Изучение элементов и их соединений в систематическом курсе химии

МЕТОДИКА

ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ В СИСТЕМАТИЧЕСКОМ КУРСЕ ХИМИИ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ CОЕДИНЕНИЙ В СИСТЕМАТИЧЕСКОМ КУРСЕ ХИМИИ

Учение о химических элементах составляет главное содержание курса неорганической химии средней школы. В изучении химических элементов можно выделить три этапа.

На первом этапе в VII классе при рассмотрении кислорода и водорода наряду с конкретизацией первоначальных химических понятий появляется возможность накапливать фактический материал (о свойствах металлов, неметаллов и их соединений), необходимый для дальнейшего изучения курса химии. При этом акцент делают на выявлении причинно-следственных связей между составом веществ и их свойствами.

Затем в VIII классе перед изучением периодического закона и системы Д. И. Менделеева формируется понятие о естественных группах щелочных металлов и галогенов. Рассмотрение щелочных металлов и галогенов позволяет установить закономерность и зависимость их свойств от изменения относительных атомных масс образующих элементов.

Эти знания необходимы для понимания учащимися периодического закона, в котором отражена зависимость качественных изменений элементов от их количественных характеристик (второй этап).

На третьем этапе происходит систематическое изучение неметаллов и металлов на основе теоретических знаний о строении атомов, о периодическом законе и периодической системе, что позволяет дать более четкую и современную характеристику их важнейших свойств. При этом важно учитывать следующее:

Изучение систематического курса осуществляется при использовании дедуктивного подхода. Основной задачей при этом является предвидение учащимися определенных свойств веществ на основе уже известных им периодического закона и теории строения веществ.

Рассмотрение неметаллов и металлов осуществляется по группам. Это дает возможность углубить представление об изменении свойств элементов и образуемых ими веществ как следствии перехода количественных изменений в качественные; установить причинноследственные связи между строением, свойствами и применением веществ, их распространением в природе, показать единство и многообразие материального мира.

При изучении систематического курса внимание уделяется развитию важнейших химических понятий. При этом широко применяются методы сравнения, обобщения.

Большую роль в развитии самостоятельности, познавательного интереса учащихся при изучении систематического курса играет химический эксперимент. Значение его при этом, в отличие от первоначального этапа изучения конкретных веществ, заключается в том, что он в большинстве случаев служит для проверки высказанных учащимися предположений, прогнозов, дает возможность развить их логическое мышление.

Развитие познавательного интереса к предмету, а также связь с практикой обеспечивают более целенаправленное понимание химических производств.

6. Процесс изучения металлов опирается на знания неметаллов.

Попутно расширяется их характеристика, развиваются знания учащихся о свойствах оксидов, кислот, солей.

Ведущие теории и основные понятия курса, реализация идей периодичности и зависимости свойств веществ от их строения, использование эвристических возможностей периодической системы при изучении неметаллов и металлов открывают огромные возможности для дедуктивного подхода к их познанию. Наиболее полно он может быть применен в условиях проблемного обучения. С учетом дедуктивного подхода составляют планы характеристик элементов и их соединений. Их характеристика опирается на учение о периодичности, на электронную теорию, которые при этом обогащаются и развиваются.

РАЗВИТИЕ ЗНАНИЙ УЧАЩИХСЯ О ПЕРИОДИЧЕСКОМ ЗАКОНЕ И ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕОРИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Изучению систематического курса предшествует беседа, обобщающая знания конкретных представителей неметаллов и металлов. Здесь следует рассмотреть с учащимися такие основные вопросы:

1. Положение неметаллов в периодической системе (диагональ с верхнего левого угла в правый нижний: р-элементы и s-элемент -- водород).

На основании положения неметаллов в периодической системе и знания закономерностей, которые в ней отражены, учащиеся вспоминают, что в состав наружного электронного слоя их атомов входит относительно большое число электронов (4, 5, 6, 7), он близок к завершению, а у атомов элементов главной подгруппы VIII группы (благородных элементов) завершен.

