Какими свойствами восстановительными или окислительными обладает фосфор

А) Характеристика фосфора.
1. Фосфор— элемент пятой группы и третьего периода, Z = 15,
Аr(Р) = 31.
Соответственно, атом фосфора содержит в ядре 15 протонов,
16 нейтронов и 15 электронов. Строение его электронной оболочки
можно отразить с помощью следующей схемы:
 
Атомы фосфора проявляют как окислительные свойства (принима-
ют недостающие для завершения внешнего уровня три электрона, получая при этом степень окисления -3, например, в соединениях с менее электроотрицательными элементами— металлами, водородом и т.п.) так и восстановительные свойства (отдают 3 или 5 электронов более