Конспект к уроку по теме "Фосфор и его соединения"

Тема урока «Фосфор и его соединения».

Цель: рассмотреть строение атома фосфора, аллотропные модификации фосфора, кислородсодержащие соединения: оксид фосфора (V), фосфорную кислоту и ее соли. Познакомить учащихся с историей открытия фосфора и его биологическим значением.

Продолжить формирование понятий «элемент» и «вещество», а также показать многообразие образуемых данным элементом соединений и их практическую значимость.

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 навыков исследовательской деятельности, познавательного интереса, установлению причинно - следственных связей.

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

Оборудование: Н ₃РО₄ , Ca(Н ₂PO₄)₄ , AgCl, НNO₃ , соли фосфорной кислоты,

ПСХЭ Д.И. Менделеева, таблица растворимости, демонстрационные пробирки, индивидуальный лист для работы с текстом и для экспресс – теста, презентация с видео опытами, ноутбук, мультимедийный проектор.

ХОД УРОКА:

I.Организационный момент

• Психологический настрой учащихся, проверка готовности к уроку.

• Учитель приветствует учащихся

II. Актуализация знаний и мотивация деятельности учащихся. Слайд 1.

Учитель: Элемент, о котором пойдет речь на уроке, Александр Евгеньевич Ферсман назвал “элементом мысли”. Открыт этот элемент в 1669 году немецким алхимиком Г. Брандом и получил свое название за способность светиться в темноте. Перевод названия этого элемента с греческого языка означает “светоносный”.

Назовите этот элемент.

Учащиеся: (Ожидаемые ответы учеников) Этот элемент фосфор.

Учитель: Тема урока “Фосфор и его соединения”. Слайд 2. (в тетрадь)

Об удивительных свойствах фосфора писатели упоминают в своих произведениях.

В знаменитом произведении “Собаки Баскервили” А. Конан -Дойля упоминается о фосфоре.

Слайд 3.

“ …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 чьем воспаленном мозгу не могло возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана… Страшный пес, 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.

– Фосфор, – сказал я”.

В этом отрывке произведения А. Конан - Дойл допустил существенную химическую ошибку. Чтобы нам с вами ее назвать, необходимо рассмотреть особенности фосфора. Давайте вместе попробуем сформулировать цель урока.

Учащиеся: (Ожидаемые ответы учеников)

Цель урока: рассмотреть строение, свойства, применение фосфора и его соединений.

III. Изучение нового материала.

1.Строение и положение атома фосфора в ПСХЭ (работа с ПСХЭ Д.И. Менделеева)

Учитель: Охарактеризуйте положение Р в ПСХЭ и строение его атома .

Ученики: Фосфор в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева находится в третьем периоде, в пятой группе, в главной подгруппе.

Фосфор – химический элемент. (в тетрадь)

1.Химический знак – Р.

2.Порядковый номер - №15

3. Аr (P) = 31

4. Валентность – переменная (III;V)

5. Степени окисления +5, -3

6. Строение атома

+15Р))) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ – р - элемент (нМе)

Учитель: Сравните его с атомом азота.

Ученики делают вывод о том, что оба элемента находятся в главной подгруппе V группы ПСХЭ, на последнем энергетическом уровне по 5 электронов, имеют одинаковые значения низших степеней окисления -3, если проявляют окислительные свойства, и +5, если проявляют восстановительные свойства. Восстановительные свойства атома Р выражены сильнее из-за большего значения радиуса.

2.Фосфор - простое вещество

Учитель: Слайд 4 - 6 «Историческая справка». Из всех древних элементов только фосфор имеет точную дату открытия – 1669 год. В поисках эликсира молодости и попытках получения золота алхимик XVII столетия Геннинг Бранд из Гамбурга пытался изготовить "философский камень". Для этой цели он собрал около тонны мочи из солдатских казарм и выпаривал ее до образования сиропообразной жидкости. Эту жидкость он подверг сильному прокаливанию в смеси с песком и древесным углем без доступа воздуха. В результате Бранд получил вещество, обладающее необыкновенными свойствами: оно светилось в темноте. Интерес к новому веществу был огромный, и Бранд надеялся извлечь из своего открытия изрядную прибыль: недаром он был в прошлом гамбургским купцом. Сохраняя способ изготовления в строжайшей тайне, Бранд показывал новое вещество за деньги. А желающим продавал его небольшими порциями только за чистое золото. Спустя некоторое время Бранд продал также и секрет изготовления фосфора дрезденскому химику Крафту, который, подобно Бранду, стал ездить по дворцам влиятельных особ, показывая фосфор за деньги, наживая огромное состояние. Конец «философскому бизнесу» положил английский химик Роберт Бойль, который в 1680 году опубликовал в научном журнале более простую и доступную методику получения фосфора. Наименование элемента происходит от греческих слов «фос» - свет и «форос»- несущий.

