19. Методика изучения азота и его соединений

Так как учащиеся уже располагают некоторыми сведениями об азоте, вводную часть урока на эту тему следует начать с повторения. При этом может выявиться противоречивость знаний учащихся об азоте. На уроках химии они узнали, что азот не поддерживает жизни, а на уроках естествознания им сообщалось, что без азота нет жизни. Чтобы разрешить это кажущееся противоречие, нужно разъяснить учащимся, что в первом случае идет речь о простом веществе - азоте, а во втором случае - о сложных веществах, содержащих элемент азот. Лавуазье предложил назвать азот азотом после того, как не первым и не последним получил и исследовал не поддерживающую дыхания и горения часть воздуха. Согласно Лавуазье, «азот» означает «безжизненный», и слово это произведено от греческого «а» – отрицание и «зоэ» – жизнь.

Следует напомнить, что природные запасы свободного азота огромны и доступны человеку, и в то же время растения, культивируемые человеком, не всегда получают азотистое питание в должном количестве из-за недостатка в почве необходимых соединений азота. Отсюда возникает проблема превращения свободного азота, не поддерживающего жизни, в связанный азот, необходимый для жизни. А для этого нужно изучить свойства азота, условия его соединения с другими элементами. Чтобы показать учащимся свободный азот и" проделать с ним некоторые опыты, учитель получает его перед уроком и собирает в газометр. Азот образуется взаимодействием нитрита натрия с хлоридом аммония.

Концентрированный раствор хлорида аммония (20 г NH4Cl в 55 мл воды) помещают в колбу, а в капельную воронку наливают раствор нитрита натрия (25 г NaNО2 в 35 мл воды), колбу подогревают, а затем спускают по каплям раствор нитрита натрия в горячий раствор хлорида аммония. Получающийся азот собирают в небольшой газометр.

В дополнение к знаниям о физических свойствах азота, полученным учащимися в VII классе, сообщается температура кипения азота и растворимость его в воде.

Перед изучением химических свойств азота следует вспомнить с учащимися его положение в периодической системе, схему строения его атома и на этом основании сделать ряд предположений о химических свойствах, а именно: о валентности азота в соединениях с водородом и с кислородом, об отношении его к водороду, к металлам, к кислороду. При изучении свойств азота рекомендуется проводить сравнение его свойств со свойствами кислорода и фтора. Сопоставляя условия соединения с водородом фтора и кислорода и сравнивая строение атомов этих элементов, учащиеся могут понять, что с уменьшением числа валентных электронов у атомов элементов, находящихся в конце второго ряда периодической системы, повышается химическая активность элементов в отношении к водороду. В подтверждение этого теоретического вывода следует сообщить, при каких условиях могут соединяться с водородом азот, фтор и кислород. Таким образом сравнивается химическая активность азота, кислорода и фтора (отношение их к водороду). Азот является инертным веществом, поэтому реакции с ним проходят при высоких температурах. Как неметалл, азот может реагировать с металлами и другими неметаллами. Все эти реакции окислительно-восстановительные, в них азот может выступать в роли как окислителя, так и восстановителя. Анализируя уравнение реакции соединения азота с водородом, следует объяснить учащимся, что образованию молекул аммиака должно предшествовать разложение молекул азота и водорода на атомы. Так как молекулы азота стойки при обычных условиях, то азот сравнительно инертен при низкой температуре, но он может соединяться с кислородом при очень высокой температуре. Надо также сообщить учащимся о роли катализатора в этом процессе. Учитель отмечает относительность понятия о химической активности азота и зависимость ее от условий реакции.

Учебной задачей урока на тему "Азотная кислота" является повторение и приведение в систему приобретенных учащимися знаний об этой кислоте, а также более углубленное изучение окислительных свойств азотной кислоты и ознакомление учащихся с лабораторным способом ее получения. При повторении учащиеся должны вспомнить о физическом состоянии, растворимости азотной кислоты в воде и о химических свойствах, общих для всех кислот, т. е. свойствах, обусловленных электролитической диссоциацией этой кислоты. К числу таких реакций относится взаимодействие азотной кислоты с основаниями. Большой интерес представляет знакомство учащихся с окислительными свойствами азотной кислоты. Эти свойства надо связать со строением атома азота и молекулы азотной кислоты.еред изучением взаимодействия азотной кислоты с металлами и органическими веществами полезно вспомнить, как реагирует с теми же веществами серная кислота. Можно также начать изучение окислительных свойств азотной кислоты с показа взаимодействия ее с углем. Для этого в азотную кислоту добавляют для удаления воды концентрированную серную кислоту. Смесь кислот нагревают в пробирке, затем дотрагиваются до поверхности нагретого раствора концом погашенной лучинки (тлеющий уголек). При этом он вспыхивает. По аналогии с реакцией, происходящей между серной кислотой и медью, учащиеся разберутся и в реакции, происходящей между азотной кислотой и медью. При этом нет необходимости еще раз рассматривать взаимодействие разбавленной азотной кислоты с медью, так как это мало добавляет к характеристике азотной кислоты как окислителя, а излишне загружает память учащихся. Чтобы отметить "огнеопасность" азотной кислоты в известных условиях, можно показать эффектный опыт воспламенения скипидара при взаимодействии его с азотной кислотой.