Xимия неметаллов зависит от структуры наружного электронного слоя их атомов. Вступая в соединение, атомы неметаллов завершают наружный электронный слой (дополняя его до восьмиэлектронного) за счет электронов атомов металлов или водорода. Поэтому наиболее характерно для неметаллов их соединение с металлами и водородом.

Аналогично обобщаются знания о металлах.

Сравнение и противопоставление свойств металлов и неметаллов. Металлы -- твердые вещества (кроме ртути). Неметаллы могут быть в одном из трех возможных агрегатных состояний. Все металлы обладают электрической проводимостью, а из неметаллов -- лишь некоторые. Для неметаллов, в отличие от металлов, исключается существование положительных ионов в растворе. Для них характерно образование в растворе отрицательных ионов.

Если металлы при всех химических взаимодействиях служат восстановителями, то неметаллы в зависимости от партнера и условий могут быть как восстановителями, так и окислителями. По отношению к металлам они всегда окислители. Оксиды неметаллов либо кислотные, либо безразличные. Оксиды металлов могут иметь основной, амфотерный или кислотный характер. Опираясь на периодическую систему, необходимо еще раз указать ученикам на отсутствие резкой границы между металлами и неметаллами, а также их соединениями. Изучение веществ в систематическом курсе требует использования различных прогнозов, побуждающих поисковую деятельность учащихся. Так, на основе определения места элемента в периодической системе и знания закономерностей, которые в ней отражены, учащиеся характеризуют строение его атома, а для веществ молекулярного строения прогнозируют и строение его молекулы. На основе знания природы химической связи, типов кристаллических решеток, зависимости свойств веществ от их строения прогнозируют свойства веществ. Учитывая роль знаний о строении веществ в изучении систематики элементов, их надо обобщить, четко выделив ведущую идею курса химии -- зависимость свойств веществ от их строения, расширить представления о структурной организации веществ. Результатом обобщения должны стать положения:

Структурными составляющими частицами различных веществ могут быть молекулы, атомы и ионы.

Химическая связь в веществах, состоящих при обычных условиях из молекул, является ковалентной, и она обусловлена наличием одной или нескольких электронных пар, прочно связывающих атомы в молекуле. В твердом состоянии для таких веществ характерна молекулярная кристаллическая решетка, легко разрушающаяся при нагревании, что сопровождается переходом вещества в жидкое и газообразное состояние.

Для веществ, состоящих из атомов, также характерна ковалентная связь. Однако, в отличие от веществ молекулярного строения, они образуют атомные кристаллические решетки, в которых атомы связаны друг с другом прочной ковалентной связью. Поэтому переход этих веществ в жидкое и газообразное состояние происходит при довольно высоких температурах и представляет собой превращение гигантских структур в простые малоатомные молекулы или одиночные атомы.

Для веществ с металлической связью, в частности для простых веществ -- металлов, при обычных условиях характерна металлическая решетка. В узлах такой решетки находятся атомы и ионы металлов, в промежутках между которыми движутся полусвободные электроны. Переход от твердого срстояния металлов к жидкому сводится к расшатыванию металлической связи и нарушению правильной ориентации атомов в пространстве. При переходе же в газообразное состояние разрушается металлическая связь и образуются молекулы металлов с малопрочной ковалентной связью или же одиночные атомы металлов -- частицы с качественно новым видом связи.

Для веществ с ионной связью характерна ионная кристаллическая решетка, в узлах которой находятся разноименно заряженные ионы, связанные силами электростатического притяжения. В зависимости от размера и заряда иона вокруг него может группироваться разное число ионов другого заряда. Переход от твердого состояния к газообразному для этих веществ состоит¹ в разрушении связи между ионами в кристаллах и образовании одиночных ионных молекул. Эти положения активно используются, обогащаются и конкретизируются при изучении отдельных неметаллов и металлов по группам.

