Методические особенности и средства изучения темы «Минеральные удобрения» Профессиональная задача 1.11 Методические особенности и средства изучения темы «Минеральные удобрения» Корёгдиев А.А. студент гр. 07-215, магистерская программа «Химическое образование» План 601-800 9 370 13 1. Методические особенности изучения темы «Минеральные удобрения». 2. Понятие «Минеральные удобрения». 3. Демонстрационный и ученический эксперимент при изучении темы «Минеральные удобрения» 4. Формирование критического мышления: Пример интеллектуальной карты (MindMap) изучения темы «Минеральные удобрения». 5. Цифровые образовательные ресурсы для изучения данной темы 6. Контроль знаний. Примеры заданий 7. Два кейс-задания на тему: «Минеральные удобрения» с решением. Выводы. Практический совет по преподаванию данной темы Список использованной литературы. Глоссарий. 1. Методические особенности изучения темы «Минеральные удобрения» 601-800 9 370 13 В клетках растений содержится более 70 химических элементов — практически все, имеющиеся в почве. Но для нормального роста, развития и плодоношения растений необходимы лишь 16 из них. Это элементы, поглощаемые растениями из воздуха и воды, — кислород, углерод и водород, и элементы, поглощаемые из почвы, среди которых различают макроэлементы — азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и микроэлементы — молибден, медь, цинк, марганец, железо, бор и кобальт. Отдельным растениям для нормального роста и развития требуются и другие химические элементы. Так, например, сахарной свекле для получения высокого урожая корнеплодов нужен натрий. Он также ускоряет рост и улучшает развитие кормовой свеклы, ячменя, цикория и других культур. Положительное влияние на обмен веществ у некоторых растений оказывают кремний, алюминий, никель, кадмий, иод и др. Наиболее полно потребности сельскохозяйственных культур в питательных элементах удовлетворяются при внесении в почву удобрений. Недаром их образно называют витаминами полей. Удобрения содержат питательные элементы в связанном виде, т. е. в виде их соединений. Растения поглощают эти соединения из почвы, при этом осуществляется ионный обмен. 2. Понятие «Минеральные одобрения» 601-800 9 370 13 • Под удобрениями понимают вещества, предназначенные для улучшения питания растений и повышения плодородия почв в целях увеличения урожая сельскохозяйственных растений и улучшения качества получаемой продукции. Минеральные удобрения подразделяют на 2 группы, в зависимости от того, какие элементы питания в них находятся и в каком количестве. К простым или односторонним, удобрениям относятся азотные, фосфорные, калийные и отдельные микроудобрения (борные, молибденовые и др.) Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат два или несколько основных элементов питания. К промышленным относятся почти все минеральные удобрения, получаемые на химических заводах, к местным - получаемые непосредственно в хозяйствах или вблизи них. Рис 1. Виды удобрений 2. Понятие «Минеральные одобрения» 2.1. Азотные удобрения 601-800 9 370 13 • Безводный аммиак NH3 — содержит 82,3 % азота. Это самое концентрированное безбалластное удобрение. Представляет собой белую подвижную жидкость с температурой кипения +34 ˚С. Хранится в толстостенных стальных цистернах. В почве аммиак превращается в газ, адсорбируется почвенным поглощающим комплексом, с водой образуется NH4ОН, который дает разнообразные соли. В значительной степени подвергается нитрификации. При обращении с аммиаком следует соблюдать меры предосторожности, так как пары аммиака вызывают удушье и слезотечение. • Аммиакаты — содержат 30 — 50 % азота. Это растворы азотных удобрений в водном аммиаке, представляющие собой жидкости светло-желтого цвета. Можно перевозить в емкостях, рассчитанных на небольшое давление, вызывают коррозию черных металлов. По действию на урожай сельскохозяйственных культур равноценны твердым азотным удобрениям. • Сульфат аммония—натрия (NН4)2S04· Na2S04— кристаллическая соль желтоватого цвета, содержит до 16 % азота. Это очень хорошее удобрение для сахарной свеклы и растений семейства капустных, отзывчивых на применение серы и натрия. Используют также для подкормки сенокосов и пастбищ. • Хлористый аммоний NН4С1 — мелкокристаллический белый или желтоватый малогигроскопичный порошок, содержит 24 —25 % азота. При хранении не слеживается. Поглощается ППК, подвергается нитрификации. Имеет высокую физиологическуюкислотность. Для нейтрализации лучше вносить одновременно суглекислым кальцием. Наличие хлора в удобрении снижает урожай картофеля, винограда, лука, капусты, льна, поэтому его лучше вносить с осени для вымывания хлора атмосферными осадками. • Аммиачная селитра NН4N03 — содержит 