Урок – Аммиак. Нитрид водорода. Строение. Физические и химические свойства. 4-5 минуты тест (азот) Начну я свой урок с маленькой загадки, а вы попробуете угадать, какие вещества я использую. 1 слайд Как думаете правда ли, что нет дыма без огня? Демонстрационный опыт (3 мин) (2 колбочки :В 1 немного нашатыря, во второй соляная кислота Налили- соединили колбочки) Пока еще не понятно, что за вещества перед нами, но может физические свойства нам дадут ясность 2 слайд Физические свойства (2 мин) бесцветный газ с резким запахом, в 2 раза легче воздуха. нельзя вдыхать продолжительное время, т.к. он ядовит. Легко сжижается. При соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени. Хорошо растворим в воде: Разбавленные растворы аммиака (3–10%) называются нашатырным спиртом, концентрированные растворы (18,5–25%) – аммиачной водой. Ну что, догадались? Конечно, это аммиак. И сегодня мы узнаем в чем же особенности этого газа, где его применяют, а также с чем он вступает в реакции 3 слайд объявление темы Вы уже сталкивались в быту с аммиаком (нашатырным спиртом)? Где он применяется? (слушаю версии) 4 слайд Какое же применение у такого вещества? (5мин) Основная доля производимого технического аммиака используется в химической промышленности: для получения аммиачных и аммиачно-нитратных удобрений (аммиачной и нитратной селитры, хлористого аммония, сульфата аммония и других); при получении соды применяется при производстве азотной кислоты, методом катализа; для получения аммонитов — аммиачных взрывчатых веществ; Аммиак легко сжижается при пониженной температуре или при повышенном давлении. При испарении жидкого аммиака поглощается много тепла, что позволяет использовать его в холодильных установках (сжижение- перевод газа в жидкое состояние) в качестве окислителя ракетного топлива. В медицине нашатырный спирт используют для приведения в чувство человека, потерявшего сознание. Применяют его и в качестве рвотного средства в очень слабом растворе и в малом количестве. Нашатырным спиртом обрабатывают укусы насекомых. Разведенным в воде нашатырным спиртом хирурги обрабатывают руки. Важно! Использовать раствор аммиака следует с большой осторожностью и только по назначению. Передозировка его очень опасна! АММИАК ПОЛЕЗЕН И В БЫТУ Мытье окон — смешав столовую ложку вещества с литром воды, протрите полученной жидкостью стекла, а затем отполируйте их с мягкой бумагой или тканью или бумагой. Аналогично можно очистить керамическую плитку. Стирка деликатных тканей — жесткую воду можно смягчить, добавив в нее несколько ложек нашатырного спирта. Чистка столового серебра —смешайте нашатырный спирт с чистой водой в пропорции 1:4 и положите туда серебряные предметы на несколько часов, затем ополосните их и протрите до блеска. Аналогично нашатырным спиртом можно удалять различные пятна с тканей и замши. (там определенные растворы, просто нашатырем пятна удалить не получится) Также можно почистить от жира решетки на плите 5 слайд Почему аммиак очень хорошо растворяется в воде? (7 мин) Чтобы ответить на этот вопрос давайте вспомним какие виды химической связи существуют? Ковалентная полярная Ковалентная неполярная Ионная Металлическая Как образуется ковалентная полярная связь? Хорошо, а какой тип химической связи будет в аммиаке (NH3)? (вызываю к доске, прошу нарисовать схему образования связи) Слайд 6 строение молекулы аммиака Да, похоже на ковалентную полярную, но еще там существует Особый вид межмолекулярного взаимодействия — водородные связи. Слайд 7 водородные связи Водородные связи — это межмолекулярные химические связи, возникающие между молекулами, в которых есть сильно полярные ковалентные связи — H-F, HO или H-N. Если в молекуле есть такие связи, то между молекулами будут возникать дополнительные силы притяжения. Объясним подробнее механизм этого вида химической связи. Есть молекулы А и В, содержащие водород. При этом в молекуле А есть электроотрицательные атомы, а в молекуле В водород имеет ковалентную полярную связь с другими электроотрицательными атомами. В этом случае между атомом водорода в молекуле В и электроотрицательным атомом в молекуле А образуется водородная связь. Слайд 8 Механизм образования химической ковалентной связи (8 мин) Существует два механизма взаимодействия атомов: обменный — предполагает выделение по одному внешнему электрону от каждого атома и соединение их в общую пару; донорно-акцепторный — происходит, когда один атом (донор) выделяет два электрона, а второй атом (акцептор) принимает их на свою свободную орбиталь. Давайте теперь поработаем с учебником и мы потом обсудим вопросы (вызываю к доске!!) 