Разработка урока по химии

Тема урока: «Фосфор. Строение атома, аллотропия, свойства и применение фосфора».

Цель урока: Определить положение фосфора в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, рассмотреть строение атома фосфора, физические и химические свойства, соединения фосфора, области применения фосфора.

Задачи урока:

Образовательные:

1. Рассмотреть строение атома фосфора согласно его положения в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, аллотропные модификации фосфора.

2. Изучить физические и химические свойства фосфора, нахождение в природе, его области применения.

3. Продолжить формирование умения учащихся работать с периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева.

4. Совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций.

Развивающие:

1. Развивать память и внимание учащихся.

2. Формировать положительную мотивацию на изучение предмета химии.

Воспитательные:

Показать значимость химических знаний для современного человека.

Оборудование:

ПСХЭ, компьютер, мультимедийный проектор.

Тип урока:

Комбинированный. Урок изучения нового материала.

Ход урока.

І. Организационный момент.

Психологический настрой учащихся, проверка готовности к уроку.

Учитель приветствует учащихся.

ІІ. Проверка знаний по пройденной теме

1. Тестовый контроль.

2. Фронтальный опрос:

ІІІ. Проведение физ. минутки

ІV. Изучение нового материала. (слайд 2)

Вот в какой скверной истории оказался замешан элемент N 15

Итак, тема урока - «Фосфор (элемент жизни и мысли)» (слайд 3)

1. История открытия фосфора (слайд 4). 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 год и принадлежит открытие ал­химику Г. Брандту.

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 300 °C, 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.

2.Положение фосфора в периодической системе химических элементов

Задание: 1.Используя периодическую систему химических элементов, дайте характеристику химического элемента фосфора, заполните таблицу. (слайды 5-6) .

2.Ответьте на следующие вопросы:

- Составьте схему строения атома фосфора, сделайте вывод о проявлении свойств.

- Определите возможные степени окисления фосфора в соединениях.

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

3. Валентное состояние атома фосфора - объяснение учителя.

4. Физические свойства

Аллотропные модификации фосфора - объяснение учителя (слайд 7).

Химический элемент фосфор образует несколько аллотропных модификаций.

А) БЕЛЫЙ ФОСФОР. Белый фосфор имеет молеку­лярную кристаллическую решет­ку, состоящую из молекул Р₄. Не­растворим в воде, хорошо раство­ряется в сероуглероде. На воздухе легко окисляется, а в порошкооб­разном состоянии даже воспламе­няется.

Белый фосфор очень ядовит. Особым свойством его является способность светиться в темноте вследствие его окисления. Хра­нят его под водой.

Б) КРАСНЫЙ ФОСФОР. Красный фосфор представляет собой темно-малино­вый порошок. Не растворяется ни в воде, ни в сероугле­роде. На воздухе окисляется медленно и не самовоспла­меняется. Не ядовит и не светится в темноте.

В) ЧЕРНЫЙ ФОСФОР. Черный фосфор имеет слоистую атомную кристаллическую решетку. По внешнему виду похож на графит, но является полупроводником. Не ядовит.

- Сходны или различны свойства белого и красного фосфора?

- Чем объясняются различия в свойствах?

Вывод: фосфор имеет три аллотропные модификации - белый, красный, черный.

- Как вы думаете, можно ли из одного аллотропного видоизменения фосфора получить другое?

При нагревании красного фос­фора в пробирке, закры­той ватным тампоном, он превра­щается в белый фосфор, и если выдернуть тампон, белый фосфор вспыхнет на воздухе. Этот опыт показывает огнеопасность белого фосфора.

При умеренном нагревании под очень высоким давлением (превышающим более чем в 1200 раз атмосферное) белый фосфор переходит в черный.

На свету или при слабом нагревании без доступа воздуха белый фосфор превращается в порошок красно-бурого цвета (красный фосфор).

При сильном нагревании без доступа воздуха он вновь превра­щается в белый фосфор. Это превращение вы можете наблюдать слегка чиркнув в темноте спичкой о коробок так, чтобы спичка не зажглась. На мгновение головка спички оставит на коробке све­тящийся след,- это светится белый фосфор.

Превращение красного фосфора в белый. (слайд 8)

Прав ли был А.Конан-Дойл в описании собаки Баскервилей?

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

4.Химические свойства фосфора

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.

1) Взаимодействие фосфора со сложными веществами (хлоратом калия) (слайд 9)

6P + 5KClO₃ → 5KCl + 3P₂O₅

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

2) Взаимодействие фосфора с простыми веществами:

А) Взаимодействие фосфора с металлами.

Взаимодействие белого фосфора с кальцием (видеофрагмент). (слайд 10)

Задание: Запишите уравнение реакции, составьте уравнение электронного баланса.

Б) Взаимодействие фосфора с неметаллами.

- Взаимодействие фосфора и хлора (видеофрагмент). (слайд 11)

Задание: Запишите уравнения реакции, составьте уравнение электронного баланса.

- Взаимодействие фосфора и кислорода (видеофрагмент). (слайд 12)

Задание: Запишите уравнения реакции, составьте уравнение электронного баланса.

- Горение красного фосфора и образование фосфорной кислоты (демонстрация опыта).

Задание: 1.Запишите уравнения реакций;

2.Составьте уравнение электронного баланса для первой реакции;

3.Запишите уравнение второй реакции в молекулярном и ионном виде, дайте характеристику реакции.

