Фосфор

Тема урока: Фосфор. Строение атома, свойства. Распространение в природе.

Цель урока: обеспечить освоение учащимися знаний о химическом элементе, простом веществе фосфоре и его соединениях, распространении.

Задачи урока: 1. образовательная - изучить фосфор как химический элемент и простое вещество, рассмотреть физико-химические свойства фосфора и его соединений.

2. развивающая - развивать умения использовать химическую терминологию, интересы, способности личности.

3. воспитательная - воспитывать научное мировоззрение.

Оборудование, наглядные пособия: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, коллекция «Минералы и горные породы», таблица «Физические свойства белого и красного фосфора», лакмусовая бумага, кислоты, гидроксид натрия.

Тип урока: изучение нового материала

Методы урока: словесный, частично - поисковый, наглядно - иллюстративный, практический

Форма урока: открытый урок

Ожидаемый результат: знание положения фосфора в периодической системе, его свойства и распространение.

Ход урока

I. Организационно - психологический настрой на урок

II. Актуализация знаний и умений:

1) 1 ряд учащихся - выполняет тестовые задания 1 ученик на слайде № 1 (затем другой проверяет)

2) 2 ряд учащихся - заполняет таблицу «Характеристика азотной кислоты» слайд № 2 (1 слово - конц. H₂SO₄, 2 слово - с едким запахом жидкость, 3 слово - дымит,4 слово - водород, 5 - окислитель)

3) 3 ряд учащихся - «Химический кислотный ожог» 3 мин.

Примерные ответы:

Смыть поверхность кожи обильной струей воды.

Кислота реагирует с солями, значит, место ожога нужно обработать раствором питьевой соды, гидрокарбоната натрия NaHCO₃, который можно найти в домашней аптечке или кухонном шкафу.

Приведено уравнение реакции между азотной кислотой и гидрокарбонатном натрия. Нейтрализацию кислоты щелочью проводить нельзя, т.к. щелочь может вызвать дополнительный химический ожог. Лимонная кислота не только не смягчит ожог, а усилит его т.к. кислота с кислотой не реагирует.

4) У доски работает эксперт, выполняя опыты:

Опыт 1. В какой цвет окрасится лакмусовая бумага при погружении в кислоту?

Почему?

(Ответ: Лакмусовая бумага окрасилась в красный цвет. В растворе присутствуют ионы водорода). Напишите диссоциацию азотной кислоты (а также серной и фосфорной)

Опыт 2.

Доказать на примере использования азотной кислоты, протекание реакции нейтрализации.

1. В пробирку с гидроксидом добавить фенолфталеин (отметить окраску, среду)

2. Добавить в пробирку азотную кислоту (наблюдаем за окраской)

3. Вывод, уравнение реакции.

III. Формирование новых знаний и умений:

Учитель зачитывает: «… 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 переливался мерцающий 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».

(показать картинку из романа) слайд № 3

Вопрос: Из какого произведения этот отрывок? (Ответ: романа А. Конан- Дойла «Собака Баскервилей»

Вот в какой скверной неприятной истории оказался замешан элемент № 15

Вопрос: Какой элемент имеет порядковый номер № 15 (Ответ: Фосфор)

(показать по периодической системе)

Но могло ли быть такое в действительности, имеет ли фосфор такие свойства, прав ли был А. Конан - Дойл? Выясним сегодня на уроке (цель, тема, записать дату) слайд № 4

1) изучить Р - как химический элемент

2) рассмотрим физ. хим. св-ва и простое вещество фосфора и его соединений.

Стихотворение «Фосфор»

В руках алхимиков впервые

В подвале мрачном засиял.

И чудесами всех факиров

Он многие века снабжал.

Тот светоносец знаменитый

Приходит через века опять,

Не для того чтобы светится.

Чтоб урожаи поднимать.

Он стал фосфористою бронзой,

Дает отличное литье,

Питает фосфор клетки мозга

И входит в спичек коробок.

Он назван элементом жизни,

Но в этом парадокс, друзья:

Есть фосфор в каждом организме.

Но белый фосфор - сильный яд.

Для погружения в урок используем прием «Верите ли вы»?

Вопросы:

- химический знак фосфора Р ) да

- фосфор самый распространенный неметалл в земной коре (нет)

- фосфор имеет 5 валентных электронов (да) слайд № 15

- название «фосфор» переводится как «светоносный» (да)

- фосфор - необходимый элемент в питании растений (да)

Учитель: Фосфор открывали несколько раз. Причем всякий раз получали его из… мочи Есть упоминания о том, что первооткрывателем фосфора был арабский алхимик Альхильд Бехиль (XII век), перегонявший мочу с глиной, известью и углем. Но все же годом открытия фосфора считается 1669-й.

(показать на картинке)

Ученик: Сообщение история открытия фосфора слайд № 6

Из всех древних и средневековых элементов только фосфору может быть приписана совершенно точная (с точностью до года) дата открытия - 1669 год. Открытие фосфора - это важное и неожиданное событие XVII века.

