

Развивающие: Способствовать развитию навыков самообразования, логического мышления, устной и письменной речи , коммуникативных способностей;

Воспитательные: Воспитывать личностные качества, обеспечивающие успешность исполнительской деятельности (ответственность, работоспособность), творческой деятельности (активность и сообразительность); формировать познавательный интерес к предмету.

Оборудование и реактивы: ноутбуки , медиапроектор, мерный цилиндр, химические стаканы, стеклянные палочки с резиновым наконечником, весы лабораторые,нитрат аммония, вода,

п/№

Этапы урока

Планируемые результаты

1.

Организационный момент

Создание благоприятной эмоциональной среды, готовности к уроку.

2.

Ориентировочно-мотивационный этап.

Умение выделять главное слово, мысль.

Целеполагание; создание условий для принятия учащимися темы и цели урока.

3.

Операционно-исполнительский этап.

Смоделировать способ изучения нового материала, способ получения знаний.

4.

Рефлексия и оценка знаний.

Целостное осмысление, обобщение полученной информации;

Формирование у каждого из учащихся собственного отношения к изучаемому материалу.

Ход урока:

1. Организационный момент. Приветствие учителя и учащихся. Пожелание плодотворной работы на уроке.

2. Ориентировочно-мотивационный этап. Проводится в форме диалога со школьниками, построенного на основе системы последовательных вопросов.

1. Можно ли получить хороший урожай, если высадить растение в емкость, наполненную гравием или бусинками?

- Нет, нереально.

2) Почему нереально?

- Без почвы растение не может расти.

3) А что нужно растению для его роста?

-Питательные вещества.

4)Какие питательные вещества необходимы растению для его нормального роста и развития?

- азот, калий, фосфор.

5)Могут ли растения усваивать азот прямо из воздуха? Ведь азот составляет 78% в воздухе?

- Не могут.

Значит, их нужно внести в почву в виде минеральных удобрений. Сегодня наш урок будет посвящен азотным удобрениям. По словам американского биохимика М.Камена , «азот -это вечный источник танталовых мук человечества, это вечные терзания голода среди океана изобилия». По данным ООН, одна треть населения планеты голодает. Почему именно азот связывают с проблемами нехватки пищи, голода? Азот -неотъемлемый компонент белков, составляющих основу всего живого.

1) Как свободный азот появился на Земле?

2)Почему растения не могут усваивать его прямо из воздуха?

3)Как образуются в природе месторождения азотных удобрений и какую роль в этом играют птицы?

4) Как определить питательную ценность азотного удобрения?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы вам необходимо поработать с предложенной вам информацией. Информацию можно найти в научно-популярной литературе, энциклопедиях, справочниках и Интернете.

3. Операционно-исполнительский этап.

Ребятам предлагается работа с информацией, полученной из Интернета. В ходе работы обсуждается, как находить нужную информацию в Интернете, научиться выделять главное, находить причинно-следственные связи.(Приложения)

Учащиеся делятся на группы и ведут поиск информации .

1 группа- Образование свободного азота на Земле.

2 группа- Круговорот азота в природе.

3 группа - История получения азотных удобрений

4 группа-Образование чилийской селитры.

Вопрос: Как рождается природное месторождение чилийской селитры?

С 1830 началась разработка залежей чилийской селитры - богатейшего природного источника азота. В Чили есть огромные пространства, в которых никогда не бывает дождей, например, пустыня Атакама, расположенная в предгорьях Кордильер на высоте около 1000 м над уровнем моря. В результате тысячелетних процессов разложения растительных и животных органических остатков (в основном птичьего помета - гуано) в Атакаме образовались уникальные залежи селитры. Они расположены в 40-50 км от берега океана. Когда эти залежи начали разрабатывать, они тянулись полосой длиной около 200 км и шириной 3 км при толщине пласта от 30 см до 3 м. В котловинах пласты значительно утолщались и напоминали высохшие озера. Как показали анализы, чилийская селитра - это нитрат натрия с примесями сульфата и хлорида натрия, глины и песка; иногда в селитре находят неразложившиеся остатки гуано. Интересной особенностью чилийской селитры является присутствие в ней иодата натрия NaIO3.

ГУАНО (исп. guano), разложившийся в условиях сухого климата помет морских птиц; азотно-фосфорное удобрение. Содержит около 9% N и 13% P₂O₅. Залежи в Южной Америке, Южной Африке. Гуано называют также удобрения из отбросов рыбного и зверобойного промыслов. (Энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2009)

Таким образом, птичий помет является ценным азотным удобрением.

4. Рефлексия и оценка знаний.

