Мінеральні добрива

Цілі: закріпити знання учнів про загальні властивості солей, способи їх одержання на прикладі нітратів і фосфатів; ознайомити учнів з властивостями добрив та їх класифікацією, розкрити їхнє значення в народному господарстві, розкрити негативний вплив нітратів на стан здоров’я людей; виховувати високу культуру землеробства для охорони навколишнього середовища; закріпити практичні вміння і навички учнів під час виконання дослідів; формувати досвід правильної поведінки; розвивати вміння критично мислити,  спостерігати, пояснювати,  спів ставляти, робити логічні висновки;  виховувати естетичне ставлення до довкілля, інтерес до предмета, культуру мовлення, здібності до логічної відповіді.

Тип уроку: засвоєння нових знань, урок-проект.

                                                     Із двох зол завжди варто вибирати золу,

                                                               найбільш багату на мінеральні солі.

                                                                                              Анатолій Рас

ХІД  УРОКУ

І. Організаційний етап

ІІ. Перевірка домашнього завдання.

Актуалізація опорних знань

Тестова перевірка знань з наступною самоперевіркою:

1. Сполука NH3 називається:

а). сульфідна кислота;

б). амоніак;

в). нітроген (ІІІ) оксид;

г). нітратна кислота.

2. виберіть пару речовин, які використовують для лабораторного одержання амоніаку:

а). амоній хлорид і кальцій;

б). амоній хлорид і кальцій оксид;

в). амоній хлорид і кальцій гідроксид;

г). амоній хлорид і силіцій оксид.

3. укажіть тривіальну назву водного розчину амоніаку:

а). гримуча суміш;

б). нашатир;

в). поташ;

г). нашатирний спирт.

4. Укажіть речовини, у результаті взаємодії яких утворюється жовто-бурий газ:

а). карбон (ІІ) оксид і кисень;

б). мідь і нітратна  кислота;

в). кальцій карбонат і нітратна кислота;

г). мідь і хлорид на кислота.

5. позначте правильні твердження щодо нітратної кислоти:

а). виявляє окисні властивості;

б). у водному розчині є сильною кислотою;

в). солі нітратної кислоти називають нітридами;

г). не має запаху;

д). не змішується з водою;

е). димить на повітрі.

6. укажіть, які ступені окиснення виявляє Нітроген в оксидах:

а). +3;    б). +2;    в).+4;    г). 0;    д). -2;     е). +1/3.

7. установіть відповідність між назвою речовини та її хімічною формулою:

а). Калій нітрид           1. KNO2

б). Калій нітрат            2. Ca(NO3) 2

в). Калій нітрат            3. K3N

г). Калій нітрит            4. KNO3

8. установіть послідовність одержання речовин у виробництві нітратної кислоти:

а). NН3;      б). N2;         в). NO2;      г). NO.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Повідомлення теми й мети уроку.

Учитель: Тема сьогоднішнього уроку пов’язана з надзвичайною історією. Вона називається «Як Нітроген умовили робити добро – годувати рослини».

Ви, звичайно, читали «Подорож Гул лівера» Джонатана Світа. Вона повна пригод, і можливо, ви пам’ятаєте, як автор вустами короля ліліпутів висловив думку про те, що людина, яка виростила два колоски, там де ріс один, зробить людям неоціненну послугу. Але ж це вічна мрія хлібороба, адже виростити два колоски замість одного – значить подвоїти врожай. А якщо багато зерна, значить багато хліба, багато молока й м’яса, вовни й інших необхідних людині продуктів.

Багато часу минуло з тих пір, як Світ написав свою книгу. Неодноразово намагалися люди збільшити родючість землі, збільшити врожай. Іноді виходило, але частіше – ні.

З кожним роком кількість населення на планеті зростає, тому збільшується потреба в якісних продуктах харчування. Учені всього світу працюють над збільшенням родючості ґрунту, щоб отримати високі врожаї та забезпечити населення якісними продуктами харчування.