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ НЕМЕТАЛЛОВ

При дедуктивном изучении систематического курса учащиеся сталкиваются с новыми условиями использования уже накопленных знаний, что приводит к возникновению разнообразных проблемных ситуаций. План изучения элементов в систематическом курсе химии:

Положение в системе (химический знак, атомная масса, порядковый номер, период, группа, подгруппа).

Строение атома, особенности электронного строения, возможные значения степени окисления.

Краткие исторические сведения о химическом элементе.

Простые вещества, образуемые данным элементом, их строение, вид химической связи между атомами, тип кристаллической решетки. Свойства простых веществ, их применение и получение.

Формы и свойства соединений элемента, их применение и получение.

Распространение элемента в природе.

Общая характеристика подгруппы, в которую входит данный элемент.

Непосредственное рассмотрение систематического курса начинается с галогенов. Особенность этой темы состоит в том, что первоначальные сведения о физических и химических свойствах галогенов на основе атомно-молекулярного учения были уже изучены в теме «Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева». Там же было дано и понятие о естественной группе галогенов. Первое представление о хлороводороде, физических и химических свойствах соляной кислоты как одном из представителей бескислородных кислот учащиеся получили еще в VII классе. Именно поэтому, приступая к теме «Галогены», необходимо активно использовать объяснительные и прогностические функции теорий и считать главной задачей рассмотрение всех сведений о галогенах на основе периодического заксна, системы и электронной теории, постоянно раскрывая зависимость их свойств от строения. Одно-временно должны быть расширены и систематические сведения о хлороводороде, соляной кислоте, хлоридах. Особое значение приобретает закрепление полученных ранее фактических знаний лабораторными опытами и практическими занятиями, включающими рассмотрение новых свойств. Учитывая запас знаний и умений учащихся, целесообразно использовать их самостоятельную работу.

Галогены относятся к типичным неметаллам, поэтому, следуя общему плану изучения элементов, вначале надо рассмотреть положение галогенов в периодической системе, отметить особенности строения их атомов, в частности наличие одного не спаренного электрона на наружном уровне. Внимание учащихся фиксируется на том, что большое сходство свойств разных галогенов и образуемых ими соединений в значительной мере обусловливается подобным строением наружного электронного слоя их атомов, а качественные различия в свойствах -- различной удаленностью от ядра валентных электронов. Привлекая знания о механизме образования связи, учащиеся могут сделать вывод, что атомы галогенов способны образовать двухатомные молекулы, для которых характерна ковалентная неполярная связь. Именно из таких молекул и состоят соответствующие простые вещества.

Необходимо выявить, что изменение свойств в ряду:

протекает почти в полном соответствии с положением и изменением свойств образующих их элементов в периодической системе. Как вещества молекулярного строения, они имеют низкие температуры плавления и кипения. Вследствие увеличения молекулярной массы в ряду галогенов, а значит, уменьшения подвижности молекул, межмолекулярное взаимодействие увеличивается, что приводит к упрочению кристаллической решетки. Как следствие этого учащиеся должны сами объяснить изменение агрегатного состояния, а также температур плавления и кипения хлора, брома, йода. При этом важно показать на конкретных примерах, что свойства простых веществ тесно связаны со строением их молекул, а строение молекул - со структурой образующих их атомов. Эти их знания находят не только применение, но и дальнейшее развитие.

На основе представлений, полученных при изучении природы химической связи о зависимости прочности связи от межъядерного расстояния, учащиеся предполагают, что прочность связи в молекулах фтора должна быть больше, чем в молекулах хлора. Однако несоответствие между высказанным предположением ученика и опытными данными (табл. 18) убеждают их в обратном. В поисках объяснения противоречия они записывают электронные схемы строения атомов и образования молекул фтора и хлора. Выясняется, что в наружном электронном слое этих молекул сосредоточено большое число электронов, но поскольку размеры атома фтора значительно меньше, то и расстояние между ними в молекуле меньше, чем в молекуле хлора (в 1,4 раза. Используя рассуждения учащихся об особенностях электронного строения фтора и хлора и образования ими химической связи, надо подвести их к выводу о том, что закономерности изменения свойств простых веществ могут иметь иной характер, чем закономерности изменения свойств одиночных атомов.

