Тема урока:  Краткие сведения о минеральных удобрениях

Смирнова Марина Алексеевна

учитель химии:  класс 9

Кобдинская средняя школа

Кобдинского района

Цели урока: продолжать формирование у учащихся представления о веществах  и их использовании в жизни человека;

Задачи урока:

-  расширять и углублять знания учащихся о соединениях азота, фосфора и калия, применения их в хозяйственной деятельности.  

- развиватьпредставление о  минеральных удобрениях как о химических веществах, умение определять практически фосфорные удобрения среди удобрений других групп, как пример определения фосфат-ионов, умение записывать уравнения химических реакций в молекулярном и ионов виде, подготовиться к выполнению практической работы №5 «Минеральные удобрения».

-воспитание бережного отношения к природе, разумного подхода к использованию химических веществ.

Оборудование:  технические условия: интерактивная доска,  проектор, презентация «Минеральные удобрения», карточки с дополнительным материалом;  химическая посуда, образцы минеральных удобрений, набор химических реактивов для определения веществ.

Тип урока: изучение нового материала

Формы  и методы: словесный, наглядный, групповой, парная

Ход урока:

1.     Организационный момент.  Флеш тренинг «Улыбка» . (1 мин)

Учитель сообщает о теме урока, задачах урока.

     2.Основная часть. Опрос

             1.Химическая минутка .(повторение химических формул и химических уравнений реакций по теме фосфор)

              2. Блиц – опрос: Атом- это…..  Ион – это….. Химическая формула – это….  Химическое уравнение – это ….  Электролит – это ….. Катионы  - это ….  Фосфор - ….. Химия  - это ….

В беседе  о Химии  и ее огромном развитие для всех наук,  составляется схема и дается определение минеральным удобрениям. Учащиеся заносят схему  и записывают определение в тетрадь.

Какие элементы необходимы для роста и развития растений?
Все ли они нужны растениям в одинаковых количествах?

2.     Изучение нового материала.  При дальнейшей работе по микро и макроэлементам  в растениях и недостатке переходим  к формированию групп через цветовые гаммы при недостатке  элементов

Деление на группы (красный   желтый   коричневый  зеленый)

Учащиеся работают по группам. Каждая группа получает карту с заданиями и отчетом по этим заданиям.

1.     группа Общие сведения о удобрениях

2.     группа «Азотные удобрения».

3.     группа «Фосфорные удобрения».

4.     группа «Калийные удобрения».

В результате отчета  групп на  интерактивной доске в презентации заполняется общая таблица «Минеральные удобрения», которую ученики заносят в свою тетрадь.

Группа удобрений

Роль питательного элемента для растений

Примеры удобрений (формула, название)

Азотные удобрения

Стимулируют рост и увеличение зеленой массы растений (стеблей, листьев). Важны в весенний период.

СО(NH2) – мочевина;
NH4NO3 – аммиачная селитра;
(NH4)2SO4 – сульфат аммония

Фосфорные удобрения

Необходимы при росте репродуктивных органов (цветки, плоды). Важны во время цветения и формирования плодов.

Са(Н2РО4)2 – двойной суперфосфат;
СаНРО4•2Н2О – преципитат;
Са(Н2РО4)2 + СаSO4 – простой суперфосфат

Калийные удобрения

Ускоряют рост фотосинтеза, способствуют накоплению углеводов, укрепляют стебли злаковых растений.

Зола (К2СО3);
КCl•NaCl – сильвинит;
К2SO4 – сульфат калия.

Микроудобрения

Способствуют синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов, нуклеиновых кислот, ферментов.
Сu – способствует росту растений на малоплодородных почвах, повышает устойчивость к засухе, холоду.
Fe – участвует в синтезе хлорофилла.

Микроудобрения в малых дозах применяются на полях  в составе минеральных комплексов.

3.     - Физминутка «Супер»

4.     Защита мини проектов по группам;  К чему может привести недостаток элементов в почве?  – Недостаток минеральных веществ может привести к неполноценному росту и развитию растений и, как следствие, низкому урожаю.

    К чему может привести избыток минеральных веществ в почве?

Накопление элементов в растениях; при употреблении человеком эти элементы накапливаются в организме человека и вызывают отравления.