ІV. Оголошення теми уроку

Виступ істориків

1-й учень:

Рослинний організм за період розвитку використовує для формування врожаю велику кількість поживних елементів з ґрунту, унаслідок чого він поступово збіднюється. Це помітили люди ще в давнину. Тоді ніхто ще не міг пояснити, що необхідно рослинам для їх розвитку, але люди розуміли, що для високих врожаїв землю необхідно досита «нагодовувати».

Люди все робили, щоб підвищити родючість ґрунту, але досягти певних успіхів їм не вдавалося. Минуло чимало часу й на ці питання було знайдено відповідь. Вона містилася в роботах німецького вченого Лібіха, який розкрив існуючу в природі закономірність: рослини постійно поглинають із ґрунту мінеральні добрива – людина збирає рослини з поля – ґрунт збіднюється мінеральними речовинами – урожаї знижуються.  «Продаючи врожаї з поля, селянин продає і саме поле», - говорив Лібіх.

Хімік повинен допомогти землевласнику повернути його поле, він повинен забезпечити його мінеральними поживними речовинами, які були вивезені з поля разом з урожаєм.

З 1840 року почала розвиватися наука агрохімія, започаткована Лібіхом.

2-й учень:

1824 рік. Англійський священик Томас Мальту видав доктрину про те, що народонаселення Землі росте швидше, ніж виробництво продуктів харчування. Родовища чілійської селітри все зменшується.

Томас Гекслі передбачав швидкий кінець цивілізації через «азотний голод», який настане після виробітку родовищ чилійської селітри, підтверджуючи свій прогноз тим, що виробництво селітри знизилося з 1 млн. до 500 тис. тонн.  Через 11 років знаменитий учений Вільям Крукс заявив у британському товаристві,  що не пройде й півстоліття, як настане продовольчий крах, якщо чисельність народонаселення не зменшиться. Свій прогноз він аргументував тим, що в майбутньому буде вичерпано родовища чилійської селітри.

Але прогноз не здійснився. Людство навчилося використовувати азот повітря, одержувати нітратну кислоту й солі – нітрати, які є мінеральними добривами.

Можна кричати «Ура!», але якщо в 60-х роках виробництво зв’язаного азоту становить 30 млн. тонн, то в наш час воно сягає мільярда тонн. Штучна фіксація азоту, потрапляння в грунт великої кількості речовини – це грубе і значне втручання людини в кругообіг речовин. Якщо їх використовують неграмотно, у більшій кількості, ніж треба рослинам, то вони забруднять довкілля. Якщо нітрати вимиваються з ґрунту в річки, озера – викликають цвітіння водоймищ, загибель живих істот. Вони небезпечні для здоров’я людини й можуть бути отруйними.

Всесвітня організація охорони здоров’я прийняла доступну норму концентрації нітратів – 22мг/л для середніх широт і 10мг/л для тропіків.

4 жовтня 1957 року людство ще раз втрутилось у кругообіг елемента №7, запустивши «кульку», наповнену азотом, - перший штучний супутник Землі.

Про живлення рослин із ґрунту нам доповість група фізіологів рослин. Їм слово.

Виступ фізіологів рослин:

На основі досліджень учені довели, що рослина живе у двох  середовищах – ґрунті й нижньому шарі атмосфери. І з цих двох середовищ здійснюється живлення рослин: листками – з повітря, звідки поглинається вуглекислий газ, і коренями – з ґрунту, звідки рослини вбирають решту поживних елементів, що входять до складу тканини рослин.

Для нормального живлення рослинам необхідні Карбон, Гідроген, Нітроген, Фосфор, Калій, Кальцій, Магній, Ферум. Значення їх у житті рослин неоднакове. Якщо потреба в Кальції, Магнії, Сульфуру, Ферумі задовольняється майже кожним ґрунтом, то нестача Нітрогену, Фосфору, Калію помітно вповільнює розвиток рослин.

Нітроген входить до складу білків, хлорофілу, вітамінів. За нестачі Нітрогену в ґрунті не повністю розвиваються бруньки рослин, затримується поділ клітин, зменшується розмір рослин, скорочується листкова площа.  У надземних органах знижується вміст хлорофілу, відбувається передчасне відмирання листків. Нестача Нітрогену негативно впливає й на розвиток кореневої системи, що утруднює постачання інших поживних елементів, тому відбувається різке зниження всього врожаю.