Изучение химической активности галогенов строят на основе знаний учащихся о зависимости свойств веществ от природы химической связи. Рассматривая условия взаимодействия галогенов с водородом (фтор реагирует с водородом даже при --250 °С со взрывом; хлор -- при каталитическом влиянии ультрафиолетовых лучей; бром -- при нагревании; реакция же йода с водородом обратима), учащимся предлагают высказать предположение о прочности химической связи в молекулах галогеноводородов, объясняя ее с позиций строения атомов и проверяя, соответствуют ли эти предположения опытным данным. Процессы образования галогеноводородов можно рассмотреть с позиций теории окисления-восстановления и отметить, что при этом значение валентности не изменяется. При характеристике активности галогенов по отношению к металлам следует иметь в виду, что сравнение правомерно только по отношению к какому-либо конкретному металлу. Обычно берут примеры взаимодействия хлора, брома и йода с натрием, алюминием. Учитывая особенности строения металлов, учащиеся имеют возможность объяснить их различную активность лишь в первом приближении, но достаточном для понимания закономерностей и индивидуальностей этого явления. Следовательно, при изучении галогенов учащиеся на конкретных примерах убеждаются в том, что свойства веществ не определяются однозначно только природой образующих их атомов, а зависят еще и от природы и от прочности химической связи, молекулярного взаимодействия, типа кристаллической решетки и т. д.

Давая общую характеристику подгруппы галогенов, исходя из особенностей строения их атомов, учащиеся должны усвоить, что галогены, кроме фтора, могут проявлять и положительную степень окисления, причем ее максимальное значение должно быть равно числу электронов в наружном электронном слое (семи). Учащиеся также должны заключить на основании положения этих элементов в периодической системе и их свойств, что полярность связи в оксидах галогенов должна быть меньше, чем в галогенидах металлов и галогеноводородах.

С целью выявления степени осознанности в усвоении учащимися свойств галогенов им можно предложить следующие вопросы и упражнения:

Объясните, почему фтор в соединениях проявляет всегда степень окисления -- 1.

Как объяснить закономерное изменение физических свойств галогенов с увеличением порядкового номера элементов?

В чем причина легкой испаряемости брома?

Как объяснить малую растворимость брома и иода в воде и очень хорошую растворимость бромоводорода и иодоводорода?

Почему при прибавлении крахмала к раствору иодида калия не наблюдается изменение окраски? Что нужно сделать для появления синей окраски?

К раствору, содержащему 0,15моль бромида калия и 0,15моль иодида калия, добавили раствор, в котором находится 0,075 моль хлорной воды. Какие химические процессы при этом протекали? Как их объяснить с позиций прочности химической связи? Какие образовались продукты реакций и в каком количестве?

В теме «Подгруппа кислорода» происходит дальнейшее развитие и закрепление понятий о веществе, химическом элементе, химической реакции. Здесь, как и при изучении галогенов, используют дедуктивный подход. На основе приобретенных теоретических знаний учащиеся объясняют уже известные им свойства кислорода и его соединений, сравнивают с ранее изученными галогенами. Так, вводя понятие об аллотропии, следует предложить им подумать, почему галогены не образуют аллотропных видоизменений, сравнить строение атомов элементов этих подгрупп, строение и свойства образуемых ими веществ, соединений. На примере данной темы мож-но показать также организацию поисковой деятельности учащихся.

