Хостинг документов » Урок по теме: «Положение азота и фосфора в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Азот, физические и химические свойства, получение и применение»

Урок по теме: «Положение азота и фосфора в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Азот, физические и химические свойства, получение и применение»

Дата_____________ Класс_______________

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

Цели урока: расширить и углубить знания учащихся о периодической системе химических элементов, строении атомов на примере характеристики элементов пятой группы главной подгруппы, строении и свойствах простых веществ (азота и фосфора); знать химические и физические свойства азота и фосфора.

Ход урока

1. Организационный момент урока.

2. 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

Элемент

Азот N	Фосфор Р	Мышьяк As	Сурьма Sb	Висмут Bi
Азот N	Фосфор Р	Мышьяк As	Сурьма Sb	Висмут Bi	Свойство
Порядковый номер элемента	7	15	33	51	83
Относительная атомная масса	14,007	30,974	74,922	121,75	208,980
Температура плавления,С	-210	44,1 (белый)	817 (4МПа)	631	271
Температура кипения,С	-196	280 (белый)	613	1380	1560
Плотность г/см³	0,96 (твёрдый)	1,82 (белый)	5,72	6,68	9,80
Степени окисления	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3

1. Строение атомов химических элементов

Название

химического

элемента

Схема строения атома	Электронное строение последнего энергоуровня	Формула высшего оксида R₂O₅	Формула летучего водородного соединения RH₃
1. Азот	N+7)₂)₅	…2s²2p³	N₂O₅	NH₃
2. Фосфор	P+15)₂)₈)₅	…3s²3p³	P₂O₅	PH₃
3. Мышьяк	As+33)₂)₈)₁₈)₅	…4s²4p³	As₂O₅	AsH₃
4. Сурьма	Sb+51)₂)₈)₁₈)₁₈)₅	…5s²5p³	Sb₂O₅	SbH₃
5. Висмут	Bi+83)₂)₈)₁₈)₃₂)₁₈)₅	…6s²6p³	Bi₂O₅	BiH₃

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.

Свежие документы: Конспект урока на тему «Анилин»

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 .

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. 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, 2π), молекулярная кристаллическая решётка

Тройная

связь

Энергия

связи

945 кДж/моль

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

N – окислитель ( 0 → -3)

N – восстановитель (0 → +5)

1. С металлами образуютсянитриды MxNy

— при нагревании с Mg и щелочно-земельными и щелочными:

3Сa + N₂ t= Ca₃N₂

— c Li при к t комнатной

Нитриды разлагаются водой

Са₃N₂ + 6H₂O = 3Ca(OH)₂ + 2NH₃

2. С водородом

3H₂+N₂↔ 2NH₃

(условия — T, p, kat)

N₂ + O₂ ↔ 2 NO – Q

(при t= 2000 C)

Азот не реагирует с серой, углеродом, фосфором, кремнием и некоторыми другими неметаллами.

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.

Свежие документы: Конспект урока по Химии "Чистые вещества и смеси" 8 класс

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. В некоторых горючих газах содержится в виде примеси свободный азот. Может ли при сгорании таких газов в обыкновенных газовых плитах образоваться оксид азота (II). Почему?

4. Домашнее задание

П. 15-16, упр.1-5 на стр.52