В поисках эликсира молодости и попытках получения золота разорившийся торговец Хенинг Брандт из Гамбурга пытался изготовить «философский камень» из мочи. Он собрал около тонны мочи из солдатских казарм. Брандт выпарил мочу до сиропообразной консистенции, затем перегнал и получил жидкость красного цвета, которую он назвал уринным маслом. Перегнав эту жидкость еще раз, он обнаружил на дне реторты черный осадок. После долгого прокаливания остаток переходил в белое светящееся вещество, оседавшее на стенках колбы - приемника. Брандт посчитал, что выделил элементарный огонь.

Интерес к новому веществу был огромный. Брандт показывал новое вещество за деньги. Потом за 200 талеров секрет был продан И. Крафту, который также показывал фосфор за деньги (от греческого «фосфор» - «светоносец»).

Затем немецкий химик И. Кункель узнал через Крафта рецепт изготовления и сумел получить фосфор, заявив претензию на самостоятельность открытия. В 1680 году фосфор был получен и Бойлем. В 1847 году А. Шреттер получил красный фосфор, нагревая белый фосфор без доступа воздуха до 300⁰ С, который в отличие от белого, не был ядовит и не воспламенялся на воздухе. В 1934 году Л. Бриджмен, подвергнув фосфор нагреванию при значительном давлении, получил третью модификацию - черный фосфор.

Вопрос: (одновременно заполнить пустые клетки на доске)

1. Каково положение фосфора в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева? Слайд № 7, учебник, с. 59

2. Составьте схему строения атома фосфора, сделайте вывод и проявлении свойств.

3. Определите возможные степени окисления фосфора в соединениях.

4. Составьте формулу летучего водородного соединения и высшего оксида, расставьте степени окисления. Каков характер оксида?

Учитель: (демонстрирует по таблице «Физические свойства белого и красного фосфора») Необычное светящееся вещество, полученное Брандом - белый фосфор. Кроме белого, есть еще красный фосфор и черный фосфор.

Вопрос: Как называется явление существования нескольких простых веществ, образованных одним химическим элементом? (Ответ: аллотропные видоизменения) рис. 20, с. 60, слайд № 8

Задание: Сравните физические свойства аллотропных видоизменений фосфора.

(Самостоятельная работа учащихся с таблицей)

Таблица: «Физические свойства белого и красного фосфора»

Характеристика вещества

Физические свойства фосфора

белого

красного

Физическое состояние

Кристаллическое вещество

Порошкообразное вещество

Твердость

Небольшая - можно резать ножом (под водой)

-

Цвет

Бесцветный с желтоватым оттенком

Темно - красный

Запах

Чесночный

Без запаха

Плотность (в г/см³)

1,8

2,3

Растворимость в воде

Не растворяется

Не растворяется

Растворимость в сероуглероде

Хорошо растворяется

Не растворяется

Температура плавления

44⁰ С

При сильном нагревании превращается в пары белого фосфора

Температура воспламенения

40⁰ С В измельченном состоянии воспламеняется при обычной температуре

Около 260⁰ с

Свечение

В темноте светится

Не светится

Действие на организм

Сильный яд

Не ядовит

Характеристика вещества

Физические свойства фосфора

белого

красного

Физическое состояние

Кристаллическое вещество

Порошкообразное вещество

Твердость

Небольшая - можно резать ножом (под водой)

-

Цвет

Бесцветный с желтоватым оттенком

Темно - красный

Запах

Чесночный

Без запаха

Плотность (в г/см³)

1,8

2,3

Растворимость в воде

Не растворяется

Не растворяется

Растворимость в сероуглероде

Хорошо растворяется

Не растворяется

Температура плавления

44⁰ С

При сильном нагревании превращается в пары белого фосфора

Температура воспламенения

40⁰ С В измельченном состоянии воспламеняется при обычной температуре

Около 260⁰ с

Свечение

В темноте светится

Не светится

Действие на организм

Сильный яд

Не ядовит

Вопрос: Сходны или различны свойства белого и красного фосфора?

Вопрос: Чем объясняются различия в свойствах?

(показать на схеме)

Белый фосфор - вещество с молекулярной кристаллической решеткой, состоящей из 4-х атомов в молекуле: Р4 не растворим в воде, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе легко окисляется, а в порошкообразном состоянии воспламеняется. Очень ядовит. Светится в темноте. Хранят его под водой.

На воздухе самопроизвольно воспламеняется. Медленное окисление его паров сопровождается свечением. Без доступа воздуха при 280⁰-300 С переходит в красный фосфор.

Красный фосфор - темно - малиновый порошок. Не растворяется ни в воде, ни в органических растворителях. На воздухе окисляется медленно и не самовоспламеняется. Неядовит и не светится в темноте.

Черный фосфор - имеет слоистую атомную кристаллическую решетку.

Вопрос: Какова температура воспламенения белого фосфора? Прав ли был А. Конан - Дойл в описании собаки Баскервилей?

Ответ: Белый фосфор самовозгорается на воздухе. Кроме того, процесс окисления катализируется органическими веществами, в частности, шерстью. Поэтому собака Баскервилей не могла быть раскрашена белым фосфором.

