Тема урока: «Ортофосфорная кислота

Тема урока: «Ортофосфорная кислота. Ортофосфаты».
Цели и задачи урока: Повторить строение атома фосфора, аллотропию.
Рассмотреть кислородные соединения фосфора, в частности кислоты образованные
атомами фосфора, соли кислот.
Дать представление о фосфорных удобрениях и применении ортофосфатов.
Сформировать углубленные знания о структурном строении ортофосфорной кислоты.
Закрепить знания о химических свойствах ортофосфорной кислоты, качественной реакции
на фосфат – ион.
Провести лабораторные исследовательские опыты по доказательству химических свойств
ортофосфорной кислоты.
Ход урока:
Ориентированно – мотивационный этап
Беседа учителя с учащимися. Эпиграфом нашего урока являются слова ученого
Э. Диви «... он слишком драгоценен, чтобы отдавать его на съедение сине –
зеленым водорослям». Слайд №1
Вопросы для учащихся:
1. Этот элемент находится в третьем периоде Периодической системе
химических элементов Д. И. Менделеева, в пятой группе, главной
подгруппе. Его сосед справа – Сера, а слева – кремний. О каком элементе
идет речь? (Фосфор).
2. Назовите порядковый номер данного элемента, относительную атомную
массу фосфора. (№ 15, Ar (Р) = 31).
3. Свойственна ли аллотропия фосфору, если да то назовите аллотропические
видоизменения атома фосфора. ( белый фосфор, красный фосфор, черный
фосфор).
4. Какие вы знаете соединения, в которых присутствует атом фосфора? (Оксид
фосфора, фосфин, кислоты: ортофосфорная, метафосфорная). Вставка
слайда. №2
5. Сегодня мы с вами познакомимся подробно с кислотой, которая содержит
атом фосфора.
запись на доске - ключевые вопросы темы:
1. Структурное строение молекулы ортофосфорной кислоты.
2. Физические свойства ортофосфорной кислоты.
3. Способы получения ортофосфорной кислоты.
4. Химические свойства ортофосфорной кислоты.
5. Отофосфаты, состав, применение.
6. Другие соединения фосфора.
II.
Опирациально – исполнительский этап
Опрос с элементами беседы:
1. Назовите молекулярную формулу ортофосфорной кислоты ( Н3РО4)
2. Найдите степень окисления атома фосфора в молекуле ортофосфорной
кислоте. (+ 5)
3. Зная степень окисления и валентность атома фосфора, атома кислорода,
водорода можно составить структурную формулу ортофосфорной кислоты.
Самостоятельно составьте формулу кислоты. Вставка слайда №3 «Структурное
строение молекулы ортофосфорной кислоты».
I.
Обращение к плану урока. Физические свойства ортофосфорной кислоты.
На столах находятся информационные листы с дополнительной информацией
«Физические свойства ортофосфорной кислоты».
Учащиеся знакомятся с физическими свойствами кислоты самостоятельно, затем
делают записи в своих тетрадях.
Способы получения ортофосфорной кислоты. Учащиеся работают в группах по 4
человека с дополнительным материалом. Самостоятельно составляют уравнения
реакций. Сверяют свои ответы с записями на слайде №4 «Получение ортофосфорной
кислоты».
Химические свойства ортофосфорной кислоты. Учитель предлагает провести
исследовательскую работу в виде лабораторной работы.
Учащиеся работают в группах по 4 человека. Педагог напоминает технику
безопасности с помощью сигнальных схем. Каждой группе даны задания по
карточкам. На столах находятся необходимые реактивы для исследований.
Задания для групп:
1. С какими из веществ будет реагировать ортофосфорная кислота: даны металлы –
алюминий, медь. Проведите реакцию, запишите наблюдения, составьте
молекулярное, полное, сокращенное ионное уравнения.
Ответ: 2AI + 2 H3PO4 = 2 AI PO4 + 3 H2
2AI+3 + 6 H+ + 2 PO43- = 2 AIPO4 + 3H20
2. С какими из веществ будет реагировать ортофосфорная кислота: даны оксиды –
оксид меди, оксид ванадия. Проведите реакцию, запишите наблюдения, составьте
молекулярное, полное, сокращенное, ионное уравнения.
3 CuO + 2 H3 PO4 = Cu3(PO4)2 + 6 H2O
3 CuO + 6 H + 2 PO4 = Cu3(PO4)2 + 6 H2O
3. Определите, с какими из веществ будет реагировать ортофосфорная кислота: даны
вещества: гидроксид натрия, соляная кислота, лакмус.
6NaOH + 2H3pO4 = 2Na3PO4 + 6Н2О
6Na+ + 6OH- + 6H+ + 2PO43- == 6Na ++ 2PO43- + 6H2O
6OH- + 6H+= 6Н2О
3. Дана соль: карбонат натрия, прореагируйте ее с ортофосфорной кислотой,
запишите свои наблюдения. Составьте молекулярное, полное, сокращенное, ионное
уравнения.