34,6 % азота. Соль гигроскопична, поэтому удобрение производят в гранулированном виде (диаметр гранул 1 — 3 мм) и хранят в сухом помещении в пятислойных бумажных мешках. Это физиологически кислое удобрение, при внесении необходимо проводить опережающее известкование. Катион аммония поглощается ППК, нитраты частично вымываются, подвергаются денитрификации, теряются в газообразной форме. Тяжелые почвы обладают большой емкостью необменной фиксации аммония. Аммиачную селитру вносят в качестве основного удобрения, рядкового при посеве, для подкормок. Очень эффективно вносить ее весной на озимых. • Нитратные удобрения КN03, NaN03, Са(N03)2— растворимы в воде. Их рекомендуется применять в подкормки. Нитрат натрия содержит 15 — 16% азота и служит хорошей подкормкой для свеклы. Кальциевая селитра содержит 15,5 % азота. Она очень гигроскопична, поэтому применяют ее до посева при обработке культиватором, для подкормки озимых и пропашных культур. Натриевую селитру можно вносить при посеве. Селитры из-за их высокой подвижности на легкодренируемых почвах в условиях влажного 3. Демонстрационный и ученический эксперимент при изучении темы «Минеральные удобрения» 601-800 9 370 13 5. Цифровые образовательные ресурсы для изучения данной темы 1. Определение состава минеральных удобрений. Определение минеральных удобрений основано на качественных реакциях на ионы, входящие в их состав. Нитрат-ион в натриевой селитре NaNO3 определяют взаимодействием раствора натриевой селитры с концентрированной серной кислотой и медью. При нагревании этого раствора выделяется бурый газ – диоксид азота. 2NaNO3 + Cu + 2H2SO4 = 2NO2↑ + CuSO4+ Na2SO4+ 2H2O Суперфосфат содержит в своем составе дигидрофосфат кальция Ca(H2PO4)2. Приготовим вытяжку раствора суперфосфата и прильем к ней раствор нитрата серебра. Выпадает желтый осадок фосфата серебра. Приведем уравнение одной из возможных реакций: Ca(H2PO4)2 + 3AgNO3 = Ag3PO4 ↓ + Ca HPO4 + 3HNO3 Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, колбы, держатель для пробирок, спиртовка, фильтровальная бумага, шпатели. 601-800 9 370 13 Техника безопасности. Соблюдать правила работы с кислотами, раствором нитрата серебра. Особо осторожно обращаться с концентрированной серной кислотой. Не вдыхать выделяющиеся оксиды азота. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами. 5. Цифровые образовательные ресурсы для изучения данной темы 2. Распознавание минеральных удобрений (практическая работа) Известно, что в неподписанных чашках находятся минеральные удобрения: сульфат аммония, суперфосфат, нитрат натрия и сильвинит. Нам предстоит подписать чашки. 601-800 9 370 13 1.Приготовим раствор первого неизвестного минерального удобрения. Отберем в пробирки пробы этого раствора. В первую пробирку добавляем концентрированную серную кислоту (H2SO4) и медь (Cu) – реакция не идет. Значит, нитрат-ионов (NO3- ) в растворе нет. Во вторую пробирку добавляем раствор хлорида бария (BaCl2) – выпадает белый осадок. Следовательно, в испытуемом растворе присутствуют сульфат-ионы (SO42-). SO42- + BaCl2 = BaSO4↓ + 2ClВ третью пробирку наливаем раствор щелочи и нагреваем его. Влажная универсальная индикаторная бумага становится синей у отверстия пробирки. Это значит, что выделяется аммиак (NH3). В испытуемом растворе присутствуют ионы аммония (NH4+). NH4 + NaOH = NH3 ↑ +Na+ + H2O В четвертую пробирку добавляем раствор нитрата серебра AgNO3 – изменений не происходит. Это значит, что хлор-ионов (Cl-) и фосфат-ионов (PO43-) в растворе нет. Мы обнаружили в пробах сульфат-ионы и ионы аммония. Следовательно, определяемое удобрение – сульфат аммония (NH4)2SO4. 2. Приступим к анализу второго неизвестного удобрения. Приготовим раствор удобрения и пробы этого раствора. В первую пробирку добавим концентрированную серную кислоту и медь – появился бурый газ. 2NO3- + 2H2SO4 + Cu = 2NO2 ↑ + CuSO4 + SO42- + 2H2O 5. Цифровые образовательные ресурсы для изучения данной темы Следовательно, в растворе присутствуют нитрат-ионы (NO3- ). Во вторую пробирку добавим раствор хлорида бария BaCl2 – изменений не происходит. Это значит, что сульфат-ионов (SO42-). в исследуемом растворе нет. К третьей пробе добавим раствор щелочи и нагреем пробирку. Влажная универсальная индикаторная бумага не меняет свой цвет. Это значит, что ионов аммония (NH4+) в пробе нет. В четвертую пробирку добавляем раствор нитрата серебра AgNO3 – изменений не происходит. Хлорид-ионов (Cl-) и фосфат-ионов (PO43-) в растворе нет. Мы обнаружили только нитрат-ионы. Следовательно, анализируемое удобрение является нитратом натрия NaNO3. 