"Фосфор и его соединения" Симаковой Ирины, 10 класс.

ПРЕЗИНТАЦИЯ ПО ХИМИИ
НА ТЕМУ: «ФОСФОР И ЕГО
СОЕДИНЕНИЯ»
Ученицы 10 «А» класса
Мещовской средней школы
Симаковой Ирины
Учитель информатики:
Умнова Т.С.
Учитель химии:
Титкова Н.В.
1
ФОСФОР (лат. Phosphorus) Р – химический элемент
V группы периодической системы Менделеева:
атомный номер 15, атомная масса 30,973762(4).
В 1699 г. гамбургский алхимик Х. Бранд в
поисках «Философского камня», якобы
способного превратить неблагородные
металлы в золото, при выпаривании мочи
с углём и песком выделил белое
воскообразное вещество, способное
светиться.
Название «фосфор» происходит от греч. «phos» - свет и
«phoros» - несущий. В России термин «фосфор» введён в 1746 г.
М. В. Ломоносовым.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Фосфор в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Соединения фосфора
3
Фосфор относится к числу
распространённых элементов.
Общее содержание в земной
коре составляет около 0,08%. АПАТИТ
Вследствие лёгкой
окисляемости фосфор в
природе встречается только в
виде соединений. Главными
минералами фосфора
являются фосфориты и
БИРЮЗА
апатиты, из последних
наиболее распространённых
фторапатит
3Ca3(РО)4 .СаF2.
МЕТЕОРИТ
…Фосфор – необходимый элемент живых организмов. Он
присутствует в костях, мышцах, в мозговой ткани и нервах.
В организме взрослого человека содержится в среднем около
4,5 кг. Фосфора, в основном в соединении с кальцием. Фосфор
содержится так же в растениях. Природный фосфор состоит
лишь из одного стабильного изотопа 31Р. В наши дни известно
шесть радиоактивных изотопов фосфора. Фосфориты широко
распространены на Урале, в Поволжье, Сибири, Казахстане,
Эстонии, Беларуси. Самые большие залежи апатитов
находятся на Кольском полуострове…
5
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Фосфор в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Соединения фосфора
6
Энергия
Относите Радиус
ионизации льная
атома,
атома ,эВ электро- нм
отрицательность
10,5
2,1
0,13
Степень
окисления в
соединениях
+5,+4,+3,+1,
-3,-2
t плавления
t кипения
44
280
(белый (белый
фосфор) Фосфор)
Фосфор имеет несколько аллотропных модификаций –
белый, красный, чёрный, коричневый, фиолетовый фосфор
и др. Первые три из названых наиболее изучены…
7
Белый фосфор
Получается при конденсации паров. Состоит из
молекул P4. Мягкое, бесцветное вещество, ядовит,
имеет чесночный запах, растворим в сероуглероде
(CS2), летуч. Очень реакционноспособен,
окисляется на воздухе (при этом
самовоспламеняется), в темноте светится.
Чёрный фосфор
Полимерное вещество с металлическим
блеском, похож на графит, без запаха, жирный
на ощупь. Нерастворим в воде и в органических
растворителях. Атомная кристаллическая
решётка, полупроводник. t°кип.= 453°С
(возгонка), t°пл.= 1000°C (при p=1,8 • 109 Па),
устойчив.
8
Красный фосфор.
Без запаха, цвет краснобурый, не ядовит.
Атомная
кристаллическая
решётка очень сложная,
Горение
красного
фосфора
обычно аморфен.
Нерастворим в воде и в
органических
растворителях.
Устойчив. В темноте не
светится. Физические
свойства зависят от
Красный фосфор
способа получения.
9
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Фосфор в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Соединения фосфора
10
Фосфор получают из
измельчённых фосфоритов и
апатитов, последнее
смешивают с углём и песком
и прокаливают в печах при
15000С:
2Са3(РО4)2 + 10С+ 6SiО2 =
6СаSiО3 + Р4 + 10СО
Фосфор выделяется в виде
паров, которые
конденсируются в приёмнике
под водой, при этом
образуется белый фосфор.
При нагревании до 250-3000С
без доступа воздуха белый
фосфор превращается в
красный.
11
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Фосфор в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Соединения фосфора
12
1. Реакции с кислородом:
4P0 + 5O2 = 2P2 + 5O5
(при недостатке кислорода: 4P0 + 3O2 = 2P2+3O3)
2. С галогенами и серой:
2P + 3Cl2 = 2PCl3
2P + 5Cl2 = 2PCl5
2P + 5S = P2S5
галогениды фосфора легко разлагаются водой,
например:
PCl3 + 3H2O = H3PO3 + 3HCl
PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl
13
3. С азотной кислотой:
3P0 + 5HN+5O3 + 2H2O = 3H3P+5O4 + 5N+2O
4.
