Это объясняется тем что атомы фосфора способны образовывать

Открытый урок по химии на тему «Фосфор»

МБОУ «Костенеевская средняя общеобразовательная школа» Елабужского муниципального района

Черепкова Наталья Владимировна

Учебник : Химия. Неорганическая химия. Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений – Г. Е Рудзитис, Ф.Г Фельдман.- М.: Просвещение, 2013 год.

Тема урока : Фосфор и его соединения.

Цели урока : Сформировать знания о строении получении, химических и физических свойств фосфора и его соединений.

— расширить представление учащихся о фосфоре и его соединениях;

— ознакомить со свойствами и применением солей фосфора;

— совершенствовать умение составлять уравнения химических реакций.

— формироватьу каждого учащегося умение работать индивидуально и в группах;

— способствовать формированию самостоятельности при выполнении лабораторных работ, бережного отношения к окружающей среде, способствовать соблюдению правил техники безопасности.

— развивать устойчивый интерес к химической науки и практики;

-совершенствовать навыки химического эксперимента;

— совершенствовать умение обобщать и делать выводы.

Планируемые результаты обучения:

Обучающийся научится характеризовать фосфор по положению в ПСХЭ, устанавливать причинно-следственные связи между строением атома, химической связью, типом кристаллической решетки, физическими и химическими свойствами фосфора; узнает о способах получения оксидов фосфора, кислот и солей, применение на основе свойств фосфора.

Работать над самооценкой и адекватным пониманием причин успеха/неуспеха в учебной деятельности.

Учиться проявлять самостоятельность в разных видах деятельности.

Работать с разными видами информации и ориентироваться в ней.

Понимать информациюпредставленную в виде текста, рисунков, схем.

Развивать умение анализировать, сравнивать, сопоставлять и обобщать.

Самостоятельно решать задачи, используя имеющиеся знания.

Осознавать качество и уровень усвоение материала.

Организовать и планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками.

Планировать общие способы работы, осуществлять взаимный контроль и оказывать в сотрудничестве необходимую взаимопомощь; адекватно использовать речь для планирования и регуляции своей деятельности.

Тип урока : комбинированный.

Методы обучения : частично-поисковый, наглядный, интерактивный.

Формы организации познавательной деятельности : индивидуальное, групповое, фронтальное, практическое.

Оборудование : компьютер, проектор, пробирки, индикаторная бумага, держатель для пробирок, лакмусовая бумага, штатив,спиртовка.

Реактивы : оксид фосфора( V ), дистиллированная вода, фосфор, нитрат серебра, простой суперфосфат, двойной суперфосфат.

Проверка подготовленности учащихся к учебному занятию.

Учитель : Здравствуйте, ребята! Сегодня мы продолжаем изучать неметалл ПСХЭ. Надеюсь, наш урок пройдет в атмосфере творческого поиска и получения новых знаний.

Учитель: Открытие этого элемента приписывается гамбургскому алхимику Х. Брандту. В поисках «философского камня», якобы способного превратить неблагородные металлы в золото, Брандт занимался перегонкой сухого остатка от выпариваниямочи. В приёмнике оказалось вещество, испускавшее голубоватый свет. Так, совершенно случайно, в 1669 году был открыт этот элемент – вещество, вызывавшее свечение. Поначалу у Брандта не было сомнения, что свечение без огня мог дать лишь искомый «философский камень». Однако вскоре он понял, что никакими другими чудесными свойствами его находка не обладает, и продал секрет другому алхимику.

Учитель : Что же это за вещество?

Ученик : Речь идет о фосфоре. Так впервые был получен белый фосфор.

Учитель :Сегодня мы начинаем изучать следующий элемент подгруппы азота, это фосфор. Прежде, чем мы перейдем к рассмотрению основных вопросов темы нашего урока, давайте сыграем в игру «Продолжите фразу»

На последнем энергетическом уровне атомов азота и фосфора находится…

Атомы этих элементов могут присоединять недостающие…

Для этих элементов характерна высшая степень окисления …

Назовите водородные соединения азота и фосфора …

Индивидуальное задание : написать схему строения атома фосфора и размещение электронов по орбиталям.(Работа в тетради).

