Урок по химии удобрения

минеральные удобрения
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

Скачать:

Предварительный просмотр:

с использованием технологии «Чтение и письмо» для развития критического мышления.

Модель урока: «Зигзаг»

Цели урока: познакомиться с основными видами минеральных удобрений, их классификацией и составом; изучить способы определения минеральных удобрений; научиться проводить расчеты по химической формуле; совершенствовать экспериментальные умения; развивать умения работать со справочной литературой.

Оборудование: коллекция удобрений, слайд-фильм, спиртовка, держатель, спички, лучинка, стакан, колба с водой, штатив с пробирками, хлорид бария, нитрат серебра, гидроксид натрия, универсальная индикаторная бумага.

I. Организация класса

Один мой знакомый решил заняться фермерством. Он был полон радужных надежд и с жаром говорил о выгодах своего предприятия.

Я поинтересовалась: «Скажи, а каковы твои взаимоотношения с химией».

«Да никакие. Ты знаешь три балла в школе. Что вы все со своей химией носитесь. В земле поковыряться и без химии можно. К тому же экологически чисто», — ответил он.

• Ребята, а как вы думаете прав ли этот начинающий фермер? Какой урожай он может получить со своими знаниями. Ответ поясните.

А какие способы повышения урожайности вы можете предложить?

(Ребята предлагают свои варианты, из которых наиболее приемлемым является использование минеральных удобрений.)

Итак, тема сегодняшнего урока “Минеральные удобрения”.

В 1840 году великий немецкий химик Юстус Либих впервые указал на истощение почв минеральными веществами и на необходимость 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 СО 2 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”.

А вот как влияют на состояние здоровья растения другие минеральные вещества, вам предстоит выяснить самостоятельно, изучив текст о минеральных удобрениях.

Класс делится на 3 группы. Каждая группа получает по два вопроса.

1.Понятие «минеральные удобрения».

2. Азотные удобрения, их значение. Исследование азотных удобрений: сульфат аммония, аммиачная селитра, мочевина.

1. Классификация удобрений.

2. Фосфорные удобрения, их значение. Исследование фосфорных удобрений: суперфосфат, фосфоритная мука, костяная мука.

1. Калийные удобрения, их значение. Исследование калийных удобрений: сильвинит, калийная селитра, хлористый калий.

2. Экологические последствия, связанные с применением минеральных удобрений.

Свои результаты ребята заносят в таблицу.

Получение и нахождение в природе

Первый текст “Азотные удобрения”

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.

Все азотные удобрения 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:

HNO 3(разб.) + NH 3 => NH 4 NO 3

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 200 о С) становится даже взрывоопасным.

Самое концентрированное и лекгоусваиваемое растениями азотное удобрение – это широко известная мочевина или карбамид – (NH 2 ) 2 CO, массовая доля азота в нем 46%. Технологический процесс его производства довольно сложен и идет под давлением 20000 КПа и температуре около 200 0 С и выражается уравнением:

2NH 3 + CO 2 => (NH 2 ) 2 CO + H 2 O

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:

2NH 3 + H 2 SO 4 => (NH 4 ) 2 SO 4

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

Второй текст “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 (РО 4 -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 Са 3 (РО 4 ) 2 и труднорастворимый преципитат СаНРО 4 прекрасно усваиваются некоторыми 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 CaSO 4 . Ca(H 2 PO 4 ) 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:

Са 3 (РО 4 ) 2 + 2 Н 2 SO 4 => 2 Ca SO 4 + Ca(H 2 PO 4 ) 2

В другом фосфорном удобрении – двойном суперфосфате Са(Н 2 РО 4 ) . Н 2 О — 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):

Са 3 (РО 4 ) 2 + 4 Н 3 РО 4 + 3Н 2 О => 3Са (Н 2 РО 4 ) 2 . Н 2 О

СаСО 3 + 2Н 3 РО 4 =>Са (Н 2 РО 4 ) 2 . Н 2 О + СО 2

На основе фосфорной кислоты также можно получить еще одно фосфорное удобрение – преципитат Са НРО 4 , содержащий 27–42 % фосфорного ангидрида:

2Н 3 РО 4 + Са(ОН) 2e => Са(Н 2 РО 4 ) 2 + 2 Н 2 О

Са(Н 2 РО 4 ) 2 + Са(ОН) 2 => 2 СаНРО 4 + 2Н 2 О

А если заменить в этих удобрениях довольно безразличный для растений кальций на ион аммония? Нейтрализацией фосфорной кислоты газообразным аммиаком получают высокоэффективные удобрения — аммофосы:

NH 3 + H 3 PO 4 => (NH 4 ) H 2 PO 4

2NH 3 + H 3 PO 4 => (NH 4 ) 2 HPO 4

Третий текст “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 . MgCl 2 . 6H 2 O) и каинит (KCl . MgSO 4 . 3H 2 O) .