На этом этапе идет целостное осмысление, обобщение полученной информации; возвращаемся к вопросам , поставленным в начале урока. По каждому вопросу учащиеся выступают с сообщениями, полученными в ходе работы с информацией, полученной из различных источников.

Вывод: В молекуле азота очень прочная тройная связь. Поэтому, несмотря на то, что в воздухе 78% по объему азота ,растения не могут его усвоить. Следовательно, нужно вносить в почву азот в виде удобрений.

-Какое удобрение богато азотом?

То, в котором массовая доля этого элемента больше.

Учащиеся по вариантам решают задачи на определение массовой доли азота в различных видах азотных удобрений. (по 1 баллу)

Виды азотных удобрений.

Название удобрения

Агрегатное состояние

Основной компонент

Аммонийная селитра

твердое

NH₄NO₃

Кальциевая селитра

твердое

Ca(NO₃)₂

Сульфат аммония

твердое

(NH₄)₂SO₄

Хлорид аммония

твердое

NH₄Cl

Карбамид

твердое

CO(NH₂)₂

Аммиачная вода

твердое

NH₃

После решения задач ставят себе баллы и приходят к выводу, что наиболее богат азотом аммонийная селитра(нитрат аммония), в которой азот находится в двух усвояемых растениями формах: ионе аммония NH₄⁺ и нитрат-ионе NO₃^-.

Задание: Напишите уравнение реакции получения нитрата аммония. (1 балл).

Лабораторная работа. Предлагаем приготовить 100 г 1%-ного раствора удобрения для подкормки комнатных растений. Сначала решают задачу, затем готовят раствор и поливают ими комнатные растения.(1 балл)

Составление уравнений реакций по схеме: ( за каждое уравнение 1 балл)

N₂→ NH₃→ NH₄NO₃→ NH₃

Самооценка. Подсчитывают общее количество баллов и выставляют себе оценки.

Выполняют рефлексивный тест и выводы о достижении цели урока, как работали на уроке, как работала группа.

Учитель благодарит за плодотворную работу.

Приложения

Азот в атмосфере Земли

Жизнь многим обязана азоту, но и азот, по крайней мере атмосферный, своим происхождением обязан не столько Солнцу, сколько жизненным процессам. Поразительно несоответствие между содержанием элемента №7 в литосфере (0,01%) и в атмосфере (75,6% по массе или 78,09% по объему). В общем-то, мы обитаем в азотной атмосфере, умеренно обогащенной кислородом.

Между тем ни на других планетах солнечной системы, ни в составе комет или каких-либо других холодных космических объектов свободный азот не обнаружен. Есть его соединения и радикалы - CN^*, NH^*, NH^*₂, NH^*₃, а вот азота нет. Правда, в атмосфере Венеры зафиксировано около 2% азота, но эта цифра еще требует подтверждения. Полагают, что и в первичной атмосфере Земли элемента №7 не было. Откуда же тогда он в воздухе?

По-видимому, атмосфера нашей планеты состояла вначале из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: Н₂, Н₂О, СО₂, СН_4, NH₃. Свободный азот если и выходил наружу как продукт вулканической деятельности, то превращался в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышенные температуры - поверхность Земли еще не остыла. Значит, сначала азот присутствовал в атмосфере в виде аммиака.

Но вот возникла жизнь... Владимир Иванович Вернадский утверждал, что «земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни». Именно жизнь запустила удивительнейший механизм фотосинтеза. Один из конечных продуктов этого процесса - свободный кислород стал активно соединяться с аммиаком, высвобождая молекулярный азот:

CO₂ + 2Н₂О → фотосинтез → НСОН + Н₂О + О₂;

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6Н₂О.

Кислород и азот, как известно, в обычных условиях между собой не реагируют, что и позволило земному воздуху сохранить «статус кво» состава.

Круговорот азота в природе

Разрушив неисчерпаемые запасы связанного активного азота, живая природа поставила себя перед проблемой: как связать азот. В свободном, молекулярном состоянии он, как мы знаем, оказался весьма инертным. Виной тому - тройная химическая связь его молекулы: N≡N.

Тройная связь азота образует самую стабильную из всех известных двухатомных молекул. Нужно приложить колоссальные усилия, чтобы разрушить эту связь. К примеру, промышленный синтез аммиака требует давления более 200 атм. и температуры свыше 500°C, да еще обязательного присутствия катализаторов... Решая проблему связывания азота, природе пришлось наладить непрерывное производство соединений азота методом гроз.