Элементы подгруппы кислорода сравнивают с ранее изученными галогенами, к которым они наиболее близки по свойствам. При этом следует опираться на знания, полученные в VII классе. Учащимся предлагают, используя свои теоретические знания, охарактеризовать строение атомов элементов этой подгруппы, установить на сновании положения в периодической системе, какой из двух элементов-- кислород или сера -- более электроотрицательный. На основании такого анализа они должны также указать, какие степени окисления в соединениях с кислородом и водородом могут проявлять элементы подгруппы кислорода, если на внешнем электронном слое у атомов всех этих элементов находится по шесть электронов. Важно также рассмотреть, какие свойства можно предположить у их соединений с металлами и водородом. Прежде чем приступить к изучению свойств серы и ее соединений, следует переосмыслить свойства кислорода с позиций электронной теории, чтобы создать возможность для сравнения его свойств со свойствами серы и повысить общий уровень имеющихся знаний. Учащиеся должны указать, что у атома кислорода недостает двух электронов для образования устойчивой конфигурации, изобразить строение молекулы кислорода, рассмотреть механизм образования двух общих электронных пар. Далее, исходя из строения, объясняют низкую температуру плавления и кипения кислорода, подобно тому как это делали для галогенов. Незначительная растворимость кислорода

в воде обусловлена тем, что связь в молекулах кислорода неполярная ковалентная. При изучении химических свойств кислорода следует предложить учащимся объяснить необходимость предварительного нагревания как условия для возникновения реакций кислорода с простыми веществами: фосфором, серой, графитом и др. (наличие химической связи между атомами). При проведении урока об аллотропии важно опираться на знания учащихся о строении и свойствах кислорода. Затем в сравнительном плане познакомить учеников с электронным строением молекулы озона и его свойствами.

На основании лучшей по сравнению с кислородом растворимости озона в воде учащиеся могут высказать суждение о некоторой полярности его молекул. Используя электронные представления, они должны объяснить, почему для кислорода характерны соединения, в которых он проявляет степень окисления --2.

Представления о зависимости свойств вещества от их строения развиваются далее при изучении серы и ее соединений. При этом учащимся следует предложить на основе теоретических знаний предсказать свойства серы и подтвердить это экспериментальными примерами. Вначале в ходе эвристической беседы учащиеся могут на доступном им уровне объяснить причину того, что сера, в отличие от кислорода, в обычных условиях представляет собой твердое вещество. Исходя из того, что у атома серы на один электронный слой больше, они предполагают, что прочность связи в молекуле серы S₂ должна быть меньше, чем в молекуле кислорода. Это подтверждается количественными данными: энергия связи в молекуле серы составляет 418 кДж/моль, а в молекуле кислорода -- 493,7 кДж/моль. На этом основании делают заключение, что атомам серы по сравнению с кислородом, очевидно, энергетически менее выгодно объединяться попарно, образуя двухатомные молекулы. Низкие температуры плавления и кипения серы (соответственно + 119 и -f-444,6 °С) позволяют предположить ее молекулярную структуру. После этого рассматривают схему кристаллической решетки серы и сообщают ее формулу S_g. Теперь учащиеся могут объяснить, почему молекулы серы более сложные, в отличие от кисло-рода (предшественника по группе) и хлора (соседа по периоду): по сравнению с кислородом у атома серы больше радиус атома, а в сравнении с хлором у атома серы -- два неспаренных электрона. Увеличение числа атомов в молекуле приводит к тому, что сера в обычных условиях -- твердое вещество. На основании плохой растворимости серы в воде можно предположить, что ее молекулы неполярны. Опираясь на строение и знания характера связи простого вещества серы, учащиеся могут высказать также предположения о химических свойствах этого вещества и сравнить их со свойствами кислорода. Проводя аналогию со свойствами кислорода, можно отметить наличие у серы свойств окислителя. Это предположение подтверждается рассмотрением реакций серы с металлами и с во-дородом. Снижение окислительной способности серы в сравнении с кислородом учащиеся могут объяснить тем, что в данном случае необходимы большие энергетические затраты на разрушение кристаллической решетки, разрыв связи в более сложных молекулах.