Учитель: Фосфор часто называют многоликим элементом. Не только из-за аллотропных видоизменений, но и благодаря химическим свойствам. Этот элемент может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

«Горение фосфора» стр. 60 (учебник), слайд № 9

Задание: Составьте уравнение реакции горения фосфора, объясните окислительно-восстановительный процесс.

4 Р + 5 О₂ = 2 Р₂О₅

С какими веществами фосфор проявляет себя как оксилитель?

Составьте уравнение реакции взаимодействия с магнием, назовите продукт.

3 Mg + 2 P = Mg₃P₂

В смеси с бертолетовой солью от удара взрывается, воспламеняется.

5KClO₃ + 6 P = 3P₂O₅ + 5KCl

Такая реакция происходит, когда мы зажигаем спички. В головке спичек содержится бертолетова соль, в намазке шкурки - красный фосфор.

В 1867 г. от ожогов скончалась итальянская эрцгерцогиня Матильда, которая случайно наступила на спичку, - ее платье было мгновенно охвачено пламенем. В те времена спички были весьма опасны: мало того, что зажигались они очень легко, а порой и неожиданно, в них содержался сильно ядовитый белый фосфор.

(показать по картинке) слайд № 11

В теле человека массой 70 кг содержится около 780 г. Фосфора. В виде фосфатов кальция фосфор присутствует в костях. Входит он также в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Ежедневная потребность человеческого организма в фосфоре составляет 1,2 г. Основное его количество мы потребляем с молоком и хлебом. Наиболее богаты фосфором рыба, фасоль, некоторые виды сыра. Для правильного питания необходимо соблюдать баланс между количеством потребляемого фосфора и кальция:

Недостаток фосфора: рахит, снижается умственная и мышечная деятельность

Избыток Р: мочекаменная болезнь

Всего в продуктах: рыба, хлеб, молоко, сыр, мясо, горох, фасоль, овсяная, перловая, ячневая крупа.

Оптимальное соотношение этих элементов в пище составляет 1,5 : 1. Избыток богатой фосфором пищи приводит к вымыванию кальция из костей, а при избытке кальция развивается мочекаменная болезнь.

Учитель: Каково физиологическое действие белого фосфора?

Доза фосфора в 0,05-0,15 г. Для человека смертельна. Профессиональным заболеванием рабочих первых спичечных фабрик был фосфорный некроз - поражение челюстей.

Белый фосфор не только является сильным ядом, при попадании на кожу вызывает долго не заживающие ожоги.

В промышленности фосфор получают из фосфоритов и апатитов, нагревая их в электрической печи без доступа воздуха в присутствии оксида кремния (IV) и угля.

Ca₃ (PO₄) ₂ + 3SiO₂ + 5 C = 3CaSiO₃ + 2 P + 5 CO

Задание: по схеме «Применение фосфора» рассказать об этом слайд № 12

Главные его потребители - производство спичек, металлургия, химические производства. Фосфор используют в производстве фосфорной кислоты и фосфорных удобрений, полупроводниковых материалов, как компонент покрытий стальных изделий и т.д. Белый фосфор применяют для изготовления трассирующих боеприпасов, как дымообразующее и зажигательное средство, красный фосфор - основной компонент обмазки зажигательной поверхности спичечных коробков.

В недавнем прошлом на военных предприятиях его использовали для приготовления дымовых и зажигательных составов.

Войска США использовали зажигательные фосфорные бомбы во время военной операции вблизи иракского города Эль - Фаллуджа в 2004 году.

По словам представителя Пентагона, белый фосфор использовали как огневое средство против боевиков и для освещения поля боя. В то же время один из итальянских телеканалов сообщал, что среди жертв фосфорных бомб были женщины и дети.

IV. Закрепление изученного материала:

Найдите ошибки: Фосфор образует несколько аллотропных видоизменений. Белый фосфор в темноте не светится. В Республике Казахстан крупные залежи фосфорного сырья находится в ЗКО (-) Фосфор не горит в кислороде. Заряд ядра равен 15.

Ученик: «Светящийся монах»

Из воспоминаний академика С.И. Вольфковича: «Фосфор получался в электрической печи, установленной в Московском университете на Моховой улице. Так как эти опыты проводились тогда в нашей стране впервые, я не предпринял тех предосторожностей, которые необходимы при работе с газообразным фосфором - ядовитым, самовоспламеняющимся и светящимся голубоватым цветом элементом. В течение многих часов работы у электропечи часть выделяющегося газообразного фосфора настолько пропитала мою одежду и даже ботинки, что когда ночью я шел из университета по темным, не освещенным тогда улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое сияние, а из-под ботинок (при трении их о тротуар) высекались искры. За мной каждый раз собиралась толпа, среди которой, несмотря на мои объяснения, немало было лиц, видевших во мне «новоявленного» представителя потустороннего мира. Вскоре среди жителей района Моховой и по всей Москве из уст в уста стали передаваться фантастические рассказы о «светящемся монахе»…

V. Домашнее задание: § 18

Подготовить сообщения: 1) об истории спичек; 2) о биологической роли фосфора и его соединений