Фосфор – один з необхідних елементів росту, розвитку і плодоношення культур. Він бере участь у фотосинтезі, диханні рослин, в утворенні білків, жирів, у всіх процесах обміну речовин. Велике значення Фосфор має для утворення кореневої системи та її роботи. Він сприяє ранньостиглості, на противагу Нітрогену, що може продовжувати період вегетативного росту. Цим він урівноважує дію азотних добрив. Відіграє роль регулятора, стимулюючи всі явища, пов’язані із заплідненням квітів, формуванням і дозріванням.

Необхідно враховувати велику потребу рослин у Калії. Учені довели, що овочеві культури виносять з урожаєм з ґрунту в 1,5-2 рази більше Калію, ніж Фосфору. Калій підвищує стійкість рослин до несприятливих умов: робить більш холодостійкими та стійкими до хвороб. Рослини легше переносять посуху.

Вивчаючи значення Нітрогену, Фосфору, Калію для рослин, ми бачимо, що ці елементи повинні вноситися комплексно (інакше нестача одного з них не призведе до бажаних успіхів), а також в оптимальних дозах, без надлишку, оскільки він впливає на ріст і розвиток рослин, на якість харчових продуктів.

Три найважливіші елементи – Нітроген, Фосфор, Калій – необхідні рослинам у великих кількостях, тому хімічні речовини, які містять ці елементи,  одержують у промислових масштабах.

Учитель ставить проблемне запитання учням класу:

• Які фізичні властивості повинні мати мінеральні добрива, щоб рослини могли їх вбирати з ґрунтового розчину? (вони повинні бути добре розчинними у воді, розпадатися на йони);

• Як називаються речовини, здатні розпадатися на Йони у водних розчинах? (електроліти);

• Напишіть рівняння електролітичної дисоціації калій нітрату, амоній нітрату, калій хлориду, амоній фосфату, амоній дигідрогенфосфату. Зробіть висновок: у вигляді яких частинок рослини вбирають елементи з ґрунтового розчину?

• Запропонуйте визначення терміна «мінеральні добрива», враховуючи вищесказане. (учні пропонують свої варіанти визначення). Порівняйте ваші визначення із визначенням науковців.

         Речовини які містять три найважливіші елементи (Нітроген, Калій, Фосфор) і здатні в ґрунтовому розчині дисоціювати на йони, використовуються як мінеральні добрива.

         Які ж мінеральні добрива існують?  Що ми про них знаємо? Як вони впливають на стан здоров’я людей? На ці та інші питання нам дасть відповіді група учнів, які працювали над створенням презентації.

         Учні представляють міні-проект і презентацію до нього  «Знаменита родина нітратів».

         Цікаво?!

Na2HPO4 – це…

• Вторинний фосфорнокислий натрій.

• Кислий вторинний натрій фосфат.

• Кисла двофосфорнатрієва сіль.

• Двозаміщений натрій фосфат.

• Натрій гідроген фосфат.

Визначити нітратні й фосфатні добрива ми будемо вчитися в процесі виконання лабораторного досвіду.

V. Лабораторний дослід №7

Тема: ознайомлення зі зразками нітратних і фосфатних добрив.

Мета: ознайомитись із виданими зразками нітратних і фосфатних добрив, їхнім зовнішнім виглядом, навчитися визначати їх хімічний склад.

Обладнання й реактиви: штатив із пробірками, скляна паличка, спиртівка, пробіркотримач, вода, склянка з водою, розчин лугу натрій гідроксиду, лакмусовий папірець, набір мінеральних добрив.

Техніка безпеки:

1. Працюйте в кабінеті хімії обов’язково в халаті.
2. Наливаючи розчин, беріть посудину з реактивом так, щоб етикетка була спрямована в бік долоні, знімайте останню краплю з шийки посудини, інакше рідина зіпсує етикетку.
3. Нюхайте речовини обережно, спрямовуючи повітря рухами руки до себе.
4. Жодні речовини не пробуйте на смак.
5. У разі потрапляння розчину лугу на шкіру промийте уражене місце великою кількістю проточної води й обробіть його 2% розчином борної кислоти.
6. Не беріть реактиви руками, забороняється набирати реактиви однією й тією самою ложкою (шпателем).