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 действующего вещества, но зато используется для удобрения любых культур.

Способ получения довольно не сложен:

2KCl + 2 MgSO 4 e=> K 2 SO 4 . MgSO 4 + MgCl 2

K 2 SO 4 . MgSO 4 + 2 KCl => 2 K 2 SO 4 + MgCl 2

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.

Питательная ценность минеральных удобрений.

1. Содержание питательного элемента фосфора в фосфорных минеральных удобрениях определяют в пересчете на оксид фосфора(V). Сколько этого оксида в простом и двойном суперфосфате?
2. Определите питательную ценность натриевой селитры.
3. Рассчитайте питательную ценность хлорида калия.

Учитель предлагает учащимся вернуться в рабочие группы, обменяться информацией, полученной в экспертной группе, и заполнить сводную таблицу и презентовать ее. Затем учитель предлагает

IV. Домашнее задание : §29 (учебник “Химия -8” О.С. Габриеляна).

Учащиеся усаживаются поудобнее, расслабляются, тихо звучит спокойная музыка.

Учащиеся выполняют рефлексивный тест, который не подписывают. В случае согласия с утверждением ставят напротив него знак “+”:

1. Я узнал (а) много нового.
2. Мне это пригодится в жизни.
3. На уроке было над, чем подумать.
4. На все возникающие у меня вопросы я получил (а) ответы.
5. На уроке я поработал (а) добросовестно.

Источник

Урок по химии «Минеральные удобрения»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Класс__________ Дата проведения___________

План-конспект на тему: «Минеральные удобрения».

Цель и задачи: Дать представление о минеральных удобрениях, важнейших химических элементах, необходимых для развития растений (макро- и микро­элементах). Воспитание самостоятельности, ответственности, сотрудничества; формирование логического и абстрактного мышления; формирование нравственных качеств развитие умений учебно-познавательной деятельности. Развитие интеллекта, культуры устной и письменной речи; развитие мотивационной сфер личности, способности к анализу; развитие мышления через обучение анализировать и строить аналогии; развитие внимания, умения использовать изученный материал для познания нового .

1. Организационный момент

3. Изучение нового материала

Минеральные удобрения — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания .

В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. На песчаных почвах растения нередко испытывают недостаток магния, на торфяных почвах – молибдена, на черноземах – марганца и т. п. Применение минеральных удобрений – один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью минеральных удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель. Для внесения минеральных удобрений используются туковые сеялки.

Установлено, что в состав растений входит около 70 элементов. Некоторые из них – макроэлементы – необходимы растениям в больших количествах; другие же – микроэлементы – требуются в незначительных количествах.

1. МАКРОЭЛЕМЕНТЫ – углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера, магний, калий, кальций.

2. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ – железо, марганец, бор, медь, цинк, молибден, кобальт и др.

Три важнейших элемента – азот, фосфор и калий – необходимы растениям в больших количествах. Поэтому удобрения, содержащие эти элементы, получают в промышленных масштабах.

При недостатке азота задерживается образование зелёной массы, растения плохо растут, их листья желтеют. Азотные удобрения необходимы растениям в весенний период.

Фосфор необходим при росте и развитии репродуктивных органов растений (цветков, плодов).

Калий ускоряет процесс фотосинтеза и содействует накоплению углеводов (сахара – в сахарной свекле, крахмала в картофеле). У злаковых он способствует укреплению стебля и тем самым устраняет их полегание.

Железо, марганец, бор и другие микроэлементы играют определённую роль в жизни растений. Так, например, при наличии микроэлемента бора растения лучше усваивают азот, фосфор, и калий. Медь, марганец и цинк ускоряют окислительно-восстановительные процессы и тем самым способствуют росту растений. Железо участвует в синтезе хлорофилла.

Растения поглощают макро – и микроэлементы из почвенного раствора в виде ионов ( NH ₄ + , NO ₃ — , K + и других)

Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные элементы содержатся в них, минеральные удобрения подразделяют на простые и комплексные.

1) Простые минеральные удобрения содержат один какой-либо элемент питания ( P , K , N ). К ним относятся фосфорные, азотные, калийные и микроудобрения.

2) Комплексные минеральные удобрения содержат одновременно два или более основных питательных элемента.