С металлами образует фосфиды, в которых
фосфор проявляет степень окисления - 3:
2P0 + 3Mg = Mg3P2-3
фосфид магния легко разлагается водой
g3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3 (фосфин)
3Li + P = Li3P-3
5. Со щелочью:
4P + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2
14
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Фосфор в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Соединения фосфора
15
Красный фосфор применяется для изготовления
спичек. Он входит в состав смеси, наносимой на
боковую поверхность спичечного коробка. Основным
компонентом состава головки спички является
бертолетова соль КСlО3
От трения головки спички о намазку коробка
частицы фосфора на воздухе
воспламеняются. В результате реакции
окисления фосфора выделяется тепло,
приводящее к разложению бертолетовой
соли:
2КСlО3 = 2КСl + 3О2
Образующийся кислород способствует
воспламенению головки…
16
…Фосфор используют в металлургии. Он
применяется для поучения проводников и
входит в состав некоторых металлических
материалов, например оловянных бронз.
Белый фосфор используют для создания
дымовых завес, так как при его горении
образуется белый дым.
Так же фосфор
используется для
изготовления
светящихся игрушек и
др.
17
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Фосфор в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Соединения фосфора
18
I
III
VI
VIII
IX
V
II
IV
VII
19
РН3 – соединение фосфора с водородом – бесцветный газ с резким
неприятным чесночным запахом, хорошо растворимый в воде
(химически с ней не взаимодействует), очень ядовит. На воздухе
чистый и сухой фосфин загорается при нагревании выше 1001400С. Если фосфин содержит примеси дифосфина Р2Н4, он
самовоспламеняется на воздухе.
ПОЛУЧЕНИЕ:
Фосфиды щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются
водой и кислотами с образованием фосфина:
Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3
Ca3P32- + 6H2O = 3Ca(OH)2+ 2P-3H3
20
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
1) Разлагается при нагревании:
2PH3 = 2P + 3H2
2)
Проявляет слабые основные свойства:
-
PH3 + HI = [PH4]+I
йодистый фосфоний менее устойчивый, чем
соли аммония.
21
III
VI
I
VIII
IX
V
II
IV
VII
22
Р4О6 - воскообразная кристаллическая масса,
плавящаяся при 22,50С и превращающаяся
при этом в бесцветную жидкость. Ядовит.
ПОЛУЧЕНИЕ:
Окисление фосфора при недостатке
кислорода:
4P + 3O2 = 2P2O3
23
1.
2.
Все свойства кислотных оксидов:
P2O3 + 3H2O = 2H3PO3
Сильный восстановитель.
24
III
VI
VIII
V
I
II
IX
IV
VII
25
Р4О10- белый кристаллический
порошок. Температура
возгонки 360С. Имеет
несколько модификаций, одна
из которых имеет состав Р4О10.
Кристаллическая решётка
этой модификации слагается
из молекул Р4О10, связанных
между собой слабыми
межмолекулярными силами,
легко разрывающимися при
нагревании.
Отсюда и летучесть этой
разновидности. Другие
модификации полимерны. Они
образованы бесконечными
слоями тетраэдров РО4.
ПОЛУЧЕНИЕ:
4P + 5O2 = 2P2O5
26
Все химические свойства
кислотных оксидов:
реагирует с водой,
основными оксидами и
щелочами
1)
P2O5 + H2O = 2HPO3
(метафосфорная кислота)
P2O5 + 2H2O = H4P2O7
(пирофосфорная кислота)
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
(ортофосфорная кислота)
2)
P2O5 + 3BaO = Ba3(PO4)2
3)
P2O5 + 6KOH = 2K3PO4+ 3H2O
27
VI
VIII
V
I
II
III
IX
IV
VII
28
Безводная фосфористая кислота
Н3РО4 образует кристаллы
плотностью 1,65 г/см3,
плавящееся при 740С.
ПОЛУЧЕНИЕ:
Фосфористую кислоту получают растворением в
воде оксида фосфора (III) или гидролизом хлорида
фосфора (III):
PCl3+ 3H2O = H3PO3+ 3HCl
29
1)
Водный раствор H3PO3 - двухосновная
кислота средней силы (соли – фосфиты):
H3PO3 + 2NaOH = Na2HPO3+ 2H2O
2)
При нагревании происходит превращение в
ортофосфорную кислоту и фосфин:
4H3PO3 = 3H3PO4+ PH3
3) Восстановительные свойства:
H3PO3+ HgCl2+ H2O = H3PO4 + Hg + 2HCl
30
VI
VIII
I
IV
V
II
III
IX
VII
31
Безводная фосфорная кислота представляет собой светлые
прозрачные кристаллы, при комнатной температуре
расплывающиеся на воздухе. Температура плавления
42,350С. С водой ортофосфорная кислота образует растворы
любых концентраций.
