Конспект урока по Химии «Фосфор и его свойства» 9 класс

Существует ещё разновидность фосфора – чёрный. Эта модификация по внешнему виду и физическим свойствам похожа на графит (металлический блеск, электропроводность). Известны также и другие модификации – фиолетовый и коричневый фосфор. Эти разновидности элемента пока ещё являются лабораторной экзотикой и не находят практического применения.

3. Химические свойства.

Вопрос: Как доказать, что белый и красный фосфор – это действительно аллотропные вещества?

Ответ: аллотропные вещества могут взаимопревращаться. И это мы сейчас попробуем доказать с помощью химического эксперимента.

Опыт: Превращение красного фосфора в белый.

4Р → Р₄

Вопрос: превращение красного фосфора в белый и наоборот это физический процесс или химический. Почему?

Ответ: химический, т.к. идёт превращение одного вещества в другое (белый и красный фосфор имеют разные свойства).

Фосфор может реагировать со многими неметаллами: кислородом, серой, галогенами, с водородом фосфор не реагирует.

Окислитель

2Р+ 3Са → Са₃Р₂

фосфид кальция

Восстановитель 4Р+5О2 → 2Р2О5 оксид фосфора (V)

Задание: I вариант составляет электронный баланс к первому уравнению реакции, а

II вариант – ко второму. От каждого варианта по одному уч-ся выполняют эти задания на доске.

Вопрос: Какими свойствами (окислительными или восстановительными) обладает фосфор?

От чего эти свойства зависят? (от активности элемента с которым вступает в реакцию фосфор).

Какой из аллотропных модификаций фосфора более активный и почему?

Вывод: Фосфор химически более активный, чем азот, реагирует со многими веществами, в химических реакциях выступает как в роли окислителя, так и восстановителя.

Из аллотропных видоизменений химически наиболее активным является белый фосфор, потому, что у белого фосфора кристаллическая решётка молекулярная, а она более слабая и легко разрушается.

4. Нахождение в природе.

Заранее подготовленные учащиеся рассказывают о нахождении фосфора в природе, истории его открытия.

Фосфор является довольно распространённым элементом, содержание его в земной коре около 0,12% (по массе). В природе фосфор встречается только в виде соединений- солей, важнейшими из них являются апатиты Ca₃(PO₄)₂ CaF₂ и фосфориты Са₃(РО₄)₂.

В 1926 году академиком А.Е. Ферсманом и его сотрудниками было открыто одно из самых крупных месторождений апатитов на Кольском полуострове. На базе этого месторождения был построен горно-химический комбинат.

Незадолго до Великой Отечественной войны было открыто ещё очень крупное месторождение фосфоритов в Южном Казахстане в горах Кара-Тау. Фосфориты широко распространены на Урале, в Поволжье, Сибире.

(Демонстрация месторождения на карте и образцы минералов).

Биологическое значение фосфора – работа с учебником стр. 124 (прочитать).

Дополнение (сообщение учителя)

• Входит в состав скелета в виде ортофосфата кальция Ca₃(PO₄)₂ и гидроксиапатита Ca₃(PO₄)₂ Са(ОН)_2.

• Входит в состав зубов в виде гидроксиапатита и фторапатита Ca₃(PO₄)₂ СаF₂.

• Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии.

Вопрос: Почему А.Е. Ферсман назвал фосфор «элементом жизни и мысли»?

Ответ: Фосфор необходим для нормальной мышечной и умственной деятельности.

5. История открытия и применение.

Более трёх сот лет отделяют нас от момента открытия фосфора. Его впервые получил в 1669г. Гамбургский купец и алхимик Хенниг Бранд. Подобно другим алхимикам, он пытался получить философский камень, с помощью которого неблагородные металлы превращаются в золото. В ходе одного из опытов он получил вещество, светившееся в темноте. Однако «холодный огонь», как Бранд его называл, не превращал металлы в золото. Но то, что полученное вещество светилось без подогрева, было необычно и ново. Этим свойством нового вещества Бранд не замедлил воспользоваться. Он стал показывать фосфор богатым людям, получая от них подарки и деньги. Причём показ окружался достаточной таинственностью.

Однако вскоре и другие учёные смогли получить фосфор. Долгое время это вещество использовалось только с целью наживы.

Лишь в начале 19 века белый фосфор стали использовать в производстве спичек. Такие спички легко зажигались от трения о шероховатую поверхность. Однако при горении они создавали неприятный запах, и, главное, их производство было весьма вредно для рабочих. Вдыхание паров белого фосфора приводило к тяжелейшему заболеванию – фосфорному некрозу костей.