Запис лабораторної  роботи проводиться в зошитах.

         Як бачимо, зовнішній вигляд мінеральних добрив такий, як і у багатьох хімічних сполук, що ми вивчали до цього. Але поводитися з цими «знайомими незнайомцями» слід дуже обережно, щоб не нашкодити своєму здоров’ю і навколишньому середовищу.  Надамо слово групі агрономів та лікарів, які вивчали цю проблему.

         1-й агроном:

         Ми склали картограму рухомих йонів NPK і встановили, що вміст нітратного азоту в орному шарі ґрунтів господарства на період обстеження в середньому становить 1,06мг, рухомого Фосфору – 5,7мг,  обмінного Калію – 13,8мг, сольова кислотність – 6,5мг, гідролітична кислотність – 1,37мг, сума вбирних основ – 39,3мг/еквівалент на 100г ґрунту. Ці дані свідчать про те, що біологічна родючість ґрунтів висока. Тільки за рахунок тих йонів, які є в ґрунті, не вносячи міндобрив, ви можете зібрати 25ц/га врожаю пшениці та 22ц/га ячменю.

         Ґрунти вашої території, в основному, чорноземи. Подивимося картограму кислотності ґрунтів на польових сівозмінах. Ґрунти, близькі до нейтральних рН>6, позначено зеленим кольором. Жовтим кольором позначено ґрунти, близькі до кислотних рН>5,7. Ці  ґрунти вже вимирають. Червоним кольором позначено кислі ґрунти.

         Аналізи даних  урожайності  показали, що наявні можливості щодо загального збільшення виробництва рослинницької продукції були використані не повною мірою через порушення доз добрив і співвідношення між елементами живлення під час внесення під сільськогосподарські культури. Ми говоримо, що земля – годувальниця наша. Але для того щоб вона нас годувала, слід годувати її, і тут не підходить прислів’я «Маслом кашу не испортиш». Необхідне вміле внесення, знання своєчасних термінів і доз добрив. Сюди швидше підходить прислів’я «Дорога ложка к обеду». Тому до кожної сівозміни ми встановили дози добрив. Візьміть ці дані.

Система удобрення сільськогосподарських культур

Дев'ятипільна сівозміна №1

А для економії добрив та з метою охорони навколишнього середовища ми склали «Систему змішування добрив».

Правила змішування мінеральних добрив:

• Амоніакова селітра

• Сульфат амонію

• Кальцієва селітра

• Натрієва селітра

• Суперфосфат

• Подвійний суперфосфат

• Фосфатшлак

• Преципітат

• Фосфоритне борошно

• Хлористий калій

• Калійна сіль

• Калімагнезія

• Сильвініт

2-й агроном:

         Усі наведені добрива перед внесенням у грунт можна змішувати безпосередньо одне з одним у подвійних і потрійних сполуках, згідно з встановленими нормами, за таким винятком:

         а). не можна змішувати будь-яке амоніакове добриво з фосфатшлаком, бо в разі їх змішування відбувається велика втрата азоту у вигляді амоніаку;

         б). не можна змішувати будь-яку селітру із суперфосфатом безпосередньої підготовки через те, що така суміш погано розсівається.

         Селітру, особливо амоніакову, перед внесенням можна змішувати із суперфосфатом лише після попереднього старанного перемішування кожного із цих добрив з великою кількістю сухої землі, якої додають не більше половини від об’єму добрива, або після перемішування суперфосфату із сухим попелом, якого беруть не більше 5%, чи фосфоритним борошном – не більше 20% від ваги суперфосфату для поліпшення фізичних властивостей суміші.

Лікар-фізіолог:

Забруднення нітратами питної води, харчових продуктів може призвести до негативних змін у стані здоров’я населення, навіть до підвищення загального показника захворюваності.

Оцінка ризику для здоров’я проводиться на основі епідеміологічних і клінічних даних.

Нітрати потрапляють з водою та їжею в шлунок. У шлунку відновлюються до нітритів і всмоктуються в кров. У крові сполучаються з Ферумом, який міститься в гемоглобіні, і утворюється метгемоглобін, який перешкоджає кругообігу кисню в організмі.

