Урок «Нітроген. Азот. Окисні та відновні властивості неметалів. Навчальний проєкт №9: Запобігання негативному впливові нітратів на організм людини»

Навчальне заняття 33.      ІІ курс     11 клас

Тема: Нітроген. Азот. Окисні та відновні властивості неметалів.
Навчальні проєкти. Проєкт №9 «Запобігання негативному впливові нітратів на організм людини».

Мета: поглибити знання про Нітроген як елемент V групи та азот як просту речовину; розкрити особливості будови молекули N₂ та її вплив на хімічну інертність азоту; охарактеризувати окисні та відновні властивості неметалів на прикладі сполук Нітрогену; пояснити біологічну роль та небезпеку надлишку нітратів; формувати вміння складати та аналізувати окисно-відновні реакції; розвивати навички критичного мислення, роботи з інформаційними джерелами, виконання навчальних проєктів; виховувати відповідальне ставлення до здоров’я та довкілля; формувати екологічну культуру й усвідомлення хімічних ризиків сучасного життя.

Обладнання: періодична система хімічних елементів, мультимедійна презентація, підручник, картки із завданнями, інформаційні матеріали про нітрати та нітрити.

Тип заняття: комбіноване заняття

Хід заняття

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань

Блій-контроль  «H₂SO₄: знання, що зберігають здоров’я»

Запишіть коротко відповідь (слово, формулу, число або «так/ні»).

1. Хімічна формула сульфатної кислоти — __________
2. Сульфатна кислота належить до _________ кислот (сильних / слабких).
3. Агрегатний стан концентрованої H₂SO₄ за нормальних умов — __________
4. Концентрована сульфатна кислота є сильним __________ агентом.
5. Під час розбавлення сульфатної кислоти __________ (кислоту / воду) додають у воду.
6. Реакція сульфатної кислоти з основними оксидами належить до реакцій __________.
7. Формула солі, що утворюється під час взаємодії H₂SO₄ з кальцій гідроксидом — __________
8. Газ із різким задушливим запахом, що може виділятися під час взаємодії металів з концентрованою H₂SO₄ — __________
9. Концентрована сульфатна кислота спричиняє __________ органічних речовин (процес).
10. Назва аніона SO₄²⁻ — __________
11. Сульфатна кислота є двоосновною (так / ні).
12. Укажіть ступінь окиснення Сульфуру в H₂SO₄ — __________
13. Реакція H₂SO₄ з лугами — це реакція __________.
14. При взаємодії розбавленої H₂SO₄ з цинком виділяється газ __________
15. Основна небезпека при роботі з H₂SO₄ — __________ (1–2 слова).

Ключі до диктанту (для вчителя)

1. H₂SO₄
2. сильних
3. рідина
4. окисним
5. кислоту
6. обміну
7. CaSO₄
8. SO₂
9. зневоднення (обвуглення)
10. сульфат-іон
11. так
12. +6
13. нейтралізації
14. H₂
15. хімічні опіки / корозійна дія / токсичні пари

III. Вивчення нового матеріалу

1. Нітроген як хімічний елемент

• Положення в Періодичній системі (V група, p-елемент).
• Електронна конфігурація атома Нітрогену.
• Ступені окиснення: від −3 до +5.

2. Азот як проста речовина

• Фізичні властивості :

Агрегатний стан: газ за нормальних умов

Колір: безбарвний

Запах: відсутній

Смак: відсутній

Густина: 1,25 г/л (за н.у.), легший за повітря

Розчинність у воді: дуже мала

Температура плавлення: −210 °C

Температура кипіння: −196 °C

Електропровідність: не проводить електричний струм

Теплопровідність: низька

Висока міцність потрійного ковалентного зв’язку в молекулі N₂ зумовлює високу термічну стабільність і низьку хімічну активність азоту за звичайних умов.

Короткий висновок: Азот — інертний, малорозчинний у воді газ, що становить близько 78 % об’єму повітря та має важливе значення для природних і технологічних процесів.

• Будова молекули N₂:

Полярність молекули: неполярна

Будова молекули: двоатомна, N₂

Зв’язок у молекулі: потрійний ковалентний неполярний

 

• Причини хімічної інертності азоту за нормальних умов ( будова молекули азоту: потрійний зв`язок має найбільшу енергію серед відомих зв`язків, саме тому молекула розпадається на атоми тільки при дуже високій температурі або під дією електричного розряду).

3. Хімічні властивості азоту (Варіант 1)

 

• Взаємодія з металами (утворення нітридів).

Азот взаємодіє лише з активними металами, реакція відбувається за підвищеної температури:

                                                      N₂ + 3Mg = Mg₃N₂

• Взаємодія з воднем (синтез амоніаку).

Відбувається за високого тиску і наявності каталізатора (заліза)

                                            N₂ + 3H₂ = 2NH₃

• Реакції з киснем за високих температур (вища за  2000℃) або під дією електричного розряду:

                                            N₂ + O₂ = 2NO

 

4. Окисні та відновні властивості неметалів (Варіант 2)

• Азот як відновник (у реакціях з киснем).
• Азот як окисник (у реакціях з активними металами та воднем).
• Приклади рівнянь окисно-відновних реакцій.

Азот як відновник

(у реакціях з киснем)

У реакціях із сильними окисниками, зокрема з киснем, азот віддає електрони, тому виступає відновником.

