Урок по химии в 9 классе по теме «Фосфор и его соединения» Цель урока: рассмотреть соединения фосфора, значение фосфора. Задачи: 1. Образовательные: способствовать формированию у учащихся представления о фосфоре как о наиболее активном неметалле; повторить и закрепить понятие аллотропии, умение расставлять коэффициенты методом электронного баланса. 2. Развивающие: содействовать развитию у учащихся исследовательских умений в процессе обучения в сотрудничестве, развивать познавательный интерес, используя в содержании урока элементов новизны знаний и умений, устанавливая причинно-следственные связи. 3. Воспитательные: способствовать созданию условий для самореализации личности, для взаимопомощи и индивидуальной ответственности каждого в группе, поддерживать интерес к изучению химии через самостоятельную работу, воспитывать сотрудничество, продолжить формирование культуры общения и коммуникативных умений учащихся. Тип урока: интегрированный урок (химия + биология) Дидактические и материальные оснащения: интерактивная доска, мультимедейный проектор, компьютерная презентация по теме «Фосфор и его соединения» Ход урока. Здравствуйте ребята, тема нашего сегодняшнего урока «Фосфор и его соединения» Первое что мы рассмотрим СОЕДИНЕНЕНИЕ ФОСФОРА В СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ -3 т.е. фосфин Фосфин – фосфористый водород, ядовитый газ с чесночным запахом Это вещество образуется при гниении отмерших растительных и животных организмов. Подобные огни наблюдал немецкий астроном Ф.В.Бессель, изучал киевский профессор Кнорре, австрийский исследователь Лист. Обратите внимание, что с водородом фосфор непосредственно не реагирует. Способы получения фосфина 1)В лаборатории фосфин получают водным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов. (не солеобразные!) Например, фосфин образуется при водном гидролизе фосфида кальция: (это аналог аммиака) Ca3P2 + 6H2O → 3Са(ОН)2 + 2PH3 ВИДЕО 2)Или при кислотном гидролизе, например, фосфида магния в соляной кислоте: Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3↑ 3)Еще один лабораторный способ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах. Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия с образованием гипофосфита калия и фосфина: 4P + 3KOH + 3H2O → 3KH2PO2 + PH3↑ Химические свойства фосфина 1. В водном растворе фосфин проявляет очень слабые основные свойства (за счет неподеленной электронной пары), поэтому он практически не реагирует с кислотами. Основные свойства фосфина гораздо слабее основных свойств аммиака. Проявляются при взаимодействии с безводными кислотами. Например, фосфин реагирует с йодоводородной кислотой: PH3 + HI → PH4I Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются. 2. Фосфин PH3 – сильный восстановитель за счет фосфора в степени окисления -3. На воздухе самопроизвольно самовоспламеняется: 2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O Поэтому огни на болотах и свежих могилах – это не выдумка. В теплые темные ночи на свежих могилах наблюдаются бледно – голубоватые огоньки – «горит» фосфин. Это является причиной редкого природного явления – «блуждающих огней», породивших суеверные рассказы о душах умерших, вышедших из могил. Оксид фосфора (V) Оксид фосфора (V) P2O5 – белый порошок, является кислотным оксидом, растворим в воде. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей). Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода. 4P + 5O2 → 2P2O5 Химические свойства. 1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует (лишает воды) до ангидридов неорганические и органические кислоты. Например, оксид фосфора (V) дегидратирует(лишает воды) серную, азотную и уксусную кислоты: P2O5 + H2SO4 → 2HPO3 + SO3 P2O5 + 2HNO3 → 2HPO3 + N2O5 P2O5 + 2CH3COOH → 2HPO3 + (CH3CO)2O - Ребята, предлагаю вам написать реакции P2O5 - с одной из предложенных кислот - с водой до образования метафосфорной кислоты - с основанием - с основным оксидом ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ P2O5 C ВОДОЙ (ВИДЕО) Р2О5 – применяют как осушающее или водопоглощающее средство. Многие органические вещества обугливаются при воздействии Р2О5 . При попадании на кожу может вызвать сильные ожоги. Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: орто-фосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7. Н3РО4 – нелетучее, твердое, бесцветное кристаллическое вещество, растворима в воде. При комнатной температуре 100% - ная фосфорная кислота может существовать как льдоподобное вещество (так называемая ледяная фосфорная кислота). Обратите внимание,что эта кислота 3-х основная. Способы получения Наибольшее практическое значение из фосфорных кислот имеет орто-фосфорная кислота. 1. Получить орто-фосфорную кислоту можно взаимодействием оксида фосфора (V) с водой: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 2.Промышленный способ получения фосфорной кислоты обработка фосфорита концентрированной серной кислотой: Ca3(PO4)2(тв) + 3H2SO4(конц) → 2H3PO4 + 3CaSO4 3. Фосфорную кислоту также можно получить жестким окислением соединений фосфора в водном растворе в присутствии кислот. Например, концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты: 5HNO3 + P → H3PO4 + 5NO2↑ + H2O Химические свойства Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и третьей ступени слабая). 1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в водном растворе. H3PO4 ⇄ H+ + H2PO4– H2PO4– ⇄ H+ + HPO42– HPO42– ⇄ H+ + PO43– 2. Реагирует с металлами, расположенными в вытеснительном ряду до водорода: 6Nа+2Н3РО4 ———>2Nа3РО4+ЗН2 3. Реагирует с основными оксидами: ЗСаО+2Н3РО4 ———>Са3(РО4)2+ЗН2О 4. Реагирует с основаниями и аммиаком; если кислота взята в избытке, то образуются кислые соли: Н3РО4+3NaОН ———>Nа3РО4+ЗН2О Н3РО4+2NН3———>(NН4)2НРО4 Н3РО4+NаОН ———>NаН2РО4+Н2О 5. Реагирует с солями слабых кислот: 2Н3РО4+ЗNа2СО3 ——>2Nа3РО4+ЗСО2+ЗН2О 4. При нагревании H3PO4 до 200°С происходит отщепление от нее молекулы воды с образованием пирофосфорной кислоты H2P2O7: 2H3PO4 → H2P2O7 + H2O Соли фосфорной кислоты — фосфаты Как мы уже говорили H3PO4- 3-х основная кислота,у неё кроме средних солей (фосфаты) образуются кислые соли (гидрофосфаты и дигидрофосфаты) Кислые соли вы встречали когда изучали серную кислоту, сероводородную. В избытке многоосновных кислот образуются кислые соли! Получение 1.Качественная реакция на фосфаты — взаимодействие с нитратом серебра. При этом образуется желтый осадок фосфата серебра. Эта реакция с фосфорной кислотой не пойдёт. Почему? Потому что – H3PO4 как кислота средней силы по 3 ступени диссоциирует крайне незначительно, фосфат-ион не даёт. Поэтому чтобы увидеть жёлтый осадок фосфата серебра нужно взять фосфорную кислоту, слегка её подщелочить, т.е. перевести в фосфат, чтобы образовались фосфатионы и только потом добавлять нитрат серебра. (Эксперимент нужно проделывать заранее, иначе можно получить чёрный осадок оксида серебра-если щёлочь перебрали.) 2. Нерастворимые фосфаты растворяются под действием сильных кислот, либо под действием фосфорной кислоты. Например, фосфат кальция реагирует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата кальция: Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2 Фосфат кальция растворяется под действием серной кислоты: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 3. За счет фосфора со степенью окисления +5 фосфаты проявляют слабые окислительные свойства и могут взаимодействовать с восстановителями. Например, фосфат кальция при сплавлении реагирует с углеродом с образованием фосфида кальция и угарного газа: Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO Фосфат кальция также восстанавливается алюминием при сплавлении: 3Ca3(PO4)2 + 16Al → 3Ca3P2 + 8Al2O3 4. Гидрофосфаты могут взаимодействовать и с более сильными кислотами, и с щелочами. Под действием фосфорной кислоты гидрофосфаты переходят в дигидрофосфаты. Например, гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия: K2HPO4 + H3PO4 → 2KH2PO4 Под действием едкого кали гидрофосфат калия образует более среднюю соль — фосфат калия: K2HPO4 + KOH → K3PO4 + H2O 5. Дигидрофосфаты могут взаимодействовать с более сильными кислотами и щелочами, но не реагируют с фосфорной кислотой. Например, дигидрофосфат натрия взаимодействует с избытком гидроксида натрия с образованием фосфата: NaH2PO4 + 2NaOH → Na3PO4 + 2H2O Как же разлагается фосфорная кислота? При осторожном нагревании разлагается сначала до пирофосфорной кислоты, а затем до метафосфорной. Метафосфорная кислота далее в оксид фосфора не превращается! P2O5-гигроскопичное вещество, активно поглощающее воду, поэтому довести его до состояния без воды невозможно. Вывод:Соединения фосфора – обязательная составляющая растительных и животных организмов. В растениях фосфор накапливается в семенах и плодах; в организме человека и животных - в скелете, мышечной и нервной тканях.