3. Аллотропия фосфора

Учитель: в отличие от азота для простого вещества фосфора характерно явление аллотропии. В природе существует несколько аллотропных модификаций фосфора.

Учитель предлагает учащимся вспомнить понятие явления аллотропии.

Ученики: Аллотропия – способность атомов одного химического элемента образовывать несколько простых веществ.

Учитель: предлагаю вам, используя текст учебника стр.100-101, заполнить таблицу, лежащую у вас на столе, характеризующую аллотропные модификации фосфора.

Таблица №1 «Аллотропные модификации фосфора» ( работа с листом №1)

Проверка заполнения (проговаривание вслух)

Слайд 7

Учитель: Кроме упомянутых белого и красного существует еще и черный фосфор.

Это тоже аллотропная модификация фосфора. По внешнему виду похож на графит, но является полупроводником, а при повышенном давлении проводит ток как металл. В то время, как белый и красный фосфор обладают изоляционными свойствами.

Черный фосфор – это наименее активная аллотропная модификация фосфора.

Свойства белого, красного и черного фосфора различны, хотя они образованы одним химическим элементом.

Как вы думаете, почему различны их свойства?

Ученики: Различие заключается в строении этих веществ. Белый фосфор – кристаллическое вещество, состоит из молекул Р₄, имеющих форму тетраэдра. Красный фосфор имеет полимерное строение, то есть тетраэдры Р_п связаны друг с другом в длинные цепи. Черный фосфор имеет слоистую атомную кристаллическую решетку.

Аллотропия. Слайд 8,9

4. Химические свойства фосфора (работа у доски) (в тетрадь)

Учитель: Химические свойства, рассмотрим с точки зрения окислительно-восстановительных процессов (используя метод электронного баланса):

1) Взаимодействие с металлами:

2P + 3Ca = Ca ₃P₂ (фосфид кальция)

Вывод: Фосфор – окислитель

2) Горение фосфора

Видео опыт №1«Горение фосфора в кислороде»

Вопросы учащимся:

- Каков характер пламени в воздухе?

- Как изменяется пламя, когда ложечку с горящим фосфором вносят в колбу с кислородом? Почему?

- Предлагаю записать уравнение реакции и рассмотреть его с точки зрения окисления-восстановления: 4Р + 5О₂ =2Р ₂О₅

Вывод: Р – восстановитель

Предлагаю проставить только С.О. у Р и сделать вывод о окислительно –восстановительной способности фосфора.

3) Взаимодействие с галогенами (при нагревании)

2Р + 5CI₂ = 2PCI₅ (при избытке галогена)

2Р + 3CI₂ = 2PCI₃ (при избытке фосфора)

Слайд 10

4) С водородом Р непосредственно не реагирует ( с азотом водород- взаимодействует)

Существует соединения фосфора с водородом – РН₃ – фосфин (провожу аналогию соединения азота с водородом - аммиак).

Получить фосфин, в отличие от аммиака, получаемого синтезом, можно только косвенным путем, через фосфиды: Са ₃Р₂ + 6НCI = 3CaCI₂ + 2PH₃

Фосфин в отличие от NH₃ менее прочен и более реакционноспособен.

(Стр.164 №7 учебник)

Учитель: Заканчивая изучение химических свойств фосфора как простого вещества, вернемся к отрывку из произведения “Собаки Баскервили” А. Конан-Дойля, ответим на вопрос: “Какую существенную химическую ошибку допустил автор?”

Учащиеся: (Ожидаемые ответы учеников) Если собака выскочила из тумана, в темноте, то из пасти пламя вырываться не может, как и переливающийся огонь по морде, и загривку, т. к. красный фосфор воспламеняется только при сильном солнечном свете, а белый фосфор, который светится, он ядовитый и собака бы не выжила.

5. Соединения фосфора

Учитель: При горении фосфора колба заполняется густым дымом – ϶ᴛᴏ образуется оксид фосфора (V).

Какой ϶ᴛᴏ окϲᴎд: кислотный или ᴏϲʜовный?