Изучение нового материала.

Учитель : В свободном состоянии фосфор образует несколько аллотропных видоизменений: красный, белый и черный фосфор. Это объясняется тем, что атомы фосфора способны, взаимно соединяясь образовывать кристаллические решетки различного типа. Из за большой химической активности фосфор в природе встречается только в соединениях. Важнейшие минералы, содержащие фосфор – это фосфориты и апатиты, в состав которых входит ортофосфат кальция.

Учитель : Из чего можно получить фосфор?

Ученик : Из фосфоритов и апатитов.

Учитель : Работа в тетради (реакция получения фосфора)

Фосфориты и апатиты нагревают в электрической печи без доступа воздуха. Пары фосфора конденсируются под водой и при этом образуется белый фосфор ( P ₄ ).

Учитель : Учебник страница 62, таблица 16 (Физические свойства фосфора). Учащиеся сравнивают свойства белого и красного фосфора, находят общие сходства и различия.

Два – согнуться, разогнуться.

Три – в ладони три хлопка,

Пять – руками помахать

Учитель : Химические свойства фосфора.

Химический опыт (Горение фосфора в кислороде, взаимодействие оксида фосфора с водой).Техника безопасности.

Ученики оформляют лабораторную работу в тетради.

Учитель : Фосфор в реакциях чаще всего бывает восстановителем (с кислородом, галогенами, бертолетовой солью, азотной кислотой).

С металлами может быть окислителем:

3 Mg +2 P = Mg ₃ P ₂ (фосфид магния)

Из фосфидов можно получить фосфин PH ₃ :

Химические свойства ортофосфорной кислоты.

Индивидуальное задание : Даны вещества калий, оксид кальция, гидроксид натрия, карбонат натрия, оксид водорода, магний. С какими из перечисленных веществ будет реагировать ортофосфорная кислота? Записать химические уравнения.(Групповая работа)

Учитель : Химический опыт (Качественная реакция на фосфаты).Техника безопасности.

Качественной реакцией на фосфат – анион является взаимодействие ортофосфорной кислоты с серебром (желтый осадок). Однако этот осадок образуется в нейтральной и щелочной средах. В кислой среде он растворяется.

Учитель : Фосфор образует соединения, которые нашли широкое применение в растениеводстве. Минеральные удобрения играют большую роль для роста растений.

Суперфосфат и преципитат плохо растворяются в воде, поэтому их разбрасывают на поля осенью до обработки почвы.

Химический опыт (Определить физические свойства простого и двойного суперфосфата). Техника безопасности.

Учитель : Для закрепления знаний ответьте на следующие вопросы (каждому ученику выдается бланк с тесовыми заданиями).

Критерии оценивания результатов тестирования.

В каком из перечисленных соединениях степень окисления фосфора равна +3?

Какое из перечисленных веществ взаимодействует с оксидом фосфора (V)?

А. оксид серы (IV) В. кислород

Б. гидроксид натрия Г. серная кислота

В каком году был открыт фосфор?

Составьте уравнение реакции горения фосфора. Коэффициент перед формулой восстановителя равен.

Определите число протонов и нейтронов в ядре атома фосфора.

А. р15 и n16 В. р16 и n31

Б. р31 и n15 Г. р16 и n6

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

НАЗВАНИЕ СОЛИ ФОРМУЛА СОЛИ

А) гидрофосфат кальция 1) Ca ₃ P ₂

Б) дигидрофосфат калия 2) Ca ₃ (PO ₄ ) ₂

В) дигидрофосфат кальция 3) KH ₂ PO ₄

Г) фосфат кальция 4) Ca HPO ₄

V . Домашнее задание : параграф 21-23, вопросы 4-6.

Творческая задача. Сравните содержание фосфора в простом и двойном суперфосфате. Какое из перечисленных соединений представляет большую ценность для минерального питания растений?

На уроке было над чем подумать.

Я понял новую тему.

На все возникающие у меня вопросы я получил ответы.