    Попадание минеральных удобрений в водоемы, вызывающее изменения в биогеоценозах (зарастание водоемов и гибель водных организмов)

   Распознавание минеральных удобрений. Демонстрационный опыт по распознаванию нитрат-иона в минеральных удобрениях. Выполнение лабораторного опыта. В качестве испытываемого минерального удобрения берется заранее приготовленный раствор преципитата.

Вывод: Минеральные удобрения – химические вещества, требующие осторожного к себе отношения. Применять минеральные удобрения нужно строго по норме.

5. Закрепление изученного материала.  Выполнение задания в группах.  Из перечня 1-7 выберите ответы на вопросы (I-X). (Номера ответов могут повторяться.) (работа в парах)

Часть «А»

1.Относятся к макроэлементам.

2.Относится к микроэлементам.

Часть «В»

1.Необходим при росте репродуктивных органов.

2.Ускоряет процесс фотосинтеза.

3.Стимулирует рост зеленой массы растений.

4.Принимает участие в синтезе хлорофилла.

5.Способствует укреплению стеблей злаковых растений.

Часть «С»

1.Можно распознать при помощи иона Ag+ (образуется желтый осадок).

2.Можно распознать, добавляя раствор щелочи при нагревании (появляется запах аммиака).

3.Можно распознать при помощи раствора хлорида бария (появляется осадок белого цвета).

Ответы:

Са(Н2РО4)2

К

N

P

Fe

К2SO4

NH4NO3

Ключ к заданию 

№ вопроса

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

№ ответа

2,3,4

5

4

2

3

5

2

1

7

6

После выполнения задания группы сдают свои отчеты о проделанной работе.  Учитель подводит итоги, подсчитывает набранные каждой группой баллы, выставляет отметки.

6.Рефлексия: Я понял ….  Мне хотелось узнать …. Мне было не понятно …..

7.Домашнее задание § 21  , стр 100 упр № 5-6

Приложение№ 1

Карточка № 1   Первый опыт по изучению питания растений провел в начале 30-х годов 17 века нидерландский врач и алхимик Ян Баптист ван Гельмонт. Он взял 80 кг сухой земли, посадил ветку ивы и поливал ее дождевой водой. Опыт длился 5 лет. За это время растение прибавило в весе 66 кг, а земля “похудела” меньше, чем на 100г. Значит растения берут питание только из воды.

То, что это не совсем так доказал немного позже швейцарский ботаник Жан Сенебье, создав теорию “воздушного питания”. Он экспериментально доказал, что в листьях происходит разложение углекислого газа: кислород выделяется, а углерод остается в растении.

В 1840 году великий немецкий химик Юстус Либих впервые указал на истощение почв минеральными веществами и на необходимиость возвращения их в почву. Не сразу, но его теория была принята. Согласно ей минеральные удобрения должны содержать три основных элемента – азот, фосфор и калий.

Из курса биологии вы знаете, что растение – это прежде всего уникальная фабрика, перерабатывающая в процессе фотосинтеза в глюкозу углекислый газ и воду. На восстановление одной молекулы СО2 требуется четыре молекулы воды и четыре кванта света. КПД процесса фотосинтеза 75%, что больше, чем у любого производственного процесса. Питание растений без воды невозможно, так как в водном растворе происходят все процессы метаболизма, вода служит для растения источником кислорода и водорода, составляет 80% массы растения. Без нее невозможно и дыхание растений, поэтому, если лишить растение воды, оно погибнет не только от “жажды”, но и от “удушья”.

Карточка № 2   Азот один из основных элементов, необходимых для жизни, так как входит в состав всех аминокислот, а значит и белка. Вне белковых тел жизнь невозможна. Атмосферный азот растения усваивать непосредственно не умеют, зато они усваивают азот из почвы в двух формах: одна нитратная (в виде нитрат – ионов), другая – аммонийная (в виде ионов аммония). Причем наиболее предпочтительна аммонийная, потому что азот в этой форме сразу идет на построение аминокислот, образующих белок.

А вот нитратная форма должна сначала восстановиться до аммонийной и только потом будет усвоена растением. Без достаточного количества азота в почве растение не сможет набрать нужную вегетативную массу, а вот если его совсем не будет хватать, тогда нижние листья растений становятся бледно-зелеными, а потом уже все, начиная с верхушки, буреют и отпадают.

