Положение азота и фосфора в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Азот, физические и химические свойства, получение и применение

Красногвардейский район

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Коломыцевская средняя общеобразовательная школа»

Положение азота и фосфора в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Азот, физические и химические свойства, получение и применение

9 класс

Учитель химии Тарасова Л.В.

2016

Цели:способствовать формированию знаний о строении атомов и молекул азота. Показать зависимость физических и химических свойств азота от строения молекулы. Продолжить формирование умений составлять уравнения электронного баланса, определять окислитель и восстановитель.

Оборудование: таблица «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

Ход урока:

Организационный момент урока.

Проверка домашнего задания:

При каких условиях химическое равновесие данных реакций можно сместить в сторону продуктов реакции.

а)CaO(кр.) + CO₂(г.) ↔ CaCO₃(кр.)+ 178кДж.

б)FeO(тв.) + H₂↔Fe(тв.) + H₂O(г.) – 23кДж

в)CH₄(г.) + 2H₂O(г.) ↔CO₂+ 4H₂(г.) -165 кДж

Самостоятельная работа учащихся:

Рассмотреть данные реакции как окислительно – восстановительные

1вариант: H₂SO₄+ Zn → ZnSO₄+ H₂O + S

2вариант: H₂SO₄+ Hg → HgSO₄+ H₂O + SO₂

Определить окислитель и восстановитель.

 III. Изучение нового материала.

Общая характеристика химических элементов подгруппы азота

Подгруппа азота (пниктогены) – V группа, главная подгруппа «А» - азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ.

Содержание в земной коре: азот - 0,01%, фосфор - 0,08%, мышьяк - 0,0006%, сурьма - 0,0004%, висмут - 0,00002% 

Свойства элементов V-A подгруппы

 1. Строение атомов химических элементов

Наличие трех неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне объясняет то, что в нормальном, невозбужденном состоянии валентность элементов подгруппы азота равна трем.

У атомов элементов подгруппы азота (кроме азота - внешний уровень азота состоит только из двух подуровней - 2s и 2p) на внешних энергетических уровнях имеются вакантные ячейки d-подуровня, поэтому они могут распарить один электрон с s-подуровня и перенести его на d-подуровень. Таким образом, валентность фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута равна 5.

Элементы группы азота образуют с водородом соединения состава RH₃, а с кислородом оксиды вида - R₂O₃ и R₂O₅. Оксидам соответствуют кислоты HRO₂ и HRO₃ (и ортокислоты H₃PO₄, кроме азота). 

Высшая степень окисления этих элементов равна +5, а низшая -3. 

Так как заряд ядра атомов увеличивается, число электронов на внешнем уровне постоянно, число энергетических уровней в атомах растёт и радиус атома увеличивается от азота к висмуту, притяжение отрицательных электронов к положительному ядру ослабевает и способность к отдаче электронов увеличивается, и, следовательно, в подгруппе азота с ростом порядкового номера неметаллические свойства убывают, а металлические усиливаются. 

Азот - неметалл, висмут - металл. От азота к висмуту прочность соединений RH3 уменьшается, а прочность кислородных соединений возрастает.

Наибольшее значение среди элементов подгруппы азота имеют азот и фосфор.

Визитка химического элемента азота. (Самостоятельная работа.

Азот, физические и химические свойства, получение и применение

1. Азот – химический элемент

N +7)2)5

1s²2s²2p³ незавершённый внешний уровень, p-элемент, неметалл

Ar(N) = 14

2. Возможные степени окисления

Из-за наличия трёх неспаренных электронов азот очень активен, находится только в виде соединений. Азот проявляет в соединениях степени окисления от «-3» до «+5»

3. Визитка химического элемента азота (самостоятельная работа)

Азот – простое вещество, строение молекулы, физические свойства

Азо́т (от греч. ἀζωτος — безжизненный, лат. Nitrogenium), вместо предыдущих названий («флогистированный», «мефитический» и «испорченный» воздух) предложил в 1787 году Антуан Лавуазье. Как показано выше, в то время уже было известно, что азот не поддерживает ни горения, ни дыхания. Это свойство и сочли наиболее важным. Хотя впоследствии выяснилось, что азот, наоборот, крайне необходим для всех живых существ, название сохранилось во французском и русском языках.

N₂ – ковалентная неполярная связь, тройная (σ, 2n), молекулярная кристаллическая решётка

 Вывод:

1. Малая реакционная способность при обычной температуре

2. Газ, без цвета, запаха, легче воздуха 

Mr(Bоздуха)/Mr(N₂) = 29/28

4. Химические свойства азота

 5. Получение:

В промышленности азот получают из воздуха. Для этого воздух сначала охлаждают, сжижают, а жидкий воздух подвергают перегонке (дистилляции). Температура кипения азота немного ниже (–195,8 °C), чем другого компонента воздуха — кислорода (–182,9 °C), поэтому при осторожном нагревании жидкого воздуха азот испаряется первым. Потребителям газообразный азот поставляют в сжатом виде (150 атм. или 15 МПа) в черных баллонах, имеющих желтую надпись «азот». Хранят жидкий азот в сосудах Дьюара.

В лаборатории чистый («химический») азот получают добавляя при нагревании насыщенный раствор хлорида аммония NH₄Cl к твердому нитриту натрия NaNO₂:

NaNO₂ + NH₄Cl = NaCl + N₂ + 2H₂O.

Можно также нагревать твердый нитрит аммония:

NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O. 

6. Применение:

В промышленности газ азот используют главным образом для получения аммиака. Как химически инертный газ азот применяют для обеспечения инертной среды в различных химических и металлургических процессах, при перекачке горючих жидкостей. Жидкий азот широко используют как хладагент, его применяют в медицине, особенно в косметологии. Важное значение в поддержании плодородия почв имеют азотные минеральные удобрения.

7. Биологическая роль

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков (16—18 % по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др. В составе живых клеток по числу атомов азота около 2%, по массовой доле - около 2,5 % (четвертое место после водорода, углерода и кислорода). В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов. Это количество оценивается примерно в 1,9·1011 т. В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитра» (нитрат натрия с примесями других соединений), норвежская, индийская селитры.

 3. Закрепление изученного материала

№ 1.  Осуществите превращения по схеме:

N₂ → Li₃N → NH₃

№ 2.  Составьте уравнения реакции взаимодействия азота с кислородом, магнием и водородом. Для каждой реакции составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

№ 3. В одном цилиндре находится газ азот, в другом - кислород, а в третьем - углекислый газ. Как различить эти газы?

4. Домашнее задание

П. 15-16, упр. 1-5 на стр. 52.



Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/216525-polozhenie-azota-i-fosfora-v-periodicheskoj-s