Урок химии в 9 классе, учитель Бурова Татьяна Павловна

Тема урока: «Фосфор»
 

Цель урока: создать условия для исследования учащимися физических и химических свойств фосфора, дальнейшего развития общеучебных и предметных умений.

Задачи урока:
Образовательные:

• Расширить знания учащихся о фосфоре, как элементе и веществе
• Показать зависимость физических свойств аллотропных модификаций фосфора от особенностей кристаллического строения
• На основе строения атома выявить закономерности химических свойств фосфора
• Познакомить учащихся с мерами предосторожности при работе с фосфором и его соединениями

Развивающие:

• Развивать умения формулировать гипотезы и находить их подтверждение
• Продолжить формирование умений обрабатывать и анализировать экспериментальные данные (по результатам видеоопытов), делать выводы

Воспитательные:

• Воспитывать культуру умственного труда
• Развивать коммуникативные качества личности

Учащиеся должны знать:
строение атома фосфора, физические и химические свойства фосфора как простого вещества, роли фосфора  в природе и  жизни людей.

Учащиеся должны уметь:
давать характеристику фосфора, как химического элемента, так и простого вещества; записывать уравнения реакций, доказывающие химические свойства фосфора в молекулярном и окислительно-восстановительном виде.

Тип урока: изучение нового материала.

Формы организации учебной деятельности учащихся: 
групповая работа, индивидуальная, фронтальная

Методы и приёмы обучения:
проблемный, частично-поисковый, демонстрационный химический эксперимент

Средства обучения:

• видеоопыты
• периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева,
• коллекция «Природные соединения фосфора»
• листы для учащихся «Характеристика фосфора»
• оборудование: мультимедийная установка

Ход урока.

1. Повторение – выполнить несколько вопросов теста из д.з.
2. Актуализация знаний

Учитель: Мы изучаем элементы V группы ПС Д.И. Менделеева. Какой химический элемент мы изучили, а также изучили соединения, в состав которых входит этот элемент?

Ответ ученика: Мы изучили азот и его соединения.

Учитель: Какой следующий элемент в этой группе?

Ответ ученика: Это фосфор.

Учитель: Итак, тема сегодняшнего урока "ФОСФОР". Что мы знаем о фосфоре?

Ученики отвечают.

1. Изучение нового материала

Все вы наверняка смотрели фильм или читали произведение Конан Дойля "Собака Баскервилей", где вы могли услышать об этом элементе. Мы должны с вами сегодня выяснить, действительно ли шерсть собаки была покрыта фосфором, можно ли его использовать для свечения? Какими полезными и вредными свойствами он еще обладает, и где мы встречаемся с ним или его соединениями в быту. Кроме этого, мы повторим свойства неметаллов применительно к фосфору.

Перед вами находятся листы с которыми мы будем работать в ходе этого урока.

         Для начала, с помощью периодической системы химических элементов               Д.И. Менделеева определим, строение его атомов и положение в системе.

         Ответ ученика: фосфор находится в третьем периоде, в пятой группе, главной подгруппе.

         Вывод: фосфор может проявлять окислительные и восстановительные свойства, образуя соединения со степенями окисления -3+3+5.

         Давайте теперь дадим характеристику фосфору как простому веществу.

Фосфор как простое вещество

         Учитель: Образует множество аллотропных модификаций. Из них мы рассмотрим фосфор белый, черный и красный. Как их получают? Фосфор – это следующий за азотом элемент пятой группы. Но открыт он был на несколько столетий раньше своего предшественника. По иронии судьбы фосфор открывали несколько раз, причем всякий раз получали его из мочи. Право первооткрывателя принадлежит гамбургскому алхимику-любителю Хённигу Бранду. В 1669 году Бранд был занят поиском магической жидкости, с помощью которой можно превращать неблагородные металлы в золото. Видно с реактивами (как и в наше время) было плохо, и он получал ее из большого количества мочи, предварительно собранной в солдатских казармах. Обработав ее, он заметил образование белого дыма, оседавшего на стенках сосуда и ярко светившегося в темноте. Фосфор в переводе с греческого означает "светоносец". "Рецепт приготовления" фосфора хранился в строжайшей тайне. Даже в 1680 году независимо от Бранда английский физик и химик Роберт Бойль выделил фосфор, но открыто не опубликовал, как это делается. Но ни Бранду, ни Бойлю это богатство не принесло. Это удалось только ловким мошенникам, сумевшим выведать у них секрет получения фосфора. В 1774 году шведский химик и аптекарь Карл-Вильгельм Шееле разработал получение фосфора из рога и костей животных. В наши дни фосфор производят в электрических печах, восстанавливая фосфат кальция углем в присутствии кремнезема. Посмотрим на эту реакцию и уравняем ее.