4. Закрепление: Демонстрация 6 . ОПБП

Основной компонент группы азотных удобрений, как понятно из названия — азот.
Эти удобрения способствуют развитию надземной части растений и выпускается в 4-х формах:

· нитратная форма (натриевая и кальциевая селитра) в которой азот содержится в виде кислоты, легко растворимой в воде. Селитру вносят в почву осенью или ранней весной, в небольших дозах (передозировка способствует накоплению в плодах вредных для здоровья человека нитратов ) используют в подкормках. Селитра рекомендована для кислых почв и растений с кратким периодом вегетации ( редис , укроп , петрушка , ранняя капуста , салат );

· аммонийная форма (сульфат аммония), где в «свободном парении» находятся ионы аммония. Сульфат аммония вносят в грунт по осени, так как он довольно слабо растворяется в почве, которую следует раскислять (сульфат аммония — физиологически кислое удобрение). Для этого на 1 кг удобрения добавляют 1,3 кг извести. К сульфату аммония неравнодушны лук , помидоры и огурцы , поздняя капуста и прочие растения с долгим вегетационным периодом;

· амидная форма ( мочевина ) — самое концентрированное азотное удобрение, которое в почве преобразуется в углекислый аммоний, необходимый для получения обильного урожая. Вносится под деревья и кустарники — либо прямо в почву при рыхлении, либо в виде водного раствора при поливе. Мочевина тоже физиологически кислое удобрение, а это значит, что почву нужно раскислять (к 1 кг мочевины добавить 2 кг извести);

· аммонийно-нитратная форма (аммиачная селитра) — физиологически кислое удобрение, одна часть которого легко растворяется в воде и свободно перемещается в грунте, а другая — замедленного действия. Аммиачная селитра применяется для подкормки картофеля , свеклы , зерновых культур. Особенно эффективна в сочетании с фосфором и калием.

Подкормки азотными удобрениями производят в несколько приёмов, строго соблюдая инструкции на упаковке: здесь лучше соблюдать принцип: лучше недоудобрить, чем переудобрить.

Фосфорные удобрения значительно ускоряют цветение растений и завязывание плодов. Фосфор обычно заделывают в почву при перекопке осенью или ранней весной. Он плохо растворяется в воде: период от внесения в почву до достижения корней составит 1,5-2 месяца.

Вот несколько наиболее популярных видов фосфорных удобрений:

· простой суперфосфат — водорастворимое удобрение, которое содержит гипс и серу, применяется для всех типов почв. Его можно сыпать в рядки и лунки, а можно использовать в подкормках. Содержит от 14% до 20% фосфора и вносится обычно под ягодные кустарники и плодовые деревья;

· двойной суперфосфат — простое удобрение, хорошо растворимое в воде. Содержит серу и фосфор (45%-50%), вносится под ягодные кустарники и плодовые деревья;

· фосфоритная мука — труднорастворимое удобрение, содержит до 25% фосфора. Её вносят только на кислые почвы, так как фосфор становится доступен растениям только под воздействием кислоты. Фосфоритная мука, внесённая в почву в повышенных дозах, обеспечивает растения фосфором на несколько лет.

Калий способствует не только увеличению урожайности растений, но и повышает их сопротивляемость заболеваниям, увеличивает срок лёжкости плодов и существенно улучшает их вкусовые качества. Калийные удобрения редко используют в чистом виде: как правило, их комбинируют с азотом, фосфором и микроэлементами (медью, цинком, магнием, железом и так далее).

Все калийные удобрения хорошо растворяются в воде, а наиболее популярны из них следующие:

· хлористый калий — природное удобрение, производимое из калийных руд. С одной стороны, удобрение содержит хлор, что нежелательно для некоторых садовых культур, а с другой — является кладезем ценных элементов, необходимых для питания растений. Поэтому хлористый калий лучше вносить в почву по осени — к весне его «вредная» часть вымывается. Особо любят калий картофель, ячмень, свекла, гречиха и некоторые зерновые культуры;

· калийная соль — содержит в составе хлористый калий, сильвинит и каинит. По действию аналогична хлористому калию, вносится в почву только осенью;

· сернокислый калий — не содержит в составе хлора, пригоден для всех культур, особенно отзывчивы к нему корнеплоды. Его вносят как непосредственно в почву, так и используют в подкормках. Сочетается со всеми макро- и микроудобрениями, кроме содержащих кальций.

Комплексные минеральные удобрения

К группе комплексных минеральных удобрений относятся:

· аммофос — бесхлорное, безнитратное удобрение, содержащее азот (52%) и фосфор (12%). Пригодно для всех видов овощных и плодово-ягодных культур;

· диаммофоска — гранулированное азотно (10%) — фосфорно (26%) — калийное (26%) удобрение, которое содержит микроэлементы (кальций, магний, железо, цинк, сера и прочие), существенно увеличивающие агрономическую ценность диаммофоски. Используется для всех групп растений;

· нитроаммофоска — сложное удобрение, содержащее азот (16%), фосфор (16%), калий (16%), серу (2%). Нитроаммофоска прекрасно усваивается растениями, подходит для применения на почвах любого состава и для всех видов растений;

· нитрофоска — комплексное азотно (11%) — фосфорно (10%) -калийное (11%) удобрение, используется как основная подкормка растений. Применяется для всех культур, на тяжёлые почвы вносится по осени, на лёгкие можно внести и весной.

Источник