У дітей вміст метгемоглобіну в крові до 4% не викликає змін; 10-20% - виникає безсимптомний ціаноз; 20-50% - виражені ознаки отруєння: ціаноз, слабкість, задишка, головний біль, прискорена робота серця, втрата свідомості; 5-% метгемоглобіну викликають смерть.

Учені вивчили випадки метгемоглобінемії, коли нітрати потрапляли з водою та їжею в організм людини: із 1000 випадків зафіксовано 80 випадків смертності.

Щорічний аналіз, який проводять органи охорони здоров’я, свідчить, що за останні роки збільшується тенденція до зростання рівня серцево-судинних захворювань та злоякісних новоутворень. Учені довели, що на ріст цих захворювань певною мірою впливають нітрати, особливо насторожує факт, що нітрати перетворюються на нітрозосполуки, які є канцерогенами і спричиняють злоякісні новоутворення.

Прояви токсичної дії нітратів досліджували на тваринах. НДІ гігієни України провів дослідження на свинях, при цьому виявлено, що в разі споживання з кормом натрій нітрату в кількості 0,35г/кг ваги загальний стан тварини погіршувався, а також погіршувалася реакція на звукові та світлові подразники, поїдання кормів, прискорювалося дихання, збільшувався прийом води, температура тіла знижувалася, але зміни з боку організму не виходили за межі фізіологічних.

У разі внесення 0,5г/кг ваги натрій нітрату погіршувався зовнішній стан організму, слизові оболонки набували інтенсивного забарвлення. Під час розтину тварин відмічалися зміни клітин печінки, відмирання клітин слизової оболонки шлунка, ерозії, дрібні крововиливи в слизовій оболонці, а також різка повнокровність судин.

Я думаю, що цієї інформації достатньо, щоб зрозуміти, що мінеральні добрива вносити в грунт необхідно на науковій основі, щоб не зашкодити здоров’ю населення.

VІ. Закріплення вивченого на уроці

1. Розрахувати дози добрив. У нітратному добриві кальцієвої селітри міститься 13% Нітрогену. Скільки треба внести кальцієвої селітри в грунт, щоб це відповідало 30кг Нітрогену (100кг добрива містить 13кг N).

100кг добрива –  13кг N

х кг добрив – 30кг N

х = 100 · 3 + 230кг

          13

Отже, на кожний гектар ґрунту необхідно внести 2,3ц кальцієвої селітри.

2. На яких ґрунтах використовують селітри? (Рослини засвоюють із селітри більше аніони, ніж катіони. Залишаючись у ґрунті, вони створюють лужне середовище. Тому селітри називають фізіологічно лужними добривами, тож їх краще використовувати на кислих ґрунтах).

3. Які добрива не можна змішувати під час внесення в грунт? (Амоніакові добрива з попелом, дефекатом).

4. Кімнатну рослину потрібно удобрювати добривом, але в наявності є тільки нітратна кислота. Знайти вихід із ситуації.

         (4Zn + 10HNO3              4Zn(NO3)2 + NH4 NO3 + 3H2O

Zn може бути корпусом елемента харчування).

5. Стічні води хімічного комбінату містять амоніак. Запропонуйте спосіб нейтралізації амоніаку, який можна застосувати в сільському господарстві.

         (2NH3 +H3PO4        (NH4)2 HPO4)

VІІ. Рефлексія

Складання сенканів

Добрива

Розчинні

Збільшують врожайність

Необхідні для росту й розвитку рослин

Хімікати.

VІІІ. Підбиття підсумків уроку

Використовується техніка «Незакінчене речення»:

Сьогодні я на уроці дізнався …

Хімію часто називають наукою достатку тому, що …

Щоб уникнути негативних наслідків від частого використання мінеральних добрив, потрібно …

Виставлення оцінок учням.

ІХ. Домашнє завдання

Вивчити §16, 17 (6 балів).

Скласти питання до вікторини «Хімія в сільському господарстві» (9 балів).

Скласти задачі на використання мінеральних добрив (12 балів).

Презентація "Мінеральні добрива"