3Na2CO3 + 2H3PO4 = 2Na3PO4 + 3CO2 + 3H2O
6Na ++ 3CO32- + 6H+ + 2PO43- = 6Na+ + 2PO43- +3CO2 + 3H2O
3CO32- + 6H+ = 3CO2 + 3H2O
4. Качественная реакция на фосфат – ион. Демонстрация слайда №5 «Качественная
реакция на фосфат - ион».
3AgNO3 + H3PO4 = Ag3PO4 + 3HNO3
Желтый
осадок
3Ag ++ 3NO3- + 3H ++ PO43- = Ag3PO4 + 3H+ + 3NO33Ag+ + PO43- = Ag3PO4
От каждой группы один учащейся делает запись уравнений на доске. Каждая группа
формулирует свой вывод по своему заданию. По окончанию лабораторных работ
учащиеся формулируют общий вывод: ортофосфорной кислоте характерны реакции
кислот; взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду
напряжений металлов до водорода, с вытеснением атома водорода. С основаниями, с
солями слабых кислот. Качественной реакцией является на фосфат – ион – ион
серебра, где выпадает желтый осадок.
Соли ортофосфорной кислоты.
Учитель демонстрирует модель структурной формулы ортофосфорной кислоты.
Замещает один атом водорода атомом натрия (закрывает атом водорода атомом
натрия). Предлагает записать молекулярную формулу дигидроортофосфата натрия,
далее гидроортофосфата натрия, ортофосфата натрия.
Применение солей ортофосфорной кислоты. Беседа учителя с учащимися по
слайду№6 Комментарии учителя. Мини – сообщение учащегося по теме:
«Экологические проблемы при использовании фосфорных удобрений». Работа по
слайду №7 «Применение ортофосфорной кислоты).
III.
Рефлексивно – оценочный этап. (Закрепление)
Обращение учителя к контрольным вопросам урока. Учащиеся отвечают на каждый
вопрос.
Экспресс задание: Подставить соответствующие формулы веществ в ячейки для
ответов:
PH3; К3Р; Р4 - Вещества, содержащие фосфор слайд №8, 9.
В конце урока подводятся итоги, выставляются оценки.
Используемые материалы:
Оборудование:
Компьютер
Проектор
Пластиковая доска
Химия общая и неорганическая содержит углубленный курс.
Компакт диск «Неорганическая химия».
Самодельная таблица «Структурная формула молекулы ортофосфорной кислоты».
Карточки с заданиями для групп в лабораторной работе.
Используемая литература:
Журнал «Химия в школе» №4 2003 г.
Учебник химии 10 кл. Гузей
Учебник химии 9 кл. Габриелян
Химическая энциклопедия
Способы получения фосфорной кислоты
Существуют два основных способа производства фосфорной кислоты:
термический и экстрационный. При окислении фосфора воздухом образуется
фосфорный ангидрид, который при взаимодействии с водой превращается в
фосфорную кислоту. Ее называют термической. Эту кислоту используют в
большой мере для получения фосфорнокислых солей и в меньшей – в
производстве концентрированных удобрений. Эти соли требуются в
различных отраслях промышленности – пищевой, сахарной, керамической,
стекольной, текстильной и др. Однако у термического метода есть
существенный недостаток – большие энергозатраты на электровозгонку
фосфора.
Производство экстракционной фосфорной кислоты в этом плане более
экономично. Кислоту получают воздействием серной кислоты на фосфаты с
отделением образующейся твердой фазы (сульфата кальция) от раствора
фосфорной кислоты:
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 = 5CaSO4 + 3H3PO4 + HF
Экстракционную фосфорную кислоту применяют главным образом в
производстве концентрированных удобрений. К сожалению, экстрационный
метод порождает ряд экологических проблем.
Экологические проблемы при использовании фосфорных
удобрений.
Фосфорные удобрения влияют на азотный обмен в растениях. Если
растения не получают фосфора , то они испытывают азотное
голодание. Однако избыточное количество удобрений может
послужить источником загрязнения объектом окружающей среды.
По сравнению с другими удобрениями фгофорные наиболее
загрязнены тяжелыми металлами, особенно радиоактивными (уран,
торий, радий) и редкоземельными. Их содержание зависит от
исходного сырья и способов переработки. Фосфорные удобрения
могут быть загрязнены и другими высокотоксичными элементами –
фтором и мышьяком. Например, фосфориты содержат около 3%
фтора, а с двойным суперфосфатом на 1 га пашни попадает до 300 г
мышьяка.
К сожалению, пока отсутствуют радикальные методы борьбы с
загрязнением окружающей среды азотными и фосфорными
удобрениями. Однако важно иметь в виду, что причины этого
загрязнения заключаются не в самом факте использования
удобрений, а в неправильном обращении с ними. Как показывает
мировая практика, отрицательные последствия обусловлены
главным образом ошибками, допускаемыми при их производстве,
хранении, транспортировке и применении (неправильный выбор
дозы, сроков и способов внесения).