                                                      _{t =1600°                                                                                                        охлаждение}

1. Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C → 3CaSiO₃ + 5CO↑ + P₂↑             P₂ → P₄ (белый фосфор) [коэффициенты расставляет ученик]

                 _{250-300°С                                                                                                                 200-220°С, р}

2. Р_белый   →   Р_{красный}.                          3. Р_белый   →   Р_черный (черный фосфор на уроке не увидим, но                           свойства его похожи на красный)

Физические свойства фосфора

         Проведем сравнительную характеристику физических свойств фосфора и посмотрим, как эти свойства связаны со строением.

Видеоопыт – сравнение температур плавления белого и красного фосфора.

         Ответ ученика: У белого фосфора непрочная кристаллическая решетка по сравнению с красным и черным, поэтому у него самые низкие значения физических величин и наиболее высокая химическая активность.

         Учитель: Действительно, посмотрим в таблице на температуру плавления и плотность. У белого фосфора эти показатели самые низкие, кроме того, белый фосфор растворяется в сероуглероде, а остальные не в чем не растворяются.

Для доказательства высокой реакционной способности проведем опыт (Видеоопыт – превращение красного фосфора в белый): из красного фосфора получим белый, и вынимая стеклянную палочку, на которую осел белый фосфор, мы видим, что он самовоспламеняется. Запишем в таблицу внешний вид красного и белого фосфора, а так же их химическую активность. Какой фосфор может светиться, и каким светом? Могли ли собаку намазать белым фосфором, если он обладает такими свойствами?

Ответ ученика: Белый фосфор, бледно-голубым. Нет.

         Учитель: Рассмотрев физические свойства, давайте перейдем к химическим.

Химические свойства фосфора

         Светимость и самовоспламенение фосфора происходит из-за его взаимодействия с кислородом. Видеоопыты – свечение белого фосфора, горение белого фосфора под водой.

         Учитель:

Вы видели, что оксид фосфора (V) образуется в виде густого белого дыма. Во время Великой Отечественной войны данную реакцию использовали для создания дымовых завес. В первые годы войны было поручено организовать производство фосфорсодержащих веществ и на их основе зажигательных средств для противотанкового оружия. На опытном заводе НИИ удобрений и инсектофунгицидов, директором которого в годы войны был крупнейший советский химик-технолог Семен Исаакович Вольфкович, было налажено производство сплавов фосфора с серой, которые заливались в стеклянные бутылки и служили зажигательными противотанковыми "бомбами". Но изготовление и метание таких бомб было опасно. Уже в 1942 году Вольфкович с сотрудниками разработал условия, исключающие опасность изготовления, транспортировки и применение этих бомб. Им было разработано и организовано на металлургических заводах Урала получение фосфора в доменных печах. Для борьбы с многочисленными пожарами, возникающих от сброшенных вражескими самолетами бомб, по предложению Вольфковича были созданы специальные растворы солей фосфорной кислоты. Взаимодействие фосфора с серой и фосфора с хлором, вы допишите дома.

         Кроме того, фосфор реагирует со сложными веществами-окислителями. Уравняйте ее с помощью электронного баланса. Предложенная в таблице реакция происходит при зажигании спичек. Зажигательная поверхность спичечного коробка покрыта смесью красного фосфора и других веществ (порошка стекла, сульфида сурьмы (III), оксида железа (III) (который придает цвет), карбоната кальция). Спичечная головка состоит из окислителей, например бертолетовой соли и других (оксида марганца (IV), бихромата калия) и горючих веществ (серы, сульфида фосфора (III) и различных животных и растительных клеев, стеклянного порошка и оксида железа (III)). Постарайтесь узнать, какие еще вещества входят в состав современных спичек.

В середине XIX века были изобретены фосфорные спички, которые состояли из белого фосфора, бертолетовой соли и клея. Они загорались при трении о любую шероховатую поверхность. Это приводило к пожарам, а также регистрировали случаи отравления при их производстве. Этими спичками пользовались и самоубийцы, т.к. достаточно было съесть несколько головок для получения смертельной дозы, и от этих спичек отказались.