По новой теме мне необходима дополнительная консультация.

На уроке я поработал добросовестно.

Учитель : Фосфор и его соединения имеют большое значение для химической промышленности. Фосфор необходим для жизнедеятельности растений, животных и человека. Ежесуточная потребность взрослого человека в фосфоре от 1 до 1,2г. А.Е. Форсман назвал фосфор «элементом жизни и мысли»

Химия. Все для учителя. – 2015 год.№12.

Врублевский А.И. Химия элементов.- Минск:Юнипресс,2002 год.

Минеральные удобрения // Химия. Всея для учителя. – 2014 год, №11.

Примерная программа основного общего образования по химии, рекомендованная Министерством образования и науки РФ// Гара Н.Н, Рудзитис Г.Е. Химия. 9 класс – М.: Просвещение, 2012 год.

Рудзитис Г.Е. Химия. 9 класс: Учебник. – М., 2013 год

Источник

Фосфор. Химия фосфора и его соединений

Фосфор

Положение в периодической системе химических элементов

Фосфор расположен в главной подгруппе V группы (или в 15 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение фосфора

Электронная конфигурация фосфора в основном состоянии :

Атом фосфора содержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние.

Электронная конфигурация фосфора в возбужденном состоянии:

При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.

Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна V (в отличие от азота). Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.

Физические свойства и нахождение в природе

Фосфор образует различные простые вещества (аллотропные модификации).

Белый фосфор — это вещество состава P₄. Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный запах. Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно, невысокая температура плавления (44°С), высокая летучесть. Очень реакционно способен, самовоспламеняется на воздухе.

Покрытие бумаги раствором белого фосфора в сероуглероде. Спустя некоторое время, когда сероуглерод испаряется, фосфор воспламеняет бумагу (процесс лег в основу различных фокусов с самовозгоранием или получением огня из ничего):

Белый фосфор можно расплавить в ёмкости с тёплой водой, поскольку он имеет температуру плавления в 44,15 °C.

Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и химически наименее активная форма элементарного фосфора. Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, полностью нерастворимое в воде или органических растворителях.

В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca₃(PO₄)₂), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений —фосфолипидов.

Соединения фосфора

Типичные соединения фосфора:

Способы получения фосфора

4HPO₃ + 10C → P₄ + 2H₂O + 10 CO

3. Красный и черный фосфор получают из белого фосфора.

Химические свойства фосфора

При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.

1.1. При взаимодействии с кислородом воздуха образу

ются оксиды – ангидриды соответствующих кислот :

Горение белого фосфора:

Горение красного фосфора:

1.2. При взаимодействии фосфора с галогенами образуются галогениды с общей формулой PHal₃ и PHal₅:

Фосфор реагирует с бромом:

1.3. При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

1.4. При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Еще пример : натрий взаимодействует с фосфором с образованием фосфида натрия:

P + 3Na → Na₃P

1.5. С водородом фосфор непосредственно не взаимодействует.

2. Со сложными веществами фосфор реагирует, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при взаимодействии с некоторыми веществами.

2.1. При взаимодействии с окислителями фосфор окисляется до оксида фосфора (V) или до фосфорной кислоты.

Серная кислота также окисляет фосфор:

Реакция красного фосфора с бертолетовой солью. Этот процесс заложен в принципе возгорания спички при трении её о шершавую поверхность коробка.

2.2. При растворении в щелочах фосфор диспропорционирует до гипофосфита и фосфина.

Или с гидроксидом кальция:

Фосфин

Строение молекулы и физические свойства

Фосфин PH₃ – это бинарное соединение водорода с фосфором, относится к летучим водородным соединениям. Следовательно, фосфин газ, с неприятным запахом, бесцветный, мало растворимый в воде, химически нестойкий и ядовитый. Водородные связи между молекулами фосфина не образуются. В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.

Способы получения фосфина

В лаборатории фосфин получают водным или кислотным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов.

Еще один лабораторный способ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах.

Химические свойства фосфина

Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются.

3. Как сильный восстановитель, фосфин легко окисляется под действием окислителей.