Из воспоминаний бывшей работницы одной из спичечных фабрик А. Коревановой: «В фосфорном цехе варили фосфор для спичек. Когда фосфор кипит, бурлит и одновременно выходит вонючий газ не только около рабочего, но даже около костюма его, где он висит, нельзя пройти, а ночью костюм огнём светится.

Производство, конечно, очень вредное: попадёт фосфор на тело, так и знай, будет язва. От газа у рабочих дрябли кости, носы проваливались. Но кто заболел – уходи, другие найдутся, голодных много.

Наконец, в 1847 году учёные обнаружили, что белый фосфор при нагревании в закрытом сосуде (без доступа воздуха) мгновенно превращается в красный фосфор, который, во-первых, менее летуч, а во-вторых, неядовит. Такие спички зажигались лишь от трения о специальную поверхность, состоящую из красного фосфора, клея и некоторых других веществ. Эти спички называли безопасными, или шведскими, так как впервые их начали изготавливать в Швеции в 1867 – 1869 годах.

Первая спичечная фабрика в России была зарегистрирована в 1837 г., а через семь леи их было уже восемь.

Сегодня в состав головки спички входят горючие вещества (сульфид фосфора и сера), а также окислители, которые дают кислород, необходимый для горения. На боковой стороне спичечной коробки наносят специальную фосфорную массу (мел, клей, красный фосфор и другие вещества). Когда мы трём головку о фосфорную намазку, из красного фосфора образуется белый, который, как мы знаем, в кислороде воздуха легко воспламеняется при t =50°С, выделяя при этом много теплоты. Белый фосфор поджигает головку спички и здесь начинается ураган химических реакций:

1. Сера при t =200°С переходит в жидкое состояние и начинает взаимодействовать с бертолетовой солью

2KCIO₃ + 3S→ 2KCI + 3SO₂

2KCIO₃ → 2KCI + 3O₂

2. При t = 370-400°С разлагается бертолетова соль с выделением кислорода

P₄ + 5O₂ → 2P₂O₅

Эти два уравнения реакции можно суммировать и показать виде одного:

6P + 5KCIO₃ →5 KCI + 3P₂O₅

С горящей головки пламя перебрасывается на осиновую соломку.

Применение: большое количество красного фосфора используется в спичечном производстве. Красный фосфор входит в состав массы, которую наносят на спичечную коробку сбоку.

Белый фосфор используют для изготовления зажигательных снарядов, светящихся в темноте составом и для создания так называемых «дымовых завес», т.к. при горении фосфора образуется густой дым (Р₂О₅). Из фосфора получают также препараты, которые используют для уничтожения насекомых-вредителей. Фосфор применяют для производства фосфорной кислоты. Природные соединения фосфора: апатиты и фосфориты используются в производстве минеральных удобрений.

6. Получение.

Фосфор в промышленности получают из фосфата кальция Ca₃(PO₄)₂, который выделяют из фосфоритов и фторапатитов. Метод получения основан на реакции восстановления Ca₃(PO4)₂ до фосфора.

В качестве восстановителя соединений фосфора используют кокс (углерод). Для связывания соединений кальция в реакционную систему добавляют кварцевый песок SiO₂. Процесс проводят в электропечах (производство относят к электротермическим). Реакция протекает по уравнению: (можно уравнение реакции не писать на доске, а обратится к учебнику на стр. 126 упр. 4

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C = 6CaSiO₃ + P₄ + 10CO↑

Продукт реакции — белый фосфор. Из-за наличия примесей технический фосфор имеет желтый цвет, поэтому в промышленности его называют желтым фосфором.

III. Закрепление изученного материала

Вопросы:

1. Реальна ли ситуация с собакой, намазанной фосфором и светящейся в темноте?

Ответ: эта история неправдоподобна. Дело в том, что шерсть собаки могла бы светиться при наличии на ней частиц фосфора. Но фосфор – твёрдое вещество, и чтобы распылить его на шерсти или каком-либо ином материале, существует только один способ: смазывание летучей жидкостью, содержащей в себе фосфор в растворённом виде. При испарении такой жидкости (хлороформ, сероуглерод) фосфор выделится в виде тончайшего порошка. Однако мелко распылённый фосфор на воздухе энергично окисляется и выделяющееся тепло воспламеняет его. Кроме того, белый фосфор – очень ядовитое вещество. Из его свойств следует, что если бы и удалось каким-то образом «расписать» не только собаку снаружи, но и её пасть, то она бы быстро погибла от отравления, а её труп превратился в костёр.