         Как окислитель фосфор взаимодействует с металлами, образуя фосфиды? Эти реакции используют для получения полупроводниковых материалов. Одно уравнение мы разберем с вами в классе, а другое – допишите дома.

Видеоопыт – взаимодействие фосфора с кальцием.

         Где же содержатся соединения фосфора?

Содержание фосфора

         В земной коре – 0,1%, важнейшие минералы – фосфорит (Са₅(РО₄)₃(ОН,СО₃)), апатит (Са₅(РО₄)₃(F,Cl)). Кроме этих минералов в природе встречается очень красивый минерал – бирюза (водный фосфат меди и алюминия). Про него сложены красивые легенды. (Фильм)

         Посмотрите в таблицу, где фосфор содержится в растениях и животных?

Ученик: В растениях содержится фосфор в белках семян.

         В животных организмах: в белках молока, крови, мозговой и нервных тканях, в костях (3Са₃(РО₄)₂ · Ca(OH)₂ и 3Са₃(РО₄)₂ · CaСO₃ · Н₂О), в ДНК, РНК (хранят и передают наследственную информацию), АТФ (отвечает за энергетический обмен).

Учитель: Наиболее богатые фосфором рыба (180 мг в 100 г), фасоль (540 мг на 100 г), некоторые виды сыра, особенно плавленого (до 600 мг на 100г). Мы должны соблюдать баланс между количеством потребляемого фосфора и кальция: оптимальное соотношение этих элементов в пище составляет 1,5 к 1. Избыток богатой фосфором пищи приводит к вымыванию кальция из костей, а при избытке кальция развивается мочекаменная болезнь.

Где же применяют Фосфор и его соединения?

Применение фосфора и его соединений

         Ученик: Фосфор применяется при изготовлении спичек, полупроводников. Так же его соединения используют как фосфорные удобрения.

Учитель: Удобрения способствуют плодоношению растений. Т.к. большинство фосфорных соединений не растворимо, то удобрения лучше применять под зиму, когда происходит гниение и вырабатывается глутаминовая кислота, которая переводит нерастворимые фосфаты в растворимые дигидрофосфаты (растения могут усваивать только растворы). Соединения фосфора применяют для смягчения воды, а так же для снятия известкового налета. Фосфорорганические вещества, а именно карбофос, хлорофос, дихлофос …, применяются для борьбы с вредными насекомыми, гербициды – для уничтожения сорной растительности. Фосфорорганические вещества – это также группа "нервных ядов" (зарин, табун, VX-газ) имеется на вооружении многих армий. Механизм воздействия заключается в уничтожении фермента, который отвечает за нервную проводимость в центральной и периферической нервной системе. Эти газы были получены во время Великой Отечественной войны. При возгорании магазина бытовой химии есть опасность образования нервнопаралитических газов, содержащих фосфор, поэтому необходимо знать меры предосторожности.

Меры предосторожности при работе с фосфором и его соединениями

Необходимо избегать употребления молока и жиров. При попадании расплавленного фосфора на тело образуются ожоги. При ожогах это место промывают спиртом, медным купоросом, слабым раствором марганцовки. При отравлении фосфором может помочь кофе, при сильном отравлении необходимо вызвать рвоту, выпить слабый раствор марганцовки, проводить курс лечения атропином.

1. Закрепление знаний

Для закрепления проведем игру. Делимся на три команды по рядам. Каждой команде задается по 3 вопроса. За каждый правильный ответ присуждается 1 балл, если отвечает другая команда, то ей присуждается 0,5 балла. Команда победитель получит на один балл больше в предстоящей самостоятельной работе на следующем уроке.

В О П Р О С Ы

         1. Какой фосфор ядовит и светится?

         2. Как называются соединения фосфора с металлом?

         3. Кто считается первооткрывателем фосфора?

         4. Как получить красный фосфор?

         5. Чего нужно избегать при работе с фосфором?

         6. Какие степени окисления может иметь фосфор в соединениях?

         7. Когда лучше использовать фосфорные удобрения?

         8. Где фосфор использовался во время ВОВ?

         9. Какой фосфор похож на графит?

1. Вывод: Итак, мы рассмотрели фосфор, его свойства и значение.
2. Домашнее задание: параграф  28, дописать уравнения реакций в таблице, решить задачу: вычислите массу фосфора Р₂, образовавшегося при восстановлении 20 кг фосфата кальция углем, если выход продукта реакции составляет 75%?