3. Приготовим раствор третьего неизвестного удобрения и отберем пробы. К первой пробе добавляем серную кислоту H2SO4 и медь Cu: изменений не происходит. Нитрат-ионов (NO3- ) в пробе нет. Раствор хлорида бария BaCl2 обнаруживает присутствие сульфат-ионов SO42-: выпадает белый осадок сульфата бария. SO42- + BaCl2 = BaSO4 ↓ + 2Cl- 601-800 9 К третьей пробе добавляем раствор щелочи и нагреваем. Влажная универсальная индикаторная бумага у отверстия пробирки не меняет свой цвет. Это значит, что ионов аммония (NH4) в пробе нет. В четвертой пробирке при добавлении раствора нитрата серебра выпадает желтый осадок. Это свидетельствует о присутствии в пробе фосфат-ионов. PO43- + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NO3Следовательно, анализируемое удобрение является суперфосфатом. 370 13 5. Цифровые образовательные ресурсы для изучения данной темы 4. Приготовим раствор четвертого неизвестного удобрения и отберем пробы раствора. К раствору в первой пробирке добавляем концентрированную серную кислоту H2SO4 и медь Cu: реакция не идет. Это значит, что нитрат-ионов (NO3- ) в пробе нет. Во вторую пробирку добавляем раствор хлорида бария BaCl2 – изменений нет. Сульфат-ионы (SO42-) в пробе не обнаружены. Третью пробу анализируем на присутствие ионов аммония (NH4+).. Добавляем щелочь и нагреваем. Влажная универсальная индикаторная бумага не меняет цвет у отверстия пробирки. Значит, ионов аммония в пробе нет. В четвертую пробирку добавляем раствор нитрата серебра AgNO3 – выпадает белый творожистый осадок. Следовательно, в растворе присутствуют хлорид-ионы. AgNO3 + Cl- = AgCl ↓ + NO3Мы обнаружили в пробах только хлорид-ионы (Cl-). Следовательно, анализируемое удобрение является калийной солью, или сильвинитом KCl.NaCl. Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, колбы, чашки Петри, держатель для пробирок, спиртовка, лакмусовая бумага. 601-800 9 370 13 Техника безопасности. Соблюдать правила работы с кислотами, щелочами, растворами хлорида бария и нитрата серебра. Особо осторожно обращаться с концентрированной серной кислотой. Не вдыхать выделяющиеся оксиды азота. 5. Цифровые образовательные ресурсы для изучения данной темы 601-800 9 370 13 6. Контроль знаний 1. Рассчитайте массовые доли азота в следующих удобрениях, состав которых выражен формулой: NaNO3, (NH4)2SO4, NH4NO3. В каком из них массовая доля азота максимальна? 2. Дано 3 вида удобрения: а) аммониевые удобрения б) удобрения содержащие сульфат ионов в) удобрения содержащие хлорид ионов Вопрос: Как мы можем отличить этих удобрений друг от друга? 601-800 9 370 13 Вывод: 601-800 9 370 13 Применение удобрений имеет огромное значение в решении важнейшей народохозяйственной задаче – увеличении производства зерна, особенно сильной и ценной пшеницы, а также в создании прочной кормовой базы для развития животноводства. Азот — важнейший питательный элемент всех растений. В среднем его в растении содержится 1-3% от массы сухого вещества. Он входит в состав таких важных органических веществ, как белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, алкалоиды, фосфатиды и др.Содержание азота в растениях существенно изменяется в зависимости от вида растений, их возраста, почвенноклиматических условий выращивания культуры, приемов агротехники и т.д. Азотные удобрения, поступающие в растения, быстро уже в корнях превращается в аминокислоты, из которых затем синтезируются белковые вещества, нуклеиновые кислоты, хлорофилл, витамины, алкалоиды и другие соединения. Поэтому лучшие условия азотного питания способствуют более интенсивному накоплению этих соединений в растениях. Для повышения качества урожая сельскохозяйственных культур важное значение имеют и формы применяемых азотных удобрений. В зависимости от условий минерального питания химический состав растений и качество урожая могут подвергаться значительным изменениям. Здесь нужно иметь в виду не только содержание белка, углеводов, жира, сухих веществ, фосфора, калия, микроэлементов, необходимых для питания человека, но и окраску, размеры плодов, выход товарной продукции первого или второго сорта, лёжкость, вкус, запах, пригодность для консервирования и другие показатели качества, характерные для отдельных культур или целей возделывания растений. Использованная литература: 1. Агрохимия. Под ред. В.Г. Минеев. - М.: Изд-во МГУ, 2006 - 720с. 2.Ефимов В. Аидр. Система применения удобрений.-М.: Колос, 2003. 3.А.П. Смирнов «Минеральные удобрения» 4.Журнал Химия и жизнь – XXI век, № 4, 1998г. 5. https://udobrenium.ru/himicheskie/mineralnye-udobreniya (дата обращения 22.11.2023 601-800 9 370 13 Методические особенности и средства изучения темы «Минеральные удобрения» Благодарю за внимание! Корегдиев А. А., студент гр. 07-215, магистерская программа «Химическое образование» kpfu.ru/suriya.gilmanshina gilmanshina@yandex.ru
