План - конспект урока Фосфор, его свойства и соединения.
план-конспект урока по химии (9 класс)

План – конспект урока химии в 9 классе «Фосфор, его свойства и соединения».

Цель урока :Познакомить учащихся с историей открытия вещества, его аллотропией, физическими и химическими свойствами, рассмотреть соединения фосфора, значение фосфора.

Планируемые результаты

Предметные: характеризовать элемент фосфор на основании его положения в ПСХЭ , составлять уравнения химических реакций с участием фосфора, знать аллотропные модификации фосфора, описывать качественную реакцию на фосфат-ион.

Метапредметные : применять различные методы, инструменты при поиске и отборе необходимой химической информации с учетом предложенной учебной задачи; уметь выбирать способ решения поставленной задачи, с учетом имеющихся ресурсов; уметь аргументировать предлагаемые варианты решений.

Личностные : формирование мотивации к исследовательской деятельности

Оборудование и реактивы:  ПСХЭ, коллекция минералов, красный фосфор, ложечка для сжигания, горелка, раствор фосфорной кислоты, нитрат серебра, пробирки, презентация, компьютер, интерактивная доска, таблицы.

Используемые технологии: развития исследовательских навыков, кейс-технология, здоровьесбережения.

Ход урока:

I. Организационный момент

II. Изучение нового материала.

  В начале урока учитель зачитывает информацию.

По основной версии фосфор был получен в результате поиска «философского камня». С помощью него один разорившийся купец ХеннингБранд хотел уладить свои финансовые трудности. Он считал, что первичная материя может находиться именно в физиологических продуктах человека. Так в его опыты, начиная с 1669 года, попала человеческая моча.

Собрав несколько тонн этого продукта в солдатских казармах, он долго ее выпаривал, вследствие чего получилась жидкость, похожая на сироп. Разбавив опять ее водой, он выявил так называемое «масло урины». Впоследствии очередной перегонки стал выпадать осадок. В ходе опыта он выяснил, что если подвергать его длительному прокаливанию, то осадок превращается в белую светящуюся пыль.

Купец решил, что он открыл элементарный огонь, который способен в дальнейшем превратиться в золото, поэтому решил держать свое открытие в строжайшем секрете. Порошок он показывал людям исключительно за деньги, продавая его в минимальных количествах по цене зачастую выше, чем золота. Изначально полученному веществу Бранд дал название холодный огонь или мой огонь, в дальнейшем название фосфор произошло от греческих слов – свет и несу.

В Англии, в это же время, независимо от всех, фосфор открыл алхимик Бойлем. На это изобретение его подтолкнул якобы сам Крафт, который приехал в Лондон в 1677 году с показательными выступлениями. Он был рад приему и после отъезда дал зацепку Бойлю, сказав, что первоначальное вещество, из которого он добыл свой фосфор, было то, чем обладает тело человека. Исследовав кровь, потом кости и прочее, опыты Бойля привели к успеху, им был получен светящийся элемент.

Задание : опишите фосфор по его положению в ПСХЭ.

Ответ (Фо́сфор  — химический элемент третьего периода, 5 группы, главной подгруппы периодической системы Д. И. Менделеева; заряд ядра 15. Имеет 3 энергетических уровня, на валентном уровне располагается 5 электронов.Формула летучего водородного соединенияPH3 и высшего оксидаР2О5)

Учитель: Один из распространённых элементов земной коры. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит, фосфорит и другие. Фосфор содержится во всех частях зелёных растений, ещё больше его в плодах и семенах. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни…

Давайте проведем расследование по этим данным.

Кейсы  для работы в группах.

Кейс №1 « Аллотропия, физические свойства и получение фосфора».

Задание: используя текст учебника и дополнительную информацию инструктивной карточки  изучите аллотропию, физические свойства и получение фосфора.

Аллотропные модификации фосфора

Красный фосфор. Красный фосфор состоит из полимерных молекул Pn разной длины. Аморфный, при комнатной температуре медленно переходит в белый фосфор. При нагревании до 416 °С возгоняется (при охлаждении пара конденсируется белый фосфор). Нерастворим в органических растворителях. Химическая активность ниже, чем у белого фосфора. На воздухе загорается только при нагревании.

Применяется как реагент (более безопасный, чем белый фосфор) в неорганическом синтезе, наполнитель ламп накаливания, компонент намазки коробка при изготовлении спичек. Не ядовит.

  Белый фосфор Белый фосфор состоит из молекул Р4. Мягкий как воск (режется ножом). Плавится и кипит без разложения (tпл 44,14 °С, tкип 287,3 °С, р 1,82 г/см3). Окисляется на воздухе (зеленое свечение в темноте), при большой массе возможно самовоспламенение. В особых условиях переводится в красный фосфор. Хорошо растворим в бензоле, эфирах, сероуглероде. Не реагирует с водой, хранится под слоем воды. Чрезвычайно химически активен. Проявляет окислительно-восстановительные свойства. Восстанавливает благородные металлы из растворов их солей.

Применяется в производстве Н3Р04 и красного фосфора, как реагент в органических синтезах, раскислитель сплавов, зажигательное средство. Горящий фосфор следует гасить песком . Чрезвычайно ядовит.

Чёрный фосфор

Чёрный фосфор  это наиболее стабильная термодинамически и химически наименее 

активная форма элементарного фосфора. э Впервые чёрный фосфор был получен в 1914 году американским физиком 

П. У. Бриджменом из белого фосфора в виде чёрных блестящих кристаллов, имеющих

 Высокую(2690 кг/м³) плотность. Для проведения синтеза чёрного фосфора Бриджмен 

применил давление в 2·109 Па (20 тысячатмосфер) и температуру около 200 °

Начало быстрого перехода лежит в области 13 000 атмосфер итемпературе около 230 °С.

