Фосфор и его соединения

Урок по химии в 9 классе на тему: «Фосфор и его соединения»

Цель урока:

 Познакомить учащихся с историей открытия фосфора, его аллотропными модификациями и химическими свойствами, рассмотреть соединения фосфора, значение фосфора.

Задачи:

1. Образовательные: способствовать формированию у учащихся представления о фосфоре как о наиболее активном неметалле; повторить и закрепить понятие аллотропии, умение расставлять коэффициенты методом электронного баланса.

2. Развивающие: содействовать развитию у учащихся исследовательских умений в процессе обучения в сотрудничестве, развивать познавательный интерес, используя в содержании урока элементов новизны знаний и умений, устанавливая причинно-следственные связи.

3. Воспитательные: способствовать созданию условий для самореализации личности, для взаимопомощи и индивидуальной ответственности каждого в группе, поддерживать интерес к изучению химии через самостоятельную работу, воспитывать сотрудничество, продолжить формирование культуры общения и коммуникативных умений учащихся.

Оборудование и реактивы:  ПСХЭ, коллекция минералов, красный фосфор, ложечка для сжигания, горелка, раствор фосфорной кислоты, нитрат серебра, чистые пробирки, презентация, компьютер, медиапроектор, экран.

Учебник: автор - О.С. Габриелян Химия, 9 класс.

Тип урока: Комбинированный урок.

Ход урока:

1. Организационный момент

Приветствие учителя. Учитель читает отрывок из «Собаки Баскервилей» А.К. Дойля. 
«…Да! Это была собака, огромная, черная, как смоль. Но такой собаки еще никто из нас, смертных, не видывал. Из ее отверстой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку мерцал переливающийся огонь. Ни в чьём воспаленном мозгу не могло возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана … Страшный пёс, величиной с молодую львицу. Его огромная пасть все еще светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами.
Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте».
Ребята, о каком веществе идет речь в этом отрывке из знаменитой «Собаки Баскервилей»?
(Ответы учащихся). 
Учитель объявляет тему, предлагает открыть тетради и работать в них в течение урока по своему усмотрению (отмечать важные моменты).

II.  Проверка знаний учащихся.

Устный опрос:

1. Как называют соли азотной кислоты?

2. Какова среда раствора аммиака в воде – кислая, щелочная или нейтральная? 

3. Как переводится название элемента «азот»  и почему он так называется?

4. Каково латинское название элемента азота?

5. Какой цвет приобретает фенолфталеин под действием аммиака?

6. Какие соединения называют селитрами?

7. Как называется опыт взаимодействия аммиака с водой?

8. Как «по – химически» называется нашатырный спирт?

9. В каком из перечисленных соединений азота степень окисления равна +3:

      1. NH₃                  2. HNO₃               3. HNO₂                  4. NO₂

10. Взаимодействие медной стружки с концентрированной азотной кислотой приводит к образованию газа:

      1. NO₂                  2. N₂O                  3. NO                         4. NH₃

11.С какими веществами аммиак вступает в реакции соединения:

      1. кислоты                                             2. кислород

      3. щелочи                                                4. соли

2.6. Применение.

Фосфор используют для получения ядохимикатов, фосфорной кислоты, удобрений, моющих средств и для производства спичек.

Сообщение уч-ся “История создания спичек”:

Мы каждый день встречаемся с чудом. С тем самым чудом, которое титан Прометей принес людям , за что был наказан разгневанными богами. Чудо это хранится в скромной деревянной коробочке и называется спичками. В 1806 году французский химик К.Бертолле обнаружил, что полученная им соль энергично реагирует с H₂ SO₄ и в этот момент может воспламенится горючее вещество. Современник К.Бертолле Шансель нашел этому открытию неожиданное применение- он создал первую “макательную” спичку. Это была лучинка с головкой из бертолетовой соли, сахара, серы и клея. Если такую головку смочить серной кислотой, бертолетовая соль начинает разлагаться:

2KClO₃ =2 KCl+3O₂

Выделяющийся кислород воспламеняет серу, сахар и спичка загорается.

1848 год стал годом рождения современных спичек. Итак, я чиркнула спичкой. Что же при этом произошло?

Прежде всего, воспламеняется коробок. В состав коричневой намазки входит красный фосфор (под действием тепла происходит аллотропное превращение: красный – белый) и мелкоизмельченное стекло (для трения). Чтобы коробок не воспламенился используют флегматизаторы. Спичечная головка, как и много лет назад состоит из бертолетовой соли и серы.

Строение атома.

Порядковый номер – 15

Период – 3

Группа – V

Низшая СО   - 3

Высшая СО   + 5

Фосфор – простое вещество.

               а) Аллотропные модификации.

         Фосфор – один из элементов, самых богатых аллотропными модификациями: белый, красный, чёрный, розовый, фиолетовый, алый и другие. 

Свойства аллотропных модификаций фосфора.

Получение.