ПОЛУЧЕНИЕ:
1) P2O5+ 3H2O = 2H3PO4
2) Промышленный способ:
Ca3(PO4)2 (твердый) + 3H2SO4(конц.) = 2H3PO4+ 3CaSO4¯
3) 3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4 + 5NO
32
Для ортофосфорной кислоты
характерны все свойства кислот
– неокислителей. При нагревании
она превращается в
пирофосфорную кислоту.
2H3PO4 = H4P2O7 + H2O
Качественная реакция на
обнаружение в растворе
анионов PO433Ag+ + PO43- = Ag3PO4¯
(ярко-желтый осадок)
ДИССОЦИАЦИЯ:
H3PO4 = 3H+ + PO43H3PO4+ 3H2O = 3H3O+ + PO4 3H3PO4 = H+ + H2PO4H2PO4- = H+ + HPO42HPO42- = H+ + PO4333
VI
VIII
I
IV
II
III
IX
V
VII
34
При обезвоживании пирофосфорной кислоты
или при взаимодействии оксида фосфора (V)
с малым количеством воды образуются
метафосфорные кислоты (НРО3)n, где n от 3
до 8. Полимерные метафорные кислоты
представляют собой прозрачную твёрдую
стекловидную массу, хорошо растворимую в
воде. (НРО3)n – кислоты средней силы.
35
Для полифосфорных кислот характерно наличие
нескольких атомов фосфора, связанных в линейную
цепочку через кислородные мостики.
Примеры надкислот: Дополнительная информация:
Чтобы отличить фосфорную кислоту от
мета- и дифосфорной, пользуются реакцией
их солей с азотнокислым серебром AgNO3. В
присутствии аниона фосфорной кислоты
образуется жёлтый осадок Ag3PO4, в
присутствии аниона мета- и дифосфорной
кислот – белые осадки AgPO3 иAgP2O7
соответственно.
Аналогичной реакцией на ион (PO4)3- является образование ярко-жёлтого
осадка молибденофосфата аммония:
H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3=(NH4)3PMo12O40.6H2O + 21NH4NO3 + 6H2O
36
VIII
I
IV
II
V
III
IX
VI
VII
37
Фосфор входит в состав многих органических
соединений в растениях. Фосфорное питание
регулирует рост и развитие растений.
ФОСФОРИТНАЯ МУКА
Мелкий серый порошок. Содержит
18-26% Р2О5.
Получается при измельчении
фосфоритов Са3(РО4)2.
Фосфоритная мука может
усваиваться только на
подзолистых и торфяных почвах,
содержащих органические кислоты.
38
VIII
I
IV
II
V
III
IX
VI
VII
39
ПРЕЦИПИТАТ:
Содержит 35-40% Р2О5.
Получается при нейтрализации фосфорной кислоты
раствором гидроксида кальция:
Н3РО4 + Са(ОН)2 = СаНРО4 . 2Н2О
Применяется на кислых почвах.
КОСТНАЯ МУКА:
Получается при обработке костей домашних животных ,
содержит Са3(РО4)2
АММОФОС:
Сложное удобрение, содержащее азот (до 15% N) и фосфор
(до 50% Р2О5) в виде NН4Н2РО4 и (NН4)2НРО4.
Получается при нейтрализации фосфорной кислоты
аммиаком.
40
I
IV
VII
II
V
III
IX
VI
VIII
41
ПРОСТОЙ СУПЕРФОСФАТ:
Серый мелкозернистый порошок. Содержит до
20 % Р2О5.
Получается при взаимодействии природного
фосфата с серной кислотой:
Са3(РО4)2 + 2Н2SО4 = Са(Н2РО4)2 + 2СаSО4
В этом случае получается смесь солей, которая
ПРОСТОЙ
хорошо усваивается растениями на любой
СУПЕРФОСФАТ
почве.
ДВОЙНОЙ СУПЕРФОСФАТ:
Цвет и внешний вид сходен с простым
суперфосфатом. Получается при действии на
природный фосфат фосфорной кислоты:
Са3(РО4)2 +4 Н3РО4 = 3Са(Н2РО4)2
По сравнению с простым суперфосфатом он не
ДВОЙНОЙ
содержит СаSО4 и является значительно более
СУПЕРФОСФАТ
концентрированным удобрением (содержит до 50 %
42
Р2О5)
43