Приклад:

          Ступінь окиснення N: 0 → +2

Азот окиснюється, отже є відновником

Реакція відбувається за високої температури (блискавки, двигуни)

Подальше окиснення:

2. Азот як окисник

(у реакціях з активними металами та воднем)

У реакціях з активними металами та воднем азот приймає електрони, тому виступає окисником.

а) Реакції з активними металами

Ступінь окиснення N: 0 → −3

Азот відновлюється, отже є окисником

б) Реакція з воднем

Процес синтезу амоніаку (процес Габера–Боша)

Азот — окисник, водень — відновник

3. Висновок

• Азот може бути і відновником, і окисником
• Його окисно-відновна поведінка залежить від реакційного партнера та умов
• Це характерна ознака неметалів з різними можливими ступенями окиснення

 

IV. Навчальний проєкт №9

«Запобігання негативному впливові нітратів на організм людини».

У сучасних умовах інтенсифікації сільського господарства та зростання антропогенного навантаження на довкілля проблема надмірного вмісту нітратів у харчових продуктах і питній воді набуває особливої актуальності. Нітрати, будучи природною складовою колообігу Нітрогену, за певних умов перетворюються в організмі людини на нітрити, які здатні порушувати транспорт кисню кров’ю та негативно впливати на стан здоров’я.

Реалізація цього навчального проєкту спрямована на формування у ліцеїстів науково обґрунтованого уявлення про джерела надходження нітратів, механізми їх токсичної дії та способи зменшення шкідливого впливу. Вивчення теми сприяє розвитку екологічної свідомості, критичного мислення та навичок безпечної поведінки, а також формує відповідальне ставлення до власного здоров’я та якості споживаних продуктів.

Проєкт має міжпредметний характер, поєднуючи знання з хімії, біології, екології та основ здоров’я, і є важливим для підготовки ліцеїстів до свідомого життя в умовах сучасних екологічних викликів.

Робота з інформаційними матеріалами про нітрати і нітрити. (ДОДАТОК 1)

Орієнтовні напрями дослідження:

• джерела надходження нітратів в організм людини;
• перетворення нітратів у нітрити та їх небезпека;
• вплив нітратів на кровоносну систему;
• гранично допустимі норми нітратів у продуктах;
• способи зменшення вмісту нітратів у харчових продуктах.

Форми представлення результатів:
презентація, буклет, постер, відео або інформаційна пам’ятка.

V. Узагальнення та систематизація знань

Обговорення результатів проєкту.
Висновок про роль азоту та сполук Нітрогену в житті людини.

VI. Підсумок заняття

Рефлексія:

• Що нового дізналися?
• Де ці знання можна застосувати в житті?

VII. Домашнє завдання

Опрацювати  параграф 23, усно дати відповіді на завдання 326-329, письмово виконати 331.
 

 

Нітрати та нітрити: інформаційні матеріали

 

1. Загальна характеристика

Нітрати — це солі нітратної кислоти (HNO₃), що містять аніон NO₃⁻.
Нітрити — солі нітритної кислоти (HNO₂), що містять аніон NO₂⁻.

Нітрати є природними компонентами біосфери та важливою ланкою колообігу Нітрогену, але їх надлишок становить загрозу для здоров’я людини.

2. Джерела нітратів і нітритів

Природні джерела:

• ґрунт і вода;
• рослини (овочі, зелень);
• природні мінеральні води.

Антропогенні джерела:

• мінеральні азотні добрива;
• забруднення ґрунтів і водойм стічними водами;
• харчові добавки (нітрати та нітрити у м’ясній промисловості);
• неправильне зберігання продуктів.

3. Перетворення нітратів в організмі

В організмі людини нітрати частково відновлюються до нітритів, які є значно токсичнішими.

Небезпека нітритів:

• окиснюють гемоглобін до метгемоглобіну;
• порушують перенесення кисню кров’ю;
• можуть спричиняти гіпоксію тканин.

4. Вплив на здоров’я людини

Негативні наслідки надлишку нітратів і нітритів:

• головний біль, запаморочення;
• зниження артеріального тиску;
• порушення роботи серцево-судинної системи;
• особливо небезпечні для немовлят (ризик «синдрому синьої дитини»);
• можливе утворення канцерогенних нітрозамінів.

5. Гранично допустимі норми

• Добова безпечна доза нітратів — до 5 мг на 1 кг маси тіла.
• Вміст нітратів у питній воді — не більше 50 мг/л.

(Ці показники використовуються у санітарно-гігієнічних нормах.)

6. Продукти з підвищеним вмістом нітратів

• буряк, шпинат, салат;
• редис, рукола, кріп;
• кавуни, дині (при надмірному удобренні);
• тепличні овочі.

7. Як зменшити вміст нітратів у продуктах

• ретельно мити та очищати овочі;
• зрізати шкірку та плодоніжки;
• вимочувати у воді 20–30 хв;
• відварювати (частина нітратів переходить у відвар);
• правильно зберігати продукти (уникати тривалого зберігання готових страв).

8. Нітрати і нітрити в харчовій промисловості

• Нітрити застосовують як консерванти (E249–E250);
• Нітрати — як стабілізатори кольору (E251–E252);
• перевищення норм суворо регламентується законодавством.

9. Висновок

Нітрати є необхідною складовою природних процесів, але їх надлишок небезпечний для здоров’я людини. Раціональне використання добрив, контроль якості води та свідомий вибір продуктів харчування — ефективні способи запобігання негативному впливу.