Фосфор получают в электрических печах по реакции:

Ca3(PO4)2 + 5C+ 3SiO2 = 2P+ 3CaSiO3 + 5CO, (t=1500 °C).

При быстрой конденсации паров под водой образуется белый фосфор. Красный фосфор образуется из белого при длительном нагревании его без доступа воздуха:

P (бел.) ? P (красн.), (t = 280-340 °C)

Черный фосфор получают из белого нагреванием при 200 °C и давлении 1,2·106 кПа или в присутствии Hg (катализатора) при обычном давлении.

III. Химические свойства фосфора.

C простыми веществами:

2Р + 3Са =Са3Р2 (видио-опыт 5)

2P +3Mg = Mg3P2

2P+3Cl2=2PCl3

Демонстрационный опыт: “Горение фосфора”.

4P+5O2=2P2O5

P2O5+3H2O =2H3PO4

Качественная реакция на фосфат-ион.

К3РО4+3АgNO3= Аg₃PO₄↓ + 3KNO_{3(видио – опыт 7,8)}

Напишите уравнение в ионно-молекулярном виде.

Со сложными веществами:

сильными окислителями

3Р+5HNO₃=2H₃PO₄+5NO₂+2H₂O 

(самостоятельно расставить коэффициенты методом электронного баланса, проверить)

P +5N₂O = P₂O₅ +5N₂

Только белый фосфор реагирует с горячей щёлочью, образуя гипофосфит и фосфин

P₄ +3KOH +3H₂O = 3KH₂PO₂ + PH₃

IV. Применение.

А) Красный фосфор в смеси с толченым стеклом и клеем содержится в намазке на боковых стенках спичечного коробка.

Белый фосфор применяется в военном деле в качестве боевого зажигательного и дымообразующего вещества. При сжигании белого фосфора на воздухе получается фосфорный ангидрид, пары которого, притягивая из воздуха влагу, образуют непроницаемую пелену белого тумана из тончайших капелек раствора метафосфорной кислоты.

Под покровом этого тумана массы танков двинулись на немцев в генеральную атаку, решившую исход первой мировой войны на Западном фронте.

Б) Фосфор используют для получения ядохимикатов, фосфорной кислоты, удобрений, моющих средств и для производства спичек.

ОКСИДЫ ФОСФОРА

1.P2O5 - оксид фосфора (V) (фосфорный ангидрид), в парообразном состоянии имеет состав P4O10. Он представляет собой белый порошок. Оксид фосфора (V) гигроскопичен. По­это­му его ис­поль­зу­ют для очист­ки ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний от сле­дов воды.

Получают его сжиганием фосфора в избытке сухого воздуха.

4P + 5O2(изб.) = 2P2O5

Это кислотный оксид ( вспомни свойства кислотных оксидов) .При соединении с водой образует две кислоты:

P2O5+H2O =2 HPO3  

                     метафосфорная кислота

P2O5+3H2O = 2H3 PO4  

                     ортофосфорная кислота

Применяют оксид фосфора (V) для осушки газов и жидкостей, не реагирующих с ним, для получения фосфорных кислот, оксид фосфора является компонентом фосфатных стекол.

2.P2O3 (P4O6) - оксид фосфора (III) (фосфористый ангидрид)

Получают его окислением фосфора кислородом воздуха:

                                                                  4 P + 3O2 (нед.) =2 P2O6.

Это кислотный оксид:

           P2O3 + 3H2O = 2H3PO3.

ОРТОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА

H3РO4 - трехосновная минеральная кислота.

1.Получение:

В лаборатории ортофосфорную кислоту получают окислением фосфора:

3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO,

в промышленности из природных фосфатов:

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4.

2.Физические свойства:

Безводная ортофосфорная кислота - это бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при t = 42,35 °C, хорошо растворима в воде.

3.Химические свойства:

Свойства,общие с другими кислотами        Специфические свойства

1. Изменяет окраску индикатора

H3PO4 H+ +H 2PO4-

H2PO4- H+ +HPO42-

HPO42- H+ +PO43-

2.Реагирует с металлами, стоящими  в ряду напряжений до водорода.

 6Na+2H3PO4 2Na3PO4 +3H2

3.Реагирует с основными оксидами

3CaO +2H3PO4 Ca3 (PO4 )2 +3H2O

4.Реагирует с основания и аммиаком. Причём, если кислота взята в избытке, то получаются кислые соли.

NaOH +   H3PO4 NaH2PO4 +H2O

2NaOH + H3PO4 Na 2HPO4 +2H2O

3NaOH + H3PO4 Na 3PO4 + 3H2O

   3NH3 + H3PO4 (NH4)3PO4

5.Реагирует с сухими солями более слабых кислот.

3Na2CO3 + 2H3PO4   2Na 3PO4 + 3H2CO3

                                                                  / \

                                                          CO2   H2O

6. Реагирует с растворами солей, при условии образования нерастворимой соли.