2. Почему фосфор часто называют многоликим элементом?

Ответ: Его называют многоликим элементом, так как он способен находиться в нескольких аллотропных модификациях.

3. «Фосфор» в переводе с греческого означает «светоносный, светящийся». Почему он получил такое название?

4. Из воспоминаний советского академика С.И. Вольфковича: «Фосфор получался в электрической печи, установленной в Московском университете на Моховой улице…В течение многих часов работы у электропечи часть выделяющегося газообразного фосфора настолько пропитывала мою одежду и даже ботинки, что, когда ночью я шёл из университета по тёмным, неосвещённым улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое сияние, а из-под ботинок (при трении о тротуар) высекались искры…Вскоре среди жителей Москвы из уст в уста стали передаваться фантастические рассказы о «светящемся монахе».

Можно ли свечение белого фосфора считать физическим явлением?

Ответ: это физико-химическое явление, так как сначала происходит испарение молекул вещества, а затем их взаимодействие с кислородом, служащее причиной свечения.

5. Почему модницы в 70-80 гг.; 20 века быстро отказались от фосфорных бус?

Ответ: ношение таких бус вредит здоровью, так как фосфор — ядовитое вещество.

Тестирование

После выполнения тестовых заданий учащиеся меняются работами и проверяют их правильность выполнения друг у друга (взаимопроверка).

Ответы к тестам заранее записаны с обратной стороны доски.

Ответы и выставление оценок.

Вариант 1.

1. В); 2. Б); 3. А); 4. Б), Г), Д), Е), З); 5. А); 6. В); 7. 8. В).

Вариант 2.

1. Б); 2. В); 3.А); 4. А), В), Д), Ж); 5. Б); 6. В); 7. 8. Б)

IV. Домашнее задание:

§27, упр. 3, 4*

Задача. Какова масса фосфора в вашем теле, если известно, что фосфор составляет около 1% от массы тела.

V. Рефлексия. Подведение итогов урока

Тесты к уроку «Фосфор и его свойства»

Вариант 1

1. Строение атома фосфора: А) +15 ) ) ) Б) +15 ) ) ) В) +15 ) ) ) Г) +15 ) ) )

2 8 2 2 8 8 2 8 5 2 5 8

2. Азот и фосфор … А) находятся в одном периоде; Б) находятся в одной группе; В) находятся в разных подгруппах; Г) имеют одинаковые порядковые номера.

3. Тип кристаллической решётки белого фосфора: А) атомная; Б) ионная; В) молекулярная; Г) металлическая.

4. Какие из перечисленных свойств характерны для белого фосфора: А) порошкообразное вещество, тёмно-красного цвета; Б) прозрачное, мягкое вещество; В) без запаха; Г) имеет запах; Д) не растворяется в воде; Е) растворяется в сероуглероде; Ж) не ядовит; З) сильно ядовит.

5. С какими из предложенных веществ фосфор реагирует как окислитель: А) магний; Б) кислород; В) хлор.

6. В виде, какого химического соединения фосфор широко распространён в земной коре: А) монацит; Б) поташ; В) пирит; Г) фосфорит.

7. Красный фосфор применяют _____________________

8. Какие продукты человеческого питания особенно богаты фосфором?

А) грецкий орех; Б) мёд; В) желток куриного яйца.

Вариант 2

1. Сколько электронных уровней у атома фосфора: А) 2; Б) 3; В) 4; Г) 5.

2. Азот и фосфор различаются тем, что: А) находятся в одном подгруппе; Б) находятся в разных группах; В) находятся в разных периодах; Г) находятся в одной группе.

3. Тип кристаллической решётки красного фосфора: А) атомная; Б) ионная; В) молекулярная; Г) металлическая.

4. Какие из перечисленных свойств характерны для красного фосфора: А) порошкообразное вещество, тёмно-красного цвета; Б) прозрачное, мягкое вещество; В) без запаха; Г) имеет запах; Д) не растворяется в воде; Е) растворяется в сероуглероде; Ж) не ядовит; З) сильно ядовит.

5. С какими из предложенных веществ фосфор реагирует как восстановитель: А) кальций; Б) кислород; В) литий.

6. В виде, какого химического соединения фосфор широко распространён в земной коре: А) монацит; Б) полевой шпат; В) апатит; Г) халькопирит.

7. Белый фосфор применяют _____________________

8. В растениях, как и у животных, фосфор входит в состав: А) жиров; Б) белков; В) углеводов.