Чёрный фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное 

на ощупь и весьмапохожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в 

воде или органических растворителях. Поджечь чёрный фосфор можно, только 

предварительно сильно раскалив в атмосфере чистого кислорода до400 °С. Удивительным свойством чёрного фосфора является его способность проводить электрический ток исвойства полупроводника. Температура плавления чёрного фосфора 1000 °С под давлением 18·105 Па.

Таблица перехода аллотропных модификаций фосфора

Физические свойстваВ обычных условиях существует только три аллотропических модификации фосфора, а в условиях сверхвысоких давлений — также металлическая форма. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим характеристикам; заметна тенденция к резкому убыванию химической активности при переходе от белого к металлическому фосфору и нарастанию металлических свойств.

Получение: Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмом при температуре 1600 °С:

Пар фосфора охлаждают и получают твердый белый фосфор.

Красный фосфор готовят из белого фосфора (см. выше), в зависимости от условий степень полимеризации n (Pn) может быть различной.

Кейс №2 «Химические свойства фосфора»

Задание: используя текст учебника изучите химические свойства фосфора, уравнения реакций запишите на доске.

Наиболее активен белый фосфор. Он окисляется на воздухе. При горении фосфора в избытке кислорода получается P2O5. При недостатке кислорода получается P2O3. Самовоспламеняется на воздухе за счет выделяющейся при окислении теплоты. Красный фосфор на воздухе окисляется медленно, не самовоспламеняется. Черный фосфор на воздухе не окисляется.

4Р + 5О2 = 2Р2О5
Оксид фосфора(V) — кислотный оксид. Он реагирует с водой с выделением большого количества теплоты. При обработке горячей водой она превращается в трехосновную ортофосфорную кислоту средней силы Н3РО4:
Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4
Фосфор взаимодействует с галогенами с выделением большого количества тепла.

2Р + 5Cl2 = 2РCl 5

Все галогениды фосфора легко гидролизуются до ортофосфорной Н3РО4, фосфористой Н3РО3 и галогеноводородной кислот:
РСl5 + 4Н2О = Н3РО4 + 5НСl
PI3 + 3H2O = H3PO3 + 3HI
С серой фосфор образует сульфиды.

2Р + 5S = Р2S5

 С водородом непосредственно в реакцию не вступает.

При взаимодействии с разбавленным раствором гидроксида калия КОН образуется газообразный фосфин РН3:
4Р + 3КОН +3Н2О = 3КН2РО2 + РН3
Фосфин  имеют характерный запах тухлой рыбы. Фосфин РН3 по химическим свойствам напоминает аммиак NH3, но менее устойчив.
Фосфор при сплавлении реагирует с металлами.

2Р + 3Mg = Mg3P2

Фосфиды   разлагаются при контакте с водой:
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2+ 2PH3,
Са3Р2 + 6Н2О = 3Са(ОН)2 + 2РН3

Кейс №3 «Оксиды и гидроксиды фосфора»

Задание: используя текст учебника изучите соединения фосфора и проведите эксперимент используя имеющиеся реактивы (качественная реакция на фосфат - ион) .

 Элемент фосфор образует ряд оксидов, наиболее важными из них являются оксид фосфора (III) P2O3и оксид фосфора (V) P2O5.

Оксид фосфора (III), или фосфористый ангидрид (P2O3) получают при медленном окислении фосфора, сжигая его в недостатке кислорода. Представляет собой воскообразную кристаллическую белую массу с температурой плавления 22,5 °C. Ядовит.

Химические свойства:

1) вступает в реакцию с холодной водой, образуя при этом фосфористую кислоту H3PO3;

2) взаимодействуя со щелочами, образует соли – фосфиты;

3) является сильным восстановителем.

Взаимодействуя с кислородом, окисляется до оксида фосфора (V) P2O5.

Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид (P2O5) получают при горении фосфора на воздухе или в кислороде. Представляет собой белый кристаллический порошок, с температурой плавления 36 °C.

Химические свойства:

1) взаимодействуя с водой, образует орто-фосфорную кислоту H3PO4;

2) имея свойства кислотного оксида, вступает в реакции с основными оксидами и гидроксидами;

3) способен к поглощению паров воды.

Фосфорные кислоты.

Фосфорному ангидриду соответствует несколько кислот. Главная из них – ортофосфорная кислота H3PO4. Фосфорная кислота обезвоженная представлена в виде бесцветных прозрачных кристаллов, имеющих температуру плавления 42,35 °C и хорошо растворяющихся в воде.

Качественная реакция на фосфат-ион.

Лабораторный опыт: К3РО4+АgNO3 =

Задание:Напишите уравнение в ионно-молекулярном виде.

Образует три вида солей:

1) средние соли – ортофосфаты;

2) кислые соли с одним атомом водорода;

3) кислые соли с двумя атомами водорода.

Получение фосфорной кислоты:

1) в лаборатории: 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 +5NO;

2) в промышленности: а) термический метод;

б) экстракционный метод: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = CaSO4 + 2 H3PO4.

Природные фосфаты восстанавливают до свободного фосфора, который сжигают на воздухе, либо в кислороде. Продукт реакции растворяют в воде.

Применение: ортофосфорную кислоту используют при производстве удобрений, химических реактивов, органических соединений, для приготовления защитных покрытий на металлах. Фосфаты используют в производстве эмалей и фармацевтике. Метафосфаты входят в состав моющих средств.

III. Рефлексивно-оценочный этап.

учитель:  поделитесь своими впечатлениями по уроку.

- я знал…

-я хотел узнать…

-я узнал…

 Выставляем оценки за работу на уроке, с комментариями учащихся и учителя.

 IV. Домашнее задание:  творческое задание: составить кроссворд по изученной теме.