Статистика утверждает, что в атмосфере нашей планеты ежегодно вспыхивают три с лишним миллиарда молний. Мощность отдельных разрядов достигает 200 млн киловатт, а воздух при этом разогревается (локально, разумеется) до 20 тыс. градусов. При такой чудовищной температуре молекулы кислорода и азота распадаются на атомы, которые, легко реагируя друг с другом, образуют непрочную окись азота:

N₂ + O₂ → 2NО.

Благодаря быстрому охлаждению (разряд молнии длится десятитысячную долю секунды) окись азота не распадается и беспрепятственно окисляется кислородом воздуха до более стабильной двуокиси:

2NO + О₂ → 2NO₂.

В присутствии атмосферной влаги и капель дождя двуокись азота превращается в азотную кислоту:

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO.

Так, попав под свежий грозовой дождик, мы получаем возможность искупаться в слабом растворе азотной кислоты. Проникая в почву, атмосферная азотная кислота образует с ее веществами разнообразные естественные удобрения. Азот фиксируется в атмосфере и фотохимическим путем: поглотив квант света, молекула N₂ переходит в возбужденное, активированное состояние и становится способной соединяться с кислородом...

Из почвы соединения азота попадают в растения. Далее: «лошади кушают овес», а хищники - травоядных животных. По пищевой цепи идет круговорот вещества, в том числе и элемента №7. При этом форма существования азота меняется, он входит в состав все более сложных и нередко весьма активных соединений. Но не только «грозорожденный» азот путешествует по пищевым цепям..

Еще в древности было замечено, что некоторые растения, в частности бобовые, способны повышать плодородие почвы.

«...Или, как сменится год, золотые засеивай злаки
Там, где с поля собрал урожай, стручками шумящий,
Или где вика росла мелкоплодная с горьким лупином...»

Вчитайтесь: это же травопольная система земледелия! Строки эти взяты из поэмы Вергилия, написанной около двух тысяч лет назад.

Пожалуй, первым, кто задумался над тем, почему бобовые дают прибавки урожая зерновых, был французский агрохимик Ж. Буссенго. В 1838 г. он установил, что бобовые обогащают почву азотом. Зерновые же (и еще многие другие растения) истощают землю, забирая, в частности, все тот же азот. Буссенго предположил, что листья бобовых усваивают азот из воздуха, но это было заблуждением. В то время немыслимо было предположить, что дело не в самих растениях, а в особых микроорганизмах, вызывающих образование клубеньков на их корнях. В симбиозе с бобовыми эти организмы и фиксируют азот атмосферы. Сейчас это прописная истина...

В наше время известно довольно много различных азотфиксаторов: бактерии, актиномицеты, дрожжевые и плесневые грибки, сине-зеленые водоросли. И все они поставляют азот растениям. Но вот вопрос: каким образом без особых энергетических затрат расщепляют инертную молекулу N₂ микроорганизмы? И почему одни из них обладают этой полезнейшей для всего живого способностью, а другие нет? Долгое время это оставалось загадкой. Тихий, без громов и молний механизм биологической фиксации элемента №7 был раскрыт лишь недавно. Доказано, что путь элементарного азота в живое вещество стал возможен благодаря восстановительным процессам, в ходе которых азот превращается в аммиак. Решающую роль при этом играет фермент нитрогеназа. Его центры, содержащие соединения железа и молибдена, активируют азот для «стыковки» с водородом, который предварительно активируется другим ферментом. Так из инертного азота получается весьма активный аммиак - первый стабильный продукт биологической азотфиксации.

Вот ведь как получается! Сначала процессы жизнедеятельности перевели аммиак первичной атмосферы в азот, а затем жизнь снова превратила азот в аммиак. Стоило ли природе на этом «ломать копья»? Безусловно, потому что именно так и возник круговорот элемента №7.

Азотный кризис.

С фосфорными и калийными удобрениями особых проблем не было: в недрах земли соединения калия и фосфора содержатся в изобилии. Совершенно иначе дело обстояло с азотом: с интенсификацией сельского хозяйства, которое должно было прокормить быстро растущее население Земли, естественные источники перестали справляться с пополнением запасов азота в почве. Возникла настоятельная потребность изыскать источники «связанного» азота. Химики умели синтезировать некоторые соединения, например, нитрид лития Li3N, исходя из атмосферного азота. Но так можно было получить граммы, в лучшем случае - килограммы вещества, тогда как требовались миллионы тонн!