После уборки урожая азот в больших количествах уносится из почвы и вновь внести его в землю можно только с помощью минеральных удобрений. Недостаток азота в почве издавна восполняли органическими подкормками: перегноем и навозом. Производимые сейчас минеральные удобрения нельзя также вносить неконтролируемо, например, сульфат аммония после многократного внесения из-за гидролиза соли может привести к закислению почв, и его нужно нейтрализовать известью.

  У всех азотных удобрений есть одно неоспоримое преимущество перед фосфорными: все нитраты хорошо растворимы в воде. Самое первое широко применяемое минеральное удобрение – это чилийская селитра (нитрат натрия), его впервые обнаружили и стали вывозить из Чили. Однако, запасы чилийской селитры стали быстро истощаться в связи с тем, что ее использовали и для производства пороха. Другим даже более ценным для растения стало удобрение – аммиачная селитра, его производство наладили после открытого немцем Фридрихом Габером способа связывания атмосферного азота в аммиак. Аммиачная селитра содержит азот сразу в двух формах: в нитратной и аммонийной. Получают ее так:

HNO3(разб.) + NH3   => NH4 NO3

Неудобство в ее использовании состоит в том, что оно легко слеживается, поэтому его нужно гранулировать, а также оно хорошо растворимо в воде, поэтому может быть смыто с поля первым же ливнем, и кроме того, при определенных условиях (при повышении температуры около 200оС) становится даже взрывоопасным.

Самое концентрированное и лекгоусваиваемое растениями азотное удобрение – это широко известная мочевина или карбамид – (NH2)2CO, массовая доля азота в нем 46%. Технологический процесс его производства довольно сложен и идет под давлением 20000 КПа и температуре ололо 200оС и выражается уравнением:

2NH3 + CO2 => (NH2)2CO + H2O

Химическая промышленность выпускает также и сульфат аммония, гораздо более бедный по содержанию азота в нем, но зато очень дешевый, ведь это удобрение получают как побочный продукт при очистке коксового газа от аммиака серной кислотой:

2NH3 + H2SO4 => (NH4)2SO4

К его недостаткам можно отнести относительную бедность азотом и при многократном его использовании закисление почв.

Карточка №  3    “Фосфорные удобрения”.   Фосфор – элемент важнейшего органического соединения для любого организма аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ. Эта кислота служит аккумулятором энергии в живой клетке. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, а без них невозможно хранение и воспроизведение генетической информации, содержащейся в клетке. Фосфор принимает активное участие в восстановлении и и распаде углеводов, оказывая большое влияние на рост растения, его цветение и плодоношение.    Растения усваивают фосфор из почвы главным образом в виде фосфат – иона (РО4-3). Как известно, фосфорная кислота образует три типа солей: орто- , гидро- и дигидрофосфаты. Для усвоения растением удобрение должно быть растворимо в воде, из средних фосфатов растворимы только соли щелочных металлов, гидрофосфаты растворимы лучше, зато дигидрофосфаты растворимы все без исключения.     Однако, и нерастворимая фосфоритная мука Са3(РО4)2 и труднорастворимый преципитат СаНРО4 прекрасно усваиваются некотрыми культурами (люпин, горох, горчица, гречиха…). Дело в том, что корневые волоски этих растений выделяют органические кислоты, растворяющие неподатливые в воде соли.      Одно из первых фосфорных удобрений – это простой суперфосфат CaSO4. Ca(H2PO4)2.

Массовая доля оксида фосфора в нем не превышает 20% (это немного), кроме того, большую часть этого удобрения составляет балласт – сульфат кальция. Однако, пользоваться им будут еще долго, из-за легкости его получения:   Са3(РО4)2 + 2 Н2SO4 => 2 CaSO4 + Ca(H2PO4)2   В другом фосфорном удобрении – двойном суперфосфате Са(Н2РО4) . Н2О - в отличие от простого нет балласта – неусваиваемого растениями гипса. Производство этого удобрения связано с применением фосфорной кислоты вместо серной, сырьем может служить как фосфорит (ортофосфат кальция), так и известняк (карбонат кальция):

Са3(РО4)2 + 4 Н3РО4+ 3Н2О => 3Са (Н2РО4)2 . Н2О

СаСО3 + 2Н3РО4 =>Са (Н2РО4)2 . Н2О + СО2

На основе фосфорной кислоты также можно получить еще одно фосфорное удобрение – преципитат Са НРО4, содержащий 27–42 % фосфорного ангидрида:

2Н3РО4 + Са(ОН)2e=> Са(Н2РО4)2 + 2 Н2О

Са(Н2РО4)2+ Са(ОН)2 => 2 СаНРО4 + 2Н2О

А если заменить в этих удобрениях довольно безразличный для растений кальций на ион аммония? Нейтрализацией фосфорной кислоты газообразным аммиаком получают высокоэффективные удобрения - аммофосы:    NH3 + H3PO4 => (NH4) H2PO4       или

2NH3 + H3PO4 => (NH4)2 HPO4

Карточка № 4  “Калийные и комплексные удобрения”    Калий, так же как азот и фосфор, нужен любому растению. Но особенно в нем нуждаются технические культуры: клевер, подсолнечник, лен, картофель, табак. Один килограмм оксида калия, внесенного в почву, позволяет дополнительно получить 8 кг зерна, 35 кг картофеля или 40 кг сахарной свеклы. Если листья бледнеют и отмирают , а стебель становится слабым и сгибается под собственной тяжестью, значит в “пище” растений наверняка не хватает калия. При недостатке этого элемента снижается интенсивность фотосинтеза, а дыхания, напротив, повышается, то есть растение начинает как бы “судорожно глотать воздух”, как бегун после длинной дистанции. Без калия сахарная свекла не наберет положенного ей количества сахара, а картофель крахмала. По запасам калийного сырья наша страна занимает первое место в мире. Чаще всего эти удобрения получают из сильвинита – (NaCl . KCl). Другими природными источниками калия являются карналлит (KCl . MgCl2 . 6H2O) и каинит (KCl . MgSO4 . 3H2O) .

К сожалению, ни одна из этих солей в чистом виде удобрением служить не может. Поскольку все соли калия растворимы, то растения легко усваивают ион калия , пропуская его через мембрану клеток корневых волосков. Одно плохо, в таких больших количествах сопутствующий ион хлора растениям не нужен. Поэтому ценятся бесхлорные калийные удобрения сульфат калия и карбонат калия – поташ. Правда, поташ можно вносить только на закисленные почвы, ведь у него в водном растворе из – за гидролиза ярко выраженная щелочная реакция.     Несмотря на богатство минералами, содержащими калий без технологических процессов по выделению из них хлорида калия не обойтись. Вся технология процесса построена на том, что растворимость хлорида калия значительно растет при повышении температуры, а растворимость хлорида натрия от температуры почти не зависит. Значит, если обработать исходную смесь нагретым до 80 – 1000С рассолом хлоридов натрия и калия, насыщенным в холодном состоянии, раствор будет обогащаться калием. А когда насыщенный уже при высокой температуре раствор охладится , в осадок выпадет только хлорид калия. Полученный хлорид калия – самое концентрированное удобрение по содержанию в нем калия, но хлорид – ион не нужен растениям в таком большом количестве, поэтому, наиболее употребляемым удобрением является сульфат калия. хотя он содержит меньше дейтвующего вещества, но зато используется для удобрения любых культур.

Способ получения довольно не сложен:

2KCl + 2 MgSO4 e=> K2SO4 . MgSO4 + MgCl2

K2SO4 . MgSO4 + 2 KCl => 2 K2SO4 + MgCl2

В настоящее время все чаще используют комплексные удобрения. Преимущества их очевидны. Ведь в них питательные вещества распределяются более равномерно, затраты на внесение значительно уменьшаются и поля не засоряются балластом. В таких удобрениях составляющие их вещества должны входить в строгих соотношениях, так как растения сразу будут реагировать на недостаток или избыток чего – либо. Комплексное удобрение может быть очень простым – это , например, калийная селитра . Наиболее используемое из тройных удобрений - это нитроаммофоска, в ней соотношение питательных элементов азота, фосфора и калия соответственно 1:1:1.

Упомянутый фосфат аммония – тоже комплексное удобрение, к тому же не содержащее балласта.

Все ученики, презентовавшие свои статьи у доски получают оценки , а также можно оценить учащихся класса по заполнению ими в ходе урока предложенной им таблицы. Если времени для обсуждения заполнения таблицы уже нет, то учитель может собрать конспекты учащихся и оценить их. В качестве домашнего задания может быть предложен текст параграфа школьного учебника и сообщения на тему неправильного применения минеральных удобрений и последствий его влияния на здоровье человека и окружающую среду.