5.Соединения фосфора. Из фосфидов можно получить фосфин РН₃ :

Са₃Р₂ + 6НС1 = ЗСаС1₂ + 2РН₃↑

Фосфин - это очень ядовитый газ с неприятным запа­хом. Легко воспламеняется на воздухе. Это свойство фосфина и объясняет появление болотных блуждающих ог­ней.

При горении фосфина или фос­фора образуется, как вы уже знаете, оксид фосфора (V) Р₂0₅ - белый гигроскопичный порошок. Это типичный кислотный оксид, обладающий всеми свойствами ки­слотных оксидов (вспомните какими).

Оксиду фосфора (V) соответствует фосфорная кисло­та Н₃Р0₄. Она представляет собой твердое прозрачное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде в любых соотношениях.

Как трехосновная кислота, Н₃Р0₄ образует три ряда солей:

• • средние соли, или фосфаты (например, Са₃(Р0₄)₂), которые нерастворимы в воде, кроме фосфатов щелоч­ных металлов кислые соли - дигидрофосфаты (например, Са(Н₂Р0₄)₂), большинство из которых хорошо раство­римы в воде;

• кислые соли - гид­рофосфаты (например, СаНР0₄), которые мало­растворимы в воде (кроме фосфатов натрия, калия и аммония), т. е. занима­ют промежуточное поло­жение между фосфатами и дигидрофосфатами по рас­творимости.

Реактивом на раство­римые фосфаты является раствор нитрата серебра, при взаимодействии с которым образуется желтый осадок Аg₃Р0_4.

Задание: 1. Проведите качественную реакцию на фосфат ионы и запишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Однако в отличие от А&Вг и А§1 этот осадок растворя­ется при добавлении раствора кислоты (почему?).

В природе фосфор в свободном виде не встречается - только в виде соединений. Важнейшими природными со­единениями фосфора являются минералы фосфориты и апатиты. Основную их массу составляет фосфат каль­ция Са₃(Р0₄)₂, из которого и получают в промышленно­сти фосфор.

Демонстрация минералов, содержащих фосфор. (слайд 13)

5.Получение фосфора - объяснение учителя. (слайд 14) 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 + 5C = 3CaSiO₃ + 2P + 5CO↑

6. Биологическое значение фосфора. Фосфор является составной частью тканей организмов человека, живот­ных и растений. В теле человека массой 70 кг содержится около 780 г фосфора, большая часть фосфора связана с кальцием. В виде фосфатов кальция фосфор присутствует в костях. Для построения скелета ре­бенку требуется столько же фосфора, сколько и кальция. Кроме костей, фосфор содержится в нервной и мозговой тканях, крови, молоке. В растениях, как и у животных, фосфор входит в состав белков.

Из фосфора, поступающего в организм человека с пи­щей, главным образом с яйцами, мясом, молоком и хле­бом, строится АТФ - аденозинтрифосфорная кислота, которая служит собирателем и носителем энергии, а так­же нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК, осуществляю­щие передачу наследственных свойств организма. Наиболее интенсивно АТФ расходуется в активно рабо­тающих органах тела: в печени, мышцах, мозгу. Неда­ром знаменитый минералог, один из основоположников науки геохимии, академик А. Е. Ферсман назвал фосфор «элементом жизни и мысли». 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: 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.

Как было указано, фосфор существует в природе в ви­де соединений, содержащихся в почве (или растворен­ных в природных водах). Из почвы фосфор извлекается растениями, а животные получают фосфор с раститель­ной пищей. После отмирания растительных и животных организмов фосфор снова переходит в почву. Так осуще­ствляется круговорот фосфора в природе (работа с учебником).

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.

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 незаживающие ожоги.

Сделаем вывод: фосфор и в этом случае проявляет многоликость, с одной стороны он необходим организму, но с другой стороны избыток фосфора приводит к негативным последствиям (слайд 15).

7. Применение фосфора (слайд 16).

Красный фосфор используют для производства спичек, фосфорной кислоты,

Главные его потребители - производство спичек, металлургия, химические производства. Фосфор используют в производстве фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, идет на производство фосфорных удобрений и кормовых добавок для животно­водства, полупроводниковых материалов, как компонент покрытий стальных изделий и т. д. Белый фосфор применяют для изготовления трассирующих боеприпасов, как дымообразующее и зажигательное средство. 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. Кроме того, фосфор применяют для получения ядохимикатов (вспомните баллончики с дихлофосом, хлорофосом и др.).

V. Проведение физ. минутки.

VІ. Закрепление изученного материала.

1. Фронтальный опрос:

1. Определите степень окисления фосфора в следующих соединениях:

А) Н₃РО₄

Б) РН₃

В) HРO₃

2.С каким веществом реагирует фосфор образуя фосфид:

А) водой

Б) водородом

В) магнием

3.Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, протекающей по схеме:

P + HNO₃ + H₂O → H₃PO₄ + NO↑

4.Сколько килограммов 80% -й фосфорной кислоты можно получить из 31 кг. фосфора, содержащего 5% примесей ?

2. Тест «Фосфор» .

VІІ. Подведение итогов и выводы по уроку.

VІІІ. Домашнее задание: 1. Изучить текст учебника по теме "Фосфор".

2. Выполнить задания 2,6

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