Затем перед учащимися целесообразно поставить вопрос, нельзя ли ожидать появления у простого вещества серы восстановительных свойств, исходя из особенностей ее строения в сравнении с кислородом (больший радиус атома, ядро атома слабее притягивает наружные электроны). Привлекая знания о реакции серы с кислородом и рассматривая ее с позиции электронных представлений, учащиеся заключают, что сера в данном случае проявляет восстановительные свойства. По аналогии предполагается проявление восстановительных свойств у серы по отношению к фтору и хлору как к более активным неметаллам. В качестве примера проявления серой восстановительных свойств при взаимодействиях с некоторыми сложными веществами может быть рассмотрена реакция серы с фиотолетовой солью:

Активная поисковая деятельность учащихся при изучении неметаллов должна осуществляться систематически, от урока к уроку, воспитывая у них познавательное отношение к действительности и способствуя углублению творческого подхода к изучению свойств веществ. Этому способствуют вопросы и упражнения:

Как можно объяснить, что кислород при обычных условиях является веществом газообразным, а сера -- твердым?

Почему галогены не образуют аллотропных видоизменений, а для кислорода и серы они характерны?

Какими опытами можно доказать, что химическая связь между серой и водородом в молекулах сероводорода менее прочна, чем:

а) связь водорода с кислородом в воде;

б) водорода с хлором в хлороводороде?

Почему сероводород, в отличие от воды, является сильным восстановителем?

В чем принципиальное сходство способов получения сероводорода и хлороводорода?

К систематическому изучению химических элементов и их соединений в IX классе учащиеся приступают, овладев всеми необходимыми теоретическими знаниями: периодического закона и системы, строения вещества, теории электролитической диссоциации, энергетическими представлениями. Они уже имеют опыт применения теоретических знаний для объяснения новых фактов, для предсказания свойств веществ и условий протекания химических реакций.

Тема «Подгруппа азота» имеет большое общеобразовательное зна-чение. Здесь происходит закрепление, углубление и расширение знаний по теории строения вещества (новый механизм образования химической связи, аллотропия) и химической кинетике (химическое равновесие). Данная тема представляет большие возможности для реализации комплексного подхода к коммунистическому воспитанию учащихся. Изучение производства аммиака, азотной кислоты и минеральных удобрений позволяет широко раскрыть связь химической науки с производством в условиях развитого социалистического общества, показать преимущества социалистической системы хозяйства перед капиталистической, осуществлять работу по патриотическому воспитанию, экономическому образованию и профориентации учащихся.

Исходя из этого, можно выделить важнейшие задачи изучения темы «Подгруппа азота»:

Осуществление систематической работы по формированию мировоззрения учащихся на примере фактического материала темы.

Вооружение учащихся систематическими знаниями о подгруппе азота.

Дальнейшее развитие важнейших химических понятий (химический элемент, окислительно-восстановительные реакции, понятие о видах химической связи, о закономерностях протекания химических реакций).

4. Формирование новых химических понятий (донорно-акцеп торный механизм образования ковалентной связи, круговорот азота в природе).

Развитие некоторых химических теорий (теорий химической связи, кинетики, химических реакций, об управлении химическим процессом и др.).

Дальнейшее развитие политехнического образования учащихся в направлении изучения химических производств.

Формирование новых и совершенствование освоенных практических навыков и умений.

В этой большой теме можно выделить четыре основных вопроса:

Азот и его соединения.

Азотная промышленность.

Фосфор и его соединения.

Минеральные удобрения.

Урок 1. Положение элементов подгруппы азота в периодической системе, строение их атомов. Азот. Физические свойства

В задачу этого урока входит рассмотрение положения элементов подгруппы азота в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и строения их атомов; углубление и систематизация знаний учащихся об азоте (вещества и элементы). Учитель обращает внимание учащихся на происхождение слова «азот». Название образовано от греческого слоеэ «зоо» живой и частицы «а», означающей отрицание. Буквальный перевод названия элемента «нежизненный». Отмечаются громадные запасы азота в природе и ограниченная возможность использования свободного азота растениями и животными. Необходимо остановиться на проблеме связывания азота.

Урок 2. Химические свойства азота (взаимодействие азота с кислородом и водородом)

На этом уроке раскрываются особенности взаимодействия азота с кислородом и водородом. Повторяется сущность окислительно восстановительного процесса, закономерности протекания обратимых реакций.