В течение многих веков практически единственным источником связанного азота была селитра. Это слово происходит от латинских sal - соль и nitrum, дословно - «щелочная соль»: в те времена состав веществ был неизвестен. В настоящее время селитрой называют некоторые соли азотной кислоты - нитраты. С селитрой связаны несколько драматических вех в истории человечества. С древних времен была известна только так называемая индийская селитра - нитрат калия KNO3. Этот редкий минерал привозили из Индии, тогда как в Европе природных источников селитры не было. Индийскую селитру использовали исключительно для производства пороха. Пороха с каждым столетием требовалось все больше, а привозной селитры не хватало, и была она очень дорога.

Со временем селитру научились получать в специальных «селитряницах» из различных органических остатков, которые содержат азот. Довольно много азота, например, в белках. Если сухие остатки просто сжечь, содержащийся в них азот в основном окислится до газообразного N2. Но если они подвергаются гниению, то под действием нитрифицирующих бактерий азот переходит в нитраты, которые и выщелачивали в старину в специальных кучах - буртах, а селитру называли буртовой. Делали это так. Смешивали различные органические отходы - навоз, внутренности животных, ил, болотную жижу и т.п. Туда же добавляли мусор, известь, золу. Эту жуткую смесь засыпали в ямы или делали из нее кучи и обильно поливали мочой или навозной жижей. Можно представить себе, какой запах шел от этого производства! За счет процессов разложения в течение одного - двух лет из 6 кг «селитряной земли» получали 1 кг селитры, которую очищали от примесей. Больше всего селитры получали во Франции: правительство щедро награждало тех, кто занимался этим неприятным производством.

Благодаря стараниям Либиха стало очевидным, что селитра потребуется сельскому хозяйству, причем в значительно больших количествах, чем для производства пороха. Старый способ ее получения для этого совершенно не годился.

Чилийская селитра.

С 1830 началась разработка залежей чилийской селитры - богатейшего природного источника азота. В Чили есть огромные пространства, в которых никогда не бывает дождей, например, пустыня Атакама, расположенная в предгорьях Кордильер на высоте около 1000 м над уровнем моря. В результате тысячелетних процессов разложения растительных и животных органических остатков (в основном птичьего помета - гуано) в Атакаме образовались уникальные залежи селитры. Они расположены в 40-50 км от берега океана. Когда эти залежи начали разрабатывать, они тянулись полосой длиной около 200 км и шириной 3 км при толщине пласта от 30 см до 3 м. В котловинах пласты значительно утолщались и напоминали высохшие озера. Как показали анализы, чилийская селитра - это нитрат натрия с примесями сульфата и хлорида натрия, глины и песка; иногда в селитре находят неразложившиеся остатки гуано. Интересной особенностью чилийской селитры является присутствие в ней иодата натрия NaIO3.

Обычно порода была мягкая и легко извлекалась из земли, но иногда залежи селитры были такими плотными, что для их извлечения требовались взрывные работы. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шел на продажу в виде удобрения. Из оставшегося раствора добывали иод. В 19 в. Чили стало главным поставщиком селитры. Разработка месторождений занимала первое место в горнодобывающей промышленности Чили 19 в.

Чтобы получить из чилийской селитры нитрат калия, использовали реакцию NaNO3 + KCl ® NaCl + KNO3. Такая реакция возможна благодаря резкому различию в растворимости ее продуктов при разных температурах. Растворимость NaCl (в граммах на 100 г воды) изменяется лишь с 39,8 г при 100° С до 35,7 г при 0° С, тогда как растворимость KNO3 при тех же температурах отличается очень сильно и составляет 246 и 13,3 г! Поэтому если смешать горячие концентрированные растворы NaNO3 и KCl, а затем охладить смесь, то значительная часть KNO3 выпадет в осадок, а почти весь NaCl останется в растворе.

ГУАНО (исп. guano), разложившийся в условиях сухого климата помет морских птиц; азотно-фосфорное удобрение. Содержит ок. 9% N и 13% P₂O₅. Залежи в Юж. Америке, Юж. Африке. Гуано называют также удобрения из отбросов рыбного и зверобойного промыслов.

Литература:

1. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. Учеб.пособие для учащихся 8-9 классов с углубленным изучением химии.В 2ч.-3-е изд. - М:.Просвещение, 1992.

2. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. Электронное издание. Версия 2009.

3. Стратегия и тактика учителя. Сборник. Составитель О.Варшавер - М:ЦГЛ, 2005. - 128 с.

4. Химия. 9 класс: Поурочные планы по учебнику Л.С.Гузея и др. IIполугодие/ Авт.-сост.С.Ю.Дибленко, Е.А.Смирнова, С.М.Колмыкова.- Волгоград: Учитель,2005.-233с.

5. http://www.xumuk.ru.