Серная кислота также окисляет фосфин:

С фосфином также реагируют другие соединения фосфора, с более высокими степенями окисления фосфора.

2PH₃ + 2PCl₃ → 4P + 6HCl

Фосфиды

Способы получения фосфидов

Фосфор взаимодействует с натрием:

P + 3Na → Na₃P

Химические свойства фосфидов

1. Фосфиды легко разлагаются водой или кислотами с образованием фосфина.

Фосфид магния разлагается соляной кислотой:

Оксиды фосфора

Оксид фосфора (III)

Получить оксид фосфора (III) можно окислением фосфора при недостатке кислорода :

Химические свойства оксида фосфора (III):

Оксид фосфора (III) очень ядовит и неустойчив. Для P₂O₃ (P₄O₆) характерны два типа реакций.

1. Поскольку фосфор в оксиде фосфора (III) проявляет промежуточную степень окисления, то он принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, повышая либо понижая степень окисления атома фосфора. Характерны для P₂O₃ реакции диспропорционирования.

2. При взаимодействии с окислителями P₂O₃ проявляет свойства восстановителя.

3. С другой стороны Р₂О₃ проявляет свойства кислотного оксида (ангидрид фосфористой кислоты), взаимодействуя с водой с образованием фосфористой кислоты:

а со щелочами – с образованием солей (фосфитов):

Оксид фосфора (V)

Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P₄О₁₀. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).

Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.

Химические свойства.

1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.

В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:

Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь.

Еще пример : оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):

Фосфорная кислота

Строение молекулы и физические свойства

Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H₃PO₄, мета-фосфорную HPO₃, пиро-фосфорную H₄P₂O₇.

Фосфорная кислота H₃PO₄ – это кислота средней силы, трехосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

Валентность фосфора в фосфорной кислоте равна V.

При температуре выше +213 °C орто-фосфорная кислота переходит в пирофосфорную H₄P₂O₇.

При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота HPO₃, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.

Способы получения

Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет орто-фосфорная кислота.

1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой:

Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой:

3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот.

Химические свойства

1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе.

HPO₄ 2– ⇄ H + + PO₄ 3–

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Еще пример : при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты или дигидрофосфаты:

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота вступает в обменные реакции с солями.

4. При нагревании H₃PO₄ до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H₂P₂O₇:

5. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Фосфорная кислота взаимодействует также с аммиаком с образованием солей аммония:

7. Качественная реакция на фосфат-ионы и фосфорную кислоту — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется ярко-желтый осадок фосфата серебра:

Видеоопыт взаимодействия фосфата натрия и нитрата серебра в растворе (качественная реакция на фосфат-ион) можно посмотреть здесь.

Фосфористая кислота

Фосфористая кислота H₃PO₃ — это двухосновная кислородсодержащая кислота. При нормальных условиях бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Валентность фосфора в фосфористой кислота равна V, а степень окисления +3.

Получение фосфористой кислоты.

Фосфористую кислоту можно получить гидролизом галогенидов фосфора (III).

Фосфористую кислоту можно получить также взаимодействием оксида фосфора (III) с водой:

Химические свойства.

1. Фосфористая кислота H₃PO₃ в водном растворе — двухосновная кислота средней силы. Взаимодействует с основаниями с образованием солей-фосфитов.

Еще пример : фосфористая кислота окисляется соединениями ртути (II):

Соли фосфорной кислоты — фосфаты

Фосфорная кислота образует разные типы солей: средние – фосфаты, кислые – гидрофосфаты, дигидрофосфаты.

1. Качественная реакция на фосфаты — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется желтый осадок фосфата серебра.

2. Нерастворимые фосфаты растворяются под действием сильных кислот, либо под действием фосфорной кислоты.

Фосфат кальция растворяется под действием серной кислоты:

3. За счет фосфора со степенью окисления +5 фосфаты проявляют слабые окислительные свойства и могут взаимодействовать с восстановителями.

Фосфат кальция также восстанавливается алюминием при сплавлении:

Под действием едкого кали гидрофосфат калия образует более среднюю соль — фосфат калия:

Источник