Урок 3. Аммиак. Физические свойства, химические свойства (горение, каталитическое окисление)

На уроке изучают строение молекулы аммиака, его физические свойства и особенности взаимодействия с кислородом (в присутствии катализатора и без него). Закрепляется умение учащихся составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Урок 4. Взаимодействие аммиака с водой и кислотами. Образование иона аммония

На занятии по этой теме раскрываются особенности взаимодействия аммиака с водой и кислотами. Продолжается формирование понятия о донорно-акцепторном механизме образования иона аммония. Расширяется представление учащихся об основаниях.

Урок 5. Соли аммония. Качественная реакция на ион аммония

При изучении темы «Соли аммония» углубляются знания учащихся о солях и их свойствах. Учащихся знакомят с солями аммония и особенностями их свойств, их учат распознавать ион аммония.

Урок 6. Практическое занятие. Получение аммиака и опыты с ним. Ознакомление со свойствами водного раствора аммиака

На этом занятии следует повторить и закрепить знания учащихся о лабораторных способах получения аммиака, его физических и химических свойствах, исследовать щелочные свойства раствора аммиака в воде.

Урок 7. Производство аммиака синтетическим способом В задачу урока входит формирование у учащихся представлений о промышленном способе производства аммиака, обобщение научных принципов химического производства. Углубляются знания Учащихся об условиях смещения химического равновесия, о роли катализаторов.

Урок 8. Применение аммиака в народном хозяйстве. Профессия рабочих аммиачного производства

На уроке учитель раскрывает перспективы производства аммиака в народном хозяйстве. Учащихся знакомят с важнейшими профессиями в аммиачном производстве.

Урок 9. Оксид азота (II), оксид азота (IV), их получение и свойства

На этом уроке учащиеся получают знания о свойствах оксидов азота. Раскрывается промышленное значение реакций окисления оксида азота (II) до оксида азота (IV) и гидратации оксида азота (IV).

Урок 10. Азотная кислота. Физические свойства. Общие химические свойства

Основная задача урока состоит в том, чтобы на примере общих свойств азотной кислоты повторить и закрепить свойства кислот в свете теории электролитической диссоциации.

Урок 11. Химические свойства концентрированной азотной кислоты. Взаимодействие концентрированной и разбавленной азотной кислоты с металлами

На этом уроке предстоит на основе эксперимента рассмотреть особые свойства азотной кислоты, совершенствовать навыки учащихся в составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций.

Урок 12. Соли азотной кислоты. Качественная реакция на нитраты

На примере свойств нитратов предстоит углубить знания учащихся о солях в свете теории электролитической диссоциации и учения об окислительно-восстановительных процессах, научить учащихся экспериментально определять нитрат-ион.

Урок 13. Применение азотной кислоты и ее солей в народном Хозяйстве. Круговорот азота в природе

Необходимо ознакомить учащихся со значением азотной кислоты и нитратов в народном хозяйстве, раскрыть сущность круговорота азота в природе, подчеркнуть значение его соединений в жизнедеятельности организмов и сохранении экологических систем.

Урок 14. Химические реакции, лежащие в основе производства азотной кислоты

Учащиеся должны получить представление о химизме производства азотной кислоты. На этом уроке надо повторить каталитическое окисление аммиака и химические свойства изученных оксидов азота.

Рассмотрение вопросов зависимости свойств азота и фосфора, а также их соединений от особенностей строения и в этой теме строится на основе проблемного подхода. Учащимся хорошо известно, что кислород по отношению к большинству металлов более активен, чем сера. По аналогии они могут предположить вначале большую химическую активность азота в сравнении с фосфором. Им сообщают, что азот по отношению к большинству металлов менее активен, чем фосфор, и учащиеся на основе уже имеющихся теоретических знаний объясняют это меньшей прочностью связи в простом веществе фосфора в сравнении с азотом (мольная ионизация азота -- 4576 кДж/моль, а фосфора -- 2910 кДж/моль). Далее им предлагают, объяснить слабую экзотермичность реакции между водородом и фосфором по сравнению с реакцией между водородом и азотом. Зная, что реакции протекают в направлении образования более прочных связей, учащиеся объясняют этот факт большей прочностью химической связи азот -- водород по сравнению со связью фосфор -- водород.