Ученики: Это кислотный оксид, обладающий всеми свойствами кислотных оксидов.

Видео опыт №2: « Горение Р над водой»

По видео опыту проговаривается, что образуется фосфорная кислота и соответственно кислотный характер данного оксида.

Записывают уравнение реакции самостоятельно слайд 11 (проверка) (в тетрадь)

а)Р ₂О₅ + 3Н ₂О = 2Н ₃РО₄

Ученикам предлагается вспомнить и записать самостоятельно другие свойства кислотных оксидов на примере Р ₂О₅ .

б) Взаимодействие с основными оксидами

Р ₂О₅ + 3СаО = Са ₃(РО₄)₂

в) Взаимодействие с основаниями

Р ₂О₅ + 6NaOH = 2Na ₃PO₄ + 3H ₂O.

6. Фосфорная кислота Н ₃РО₄

Учащиеся, под руководством учителя, вспоминают и записывают следующую информацию о кислоте: слайд 12 (в тетрадь)

1. Н ₃РО₄ - Ортофосфорная кислота.

2. Mr(Н ₃РО₄) = 98

3. М (Н ₃РО₄) = 98г/моль

4. Физические свойства

Н ₃РО₄ – нелетучее, твердое, бесцветное кристаллическое вещество, растворима в воде. При комнатной температуре 100% - ная фосфорная кислота может существовать как льдоподобное вещество (так называемая ледяная фосфорная кислота).

5. Химические свойства

а) Действие на индикаторы – лакмус, метиловый оранжевый

б) Диссоциация (ступенчатая) слайд 13 (в тетрадь)

Н ₃РО ₄ ↔ Н⁺ + Н ₂РО₄ ^-

Н ₂РО₄ ^- ↔ Н⁺ + НРО₄ ^2-

НРО₄ ^2- ↔ Н⁺ + РО₄ ^3-

Учитель: напоминает классификацию солей и проговаривает в каком виде встречается фосфор в природе.

Ученики вспоминают классификацию солей на примере фосфорной кислоты (фосфаты, гидрофосфаты, дигидрофосфаты). Результаты оформляются в виде таблицы

( таблица на доске)

Таблица №2 «Соли фосфорной кислоты»

слайд 14

в) Взаимодействие с основными оксидами

2Н ₃РО₄ + 3Na ₂O = 2Na ₃PO₄ + 3H ₂O

г) Взаимодействие с основаниями

Н ₃РО₄ + 3КОН = К ₃РО₄ + 3Н ₂О

д) Взаимодействие с солями

2Н ₃РО₄ + 3СaCI₂ = Ca ₃(PO ₄)₂ + 6HCI

7.Качественная реакция на фосфат-ион

Демонстрационный опыт «Распознавание фосфатов»

Учитель проводит опыт «Распознавание фосфатов»

руководит за наблюдениями, задает вопросы учащимся по ходу демонстрации.

Предлагает записать уравнения в молекулярном и ионном виде:

Ученики записывают уравнения реакций и наблюдения: слайд 15

3Ag+ + PO ₄ ^3- = Ag ₃PO₄ ↓ – желтый осадок

Делают вывод о том, что нитрат серебра является реагентом на фосфат ион.

Учитель: при добавлении кислоты наблюдается растворение осадка? Почему?

Этот осадок в отличие от Ag Br и AgI, растворяется в растворе кислоты.

8. Биологическое значение фосфора слайд 16 -18

Учитель зачитывает информацию:

1. Обеспечение нормального роста костной и зубной тканей, а также последующее поддержание их целостности в течение всей жизни человека.

2. Обеспечение постоянного состава нуклеиновых кислот (ДНК, РНК, молекул хранящие и передающие наследственную информацию, отвечающие за нормальное деление и рост клеток)

3. В составе ферментов Р принимает участие в жировом обмене, синтезе и распаде гликогена и крахмала

4. В составе фосфорной кислоты участвует в мышлении, движении, дыхании , нормализует белковый и углеводный обмен.

5. Обеспечивает энергией все процессы жизнедеятельности в составе АТФ.

6. Вместе с белками и жирными кислотами фосфор образует высокоактивные соединения – например, лецитин, необходимый для формирования клеточных и мозговых оболочек. Известно, что лецитин в огромных количествах расходуется организмом при нагрузках, не только физических, но и эмоциональных, поэтому без достаточного количества фосфора, необходимого для его синтеза, наши клетки останутся незащищёнными.