Качественная реакция на ионн PO43-

H3PO4 + 3AgNO3  Ag3PO4  +3HNO3

                                                жёлтый осадок

PO43-  + 3Ag+   Ag3PO4  

                                                жёлтый осадок

4.Применение.

H3PO4 используют для получения фосфорных удобрений, для создания защитных покрытий на металлах, в фармацевтической промышленности, в органическом синтезе.

Ортофосфорная кислота играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений.

Её остатки входят в состав аденозинтрифосфорной кислоты - АТФ, при разложении

которой выделяется большое количество энергии. Остатки ортофосфорной кислоты входят так же в состав рибонуклеиновых (РНК) и дезоксирибонуклеиновых кислот(ДНК).

Ор­то­фос­фор­ная кис­ло­та пред­став­ля­ет собой белое кри­стал­ли­че­ское ве­ще­ство. В воде она сту­пен­ча­то дис­со­ци­и­ру­ет:

В за­ви­си­мо­сти от числа ато­мов во­до­ро­да, ко­то­рые ней­тра­ли­зу­ют­ся ще­ло­чью, ор­то­фос­фор­ная кис­ло­та может об­ра­зо­вать три вида солей: ди­гид­ро­фос­фа­ты (на­при­мер, ди­гид­ро­фос­фат на­трия NaH₂PO₄), гид­ро­фос­фа­ты (на­при­мер, гид­ро­фос­фат калия K₂HPO₄) и ор­то­фос­фа­ты (на­при­мер, фос­фат каль­ция Ca₃(PO₄)₂).

Фос­фор­ная кис­ло­та яв­ля­ет­ся кис­ло­той сред­ней силы, и для нее ха­рак­тер­ны все общие свой­ства кис­лот. Сла­бые рас­тво­ры ор­то­фос­фор­ной кис­ло­ты до­бав­ля­ют в раз­лич­ные на­пит­ки.

Фос­фор­ная кис­ло­та яв­ля­ет­ся сы­рьем для про­из­вод­ства ми­не­раль­ных удоб­ре­ний: фос­фор­ных и ком­плекс­ных. При­ме­ром фос­фор­но­го удоб­ре­ния может слу­жить двой­ной су­пер­фос­фат Са(Н₂РО₄)₂. А одним из ком­плекс­ных удоб­ре­ний яв­ля­ет­ся ам­мо­фос­ка – со­дер­жит так необ­хо­ди­мые рас­те­нию азот, фос­фор и калий. 

 Ответ:Артур Конан Дойль не учел химические свойства фосфора. Да в темноте светится только белый фосфор, но он очень ядовит: 0,1 г. вещества – смертельная доза, и наносить его на морду собаки нельзя, т.к. облизав морду, собака может умереть. Еще белый фосфор на воздухе легко окисляется, переходя при этом в оксид фосфора(V). Как только процесс окисления заканчивается морда собаки перестала бы светится. Оксид фосфора(V) очень гигроскопичное вещество, оно притягивает к себе воду. Помните, что на болотах стоял туман, из которого выскочило «чудовище». Туман – это сконденсированные пары воды. Тогда оксид фосфора(V) под действием влаги превращается в фосфорную кислоту. Вот и представьте себе, может ли что-либо сделать собака, обмазанная ядовитым веществом и кислотой?

- Каким же веществом была намазана морда собаки Баскервилей?

Белый фосфор можно было бы нанести на шерсть собаки, не допустив ее гибели, если смешать его малое количество с вазелином или воском. А может быть использовалось светящее вещество, без запаха в виде пасты, которое называется люминофор, или фосфоры. Он имеет сложный состав и используется как фотолюминисцентный пигмент.

Рефлексивный тест для учащихся ( поставить + или -)

1.Узнал много нового. 

2. Мне это пригодится в жизни. 

3. На поставленные вопросы я получил ответы. 

4. На уроке работал (с интересом, без удовольствия) и цели урока достигнуты. 

Дополнительное занятие

Задания 2 для учащихся по теме «Фосфор и его соединения»

Задание 1:Прочитайте стихотворение, составьте цепочку превращений и осуществите ее.

В мире превращений, вы знаете явления!

Пусть эти превращения дадут вам уравнения.

Красный фосфор я сжигаю, к дымку воду приливаю,

Проверяю лакмусом, станет сразу красным он!

Добавили натрия гидроксид – цвет фиолетовый в колбе возник,

Потом получаем фосфат серебра, цветом – лимонная кожура.

Растворился осадок желтый, добавлением кислоты азотной…

А сейчас в тетради дети напишите превращения эти!

О фосфор, ты наш лучший друг.
Всегда нам в жизни нужен.
Находишься всегда вокруг
И есть в болотной луже.
Ты, фосфор, нужен для костей,
И очень нужен для детей.
Ты ярко светишь в темноте,
Бываешь в рыбе и на дне.
Без фосфора нам жизни нет!
Передаём ему привет!