Свойства водородных соединений азота и фосфора рассматриваются также с позиций имеющихся у учащихся теоретических знаний о строении вещества, сравниваются между собой, а также со свойствами уже знакомых учащимся водородных соединений. Привлекая имеющиеся сведения о природе химической связи и окислительно-восстановительных процессах, учащиеся объясняют, в каком направлении в ряду водородных соединений: аммиак, вода, фтороводород -- увеличивается полярность связи, ее прочность, в каком направлении усиливаются восстановительные свойства и чем это обусловлено.

Учащимся также следует предложить объяснить, почему окисление аммиака до свободного азота осуществить гораздо легче, чем окисление воды до свободного кислорода.

Привлекая знания о зависимости свойств веществ от их строения и сделав заключение о меньшей прочности связи фосфор -- водород по сравнению со связью азот -- водород, учащиеся проводят аналогию со свойствами ранее изученных веществ (сероводород -- более сильный восстановитель, чем вода; иодоводород -- чем бромоводород, который, в свою очередь, как восстановитель сильнее, чем хлороводород). Они предполагают, что фосфин должен легче окисляться, чем аммиак. Сравнивая процессы образования оксида фосфора (V) и оксида азота (V), учащиеся объясняют значительную экзотермичность первой реакции большей прочностью связи между кислородом и фосфором в молекулах образующегося вещества.

При изучении темы «Подгруппа углерода» учащиеся знакомятся с характерными свойствами ее элементов и образованных ими веществ, углубляют представления о структуре Ееществ, о сущности аллотропии, усваивают понятия адсорбции и коллоидных растворов, получают сведения о практическом применении и распространении изучаемых соединений углерода и кремния, о роли топлива, об энергетике и о значении силикатов. Содержание темы также позволяет широко применять изученные ранее теоретические сведения к изучению основного материала, использовать метод дедукции, на основе которого прогнозируются свойства и возможный ход реакций с участием рассматриваемых веществ. При этом также важно широко использовать проблемный подход. Используя общие положения электронной теории и отмечая место элементов подгруппы углерода в периодической системе, ученики сравнивают радиусы атомов кислорода, азота и углерода, отмечают, что у последнего радиус атома наибольший и именно поэтому атомы углерода образуют друг с другом в обычных условиях ординарные, а не кратные связи. Для всех простых веществ, образованных атомами элементов главной подгруппы IV группы, в которых имеется обычная ковалентная связь, число соседних атомов в соединении становится равным четырем. С этим связано появление тетраэдрической структуры у алмаза, представляющего собой одно из аллотропных видоизменений углерода.

В процессе выявления зависимости свойств простых веществ, образованных элементом углеродом, от их строения учащиеся могут предположить необходимость затрат большого количества энергии на разрыв химических связей между атомами. Целесообразно выяснить, почему образование оксида углерода (II), а затем оксида углерода (IV) при сжигании графита или угля сопровождается выделением значительного количества энергии при образовании химических связей. При сравнении свойств оксида углерода (IV) и оксида кремния (IV) на примере кварца важно рассмотреть вопрос о структурной организации веществ на макроуровне.

На основе этих знаний учащиеся еще раз могут убедиться, что резкое отличие в строении и структуре веществ приводит и к резкому отличию их свойств. С целью закрепления и уточнения материала, выработки умений и активизации мыслительной деятельности учащихся им можно предложить следующие вопросы и упражнения по темам «Подгруппа азота» и «Подгруппа углерода»:

Почему элемент фосфор образует простое вещество, состоящее из молекул Р₄, а простое вещество азот -- N₂?

Почему простое вещество азот очень трудно вступает в реакцию с кислородом, а фосфор активно реагирует с ним?

Почему реакция окисления аммиака не протекает при обычных условиях, а фосфин энергично сгорает даже на воздухе?