7. Соединения фосфора участвуют в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, так как входят в состав крови и других жидкостей; благодаря фосфору, могут образовываться активные формы витаминов, так как он запускает необходимые для этого ферментные реакции.

8. В соединении с азотом, жирными кислотами и глицерином образует фосфолипиды, которые участвуют во всех физиологических процессах в организме.

9. Подкисляет мочу и снижает вероятность образования камней в почках.

10. У взрослого человека около 86% фосфора находится в минеральной части костей и зубов. Оставшийся фосфор распределяется в мышцах, органах, жидкостях, скелетной ткани, но особенно много его в тканях нервных клеток и мозга.

В среднем тело человека содержит около 1,5 кг фосфора, из которых 1,4 кг приходится на кости, 130г содержится в мышцах и 12г – в нервной ткани

11.Суточная потребность в фосфоре для взрослого человека считают 1600 мг, потребность у беременных - 3000 мг, а у кормящих матерей 3800 мг в сутки (у детей она выше, чем у взрослых).

Дневная норма фосфора для взрослого человека содержится в 130,0 г сыра, 12 яичных желтках, в 6 столовых ложках тыквенных семечек, 500,0 г мяса или рыбы, 400,0 г овсяных хлопьев. Принятый с пищей фосфор попадает в кости уже через 4-6 ч.

12. Продукты, содержащие фосфор

• Бобовые (горох, фасоль)

• Кукуруза;

• Дрожжи;

• Сыр;

• Отруби;

• Молоко (цельное и сгущенное)

• Молочные продукты;

• Желток яйца;

• Рыба;

• Сухофрукты;

• Чеснок;

• Орехи;

• Семечки тыквы;

• Семечки подсолнечника;

• Мясо;

• Домашняя птица

13.Как обеспечить правильное усвоение фосфора в организме?

Фосфор правильно работает в присутствии кальция и витамина D, но кальция при этом должно быть вдвое больше, чем фосфора. Важно не только абсолютное количество фосфора, но и соотношение его с кальцием (в оптимальном варианте кальция должно быть в полтора-два раза больше). При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция — развиваться мочекаменная болезнь.

Без фосфора не усваивается ниацин – витамин В₃, необходимый для работы сердца и почек, обменных процессов, дыхания клеток и обеспечения их энергией, передачи нервных импульсов.

Потребность в фосфоре повышается при физических нагрузках и недостатке белка, чрезмерном употреблении сахара, приёме некоторых гормональных препаратов.

Усвоению этого элемента способствуют витамины А, D и F, калий, а также железо, магний и кальций в сбалансированных количествах.

14. Круговорот фосфора в природе

Растения извлекают фосфор из почвы, а животные получают его с растительной пищей. После отмирания растений и животных органические соединения, не усвоенные растениями, под действием фосфор бактерий превращаются в неорганические – фосфаты. Так осуществляется круговорот фосфора в природе. Этот круговорот нарушается при удалении соединений фосфора с урожаем сельскохозяйственных культур. Недостаток в почве фосфора практически не восполняется естественным путем. Поэтому необходимо вносить фосфорные удобрения.

IY. Закрепление

Для закрепления знаний ответим на вопросы теста:

Тест (лист №2)

1. Укажите, какое суждение является правильным:

А) атом фосфора имеет три электронных уровня;

Б) на внешнем уровне атома фосфора имеется пять электронов.

1) верно только А ; 2) верно только Б;

3) верны оба суждения; 4) оба суждения неверны

2. Укажите реактив, с помощью которого можно обнаружить присутствие растворимых фосфатов в растворе:

1) BaCl ₂ ; 2) Ag Cl ; 3) NaOH ; 4) HCl

3. Исключите «лишний» элемент по принципу возможности образования аллотропных модификаций:

1) сера; 2) кислород; 3) фосфор; 4) азот

4. Ортофосфорная кислота может взаимодействовать со следующими веществами:

1) гидроксид натрия; 2) цинк; 3) оксид меди(II); 4) азотная кислота

5. Установите соответствие между названием соли и ее формулой. Ответ дайте в виде последовательности цифр, соответствующих буквам по алфавиту.

Ответ:

Y. Домашнее задание: слайд 19

§19, стр.103№4,6

YI. Рефлексия слайд 20

1. Достигнута ли цель урока?

2.Что нового вы узнали на уроке?

3.Какой момент урока вам понравился?

4.Какое впечатление у вас осталось от урока?

YII. Обобщение и подведение итогов урока. слайд 21