1.Как образуется донорно-акцепторная связь, какие частицы предоставляют пустую атомную орбиталь (АО)? В молекуле аммиака атом азота имеет неподеленную электронную пару, а ион водорода – свободную S-орбиталь. При взаимодействии неподеленная электронная пара атома азота переходит на свободную орбиталь иона водорода и образуется 4ая ковалентная связь по донорно – акцепторному механизму. Атом азота – донор, ион водорода – акцептор. 2.Каковы валентные возможности азота? В аммиаке и в ионе аммония с.о. азота равна -3, а валентность азота в молекуле аммиака равна 3, а в ионе аммония 4 3. Откуда в растворе аммиака появились ионы OH-? Потому что взаимодействует с водой 4. Почему аммиак реагирует с кислотами? В растворах кислот много ионов H+. Образовав связи по обменному механизму азот начал реагировать (например с водой) ПРИМЕР: NH3+H2O=NH4OH Подробно расписываем как на слайде За счет чего аммиак может вступать в реакции присоединения, если все неспаренные электроны использованы на связи с водородом? (делают вывод, что атом азота благодаря неподеленной электронной паре может соединяться с протоном, который имеет свободную орбиталь. За счет неподеленной пары аммиак какими свойствами будет обладать?). сохранил 2 спаренных электрона на s орбитали В воде мы можем встретить катионы водорода т.е водород отдавший свой электрон (протон без е) у азота есть пара электронов, а у катиона водорода свободное пространство, вместе они образуют еще 1 ковалентную связь, которая ничем не отличается от остальных. Образуется еще одна электронная пара за счет того, что азот стал донором эл пары, а водород стал акцептором. В итоге получился катион аммония (NH4)+ за счет протона водорода он получил + заряд, он стал катионом , и теперь как ион может образовывать ионную связь при растворении аммиака образуются частично ионы аммония, частично водородные связи встраиваются в общую систему водородных связей в воде Присутствие водородной связи в молекуле аммиака объясняет его растворение в воде, и лёгкое сжижение (перевод газа в жидкое состояние) этого газа. какими химическими свойствами будет обладать аммиак и за счет чего? (10 мин) примеры реакций, связанные с образованием ковалентной связи по Д-А механизму (кислотно-основное взаимодействие). демонстрационный опыт «фонтан» видео\онлайн (4 мин) Образующийся в реакции неустойчивый гидрат аммония частично диссоциирует на ионы аммония и гидроксид-ионы А какая среда (pH) будет в этой реакции? NH4OH – слабое основание, среда щелочная( больше 7) окраска фенолфталеина малиновая Существуют ли вещества, которые взаимодействуют с аммиак подобно воде? (с образованием протона в воде диссоциируют кислоты). Составляют уравнения реакций аммиака с соляной и серной кислотой.) Он взаимодействует с кислотами с образованием солей аммония: В учебнике по химии, выпущенном в 1927 году, написано, что нужно всегда держать дома склянку с нашатырным спиртом «…для выведения жирных пятен и в качестве самого дешевого огнетушителя». Демонстрационный опыт: в колбу с раствором аммиака опускаем горящую лучинку. Она гаснет. Значит, аммиак не горит. А что такое горение? Реакция горения –это окисление, то есть потеря электронов. Почему же он не горит? В молекуле аммиака у азота электронов много, значит сильный окислитель, например, кислород, может их отнять и поэтому аммиак должен гореть. Ребята высказывают свои предположения и с помощью учителя приходят к выводу: аммиак не горит в воздухе, но в чистом кислороде или при наличии катализатора реакция идет Проблемная ситуация! Найдите в тексте учебника уравнения реакций окисления аммиака, запишите их в рабочую карту, отметьте, в каком случае аммиак теряет больше электронов и почему? Почему в отличие от азота аммиак в окислительно-восстановительных процессах может быть только восстановителем? В молекуле аммиака азот находится в низшей степени окисления (–3), поэтому за счёт азота аммиак обладает только восстановительными свойствами. Ребята, как можно распознать аммиак? Отличить аммиак можно по запаху. Можно провести качественную реакцию: взаимодействие аммиака с раствором сульфата меди (II). Появляется васильковое окрашивание. Закрепление азот→аммиак→хлорид аммония N2→Li3N→NH3→NO→NO2→HNO3 1)N2+3Li→Li3N 2) 2Li3N+3H2O→2NH3+3Li2O 3) 4NH3+5O2→4NO+6H2O 4) 2NO+ O2→2NO2 5) NO2+O2+H2O→HNO3 Вопросы и задания Конспект урока (заполняется учеником по ходу урока) Запишите молекулярную формулу Гидрид азота NH3 = H3 +1N-3 нитрид водорода аммиака; укажите степень окисления элементов дайте химически верное название и запись формулы аммиака. Запишите молекулярную, электронную, структурную формулы молекулы аммиака. Укажите вид химической связи в молекуле и способы образования, укажите смещение электронной плотности к более электроотрицательному элементу. Отметьте особенности водородной связи: 1) между какими атомами возникает связь; 2) силу связи по сравнению с другими видами связи; 3) условное обозначению водородной связи; 4) следствие образования водородной связи в соединении. Изучите физические свойства аммиака по учебнику, Рассчитайте его плотность по воздуху Dвозд = 29/МNН3 предложите способ собирания газа в лабораторных условиях Запишите уравнение реакции взаимодействия аммиака с водой: аммиак + вода = гидроксид аммония. Отметьте слабые основные свойства аммиака. Запишите уравнение реакции взаимодействия аммиака с соляной кислотой Аммиак + соляная кислота = хлорид аммония, Рассмотрите механизм реакции. Отметьте особенности иона аммония и образование ковалентной полярной связи по донорно-акцепторному механизму. NH3 - молекулярная формула ковалентная полярная связь, одинарная, по обменному механизму Н: N: Н электронная формула Н +б Н - N-б- Н+б структурная формула Н+б Водородной называется связь между атомами водорода и атомами очень ЭО элементов, имеющих свободные электронные пары; слабее ковалентной связи в 10 – 20 раз; условно обозначается тремя точками; вещества с водородной связью обладают хорошей растворимостью в воде, повышается их температура кипения и плавления. NH3 – газ без цвета, с резким запахом, почти в два раза легче воздуха, при охлаждении до 33,6оС он сжижается, а при температуре 77,8оС превращается в твердое белое вещество, хорошо растворим в воде. NH3 + H2O NH3 * H2O NH4+ + OHВодный раствор аммиака окрашивает раствор фенолфталеина в малиновый цвет, что указывает на его слабощелочные свойства. NH3 + HCL = NH4CL Хлорид аммония Механизм реакции H H+/ Cl- H + H С.о. N = -3 Ковалентность N = 4 N – донор + H - акцептор H H H Ковалентная полярная связь по донорноакцепторному механизму H Cl- Запишите уравнение реакции горение аммиака: аммиак + кислород = азот + вода Составьте электронный баланс к этому уравнению. N-3H3+1 + O20 = N20 + H2+1O-2 2N-3 2 6 -6 e- N20 восстановитель окисление О20 +4e- 2O-2 12 окислитель восстановление 3 4 4N-3 + 3O20 2N20 + 6O-2 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O Запишите уравнение реакции каталитического окисления аммиака: аммиак + кислород = оксид азота (II) + вода. Составьте электронный баланс к этому уравнению. N-3H3+1 + O20 = N+2O-2+ H2+1O-2 4 5 N-3 -5 e- N+2 восстановитель окисление 20 О20 +4e- 2O-2 окислитель восстановление 5 4 4N-3 + 5O20 4N+2 + 10O-2 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O Запишите уравнение реакции получение аммиака: а) в промышленности (дайте классификацию реакции по всем известным признакам и предложите оптимальные условия проведения реакции); б) в лаборатории (отметьте способы распознавания аммиака). Ознакомьтесь с презентацией Запиши домашнее задание в дневник В чем заключается уникальность аммиака? Отметь особенности этого газа или напиши синквейн а) в промышленности кат 3H2 + N2 2NH3 + Q Р соединения, экзотермическая, гомогенная, обратимая, окислительно-восстановительная, каталитическая. б) в лаборатории NH4+ + OH- = NH3 + H2O Собирание - в перевернутую кверху дном пробирку. Распознавание: а) по запаху; б) по посинению влажной лакмусовой бумажки в) по появлению белого дыма от поднесенной стеклянной палочки, смоченной HCl конц. Применение: 1) в холодильных установках; 2) в медицине; 3) для производства азотной кислоты, солей аммония; 4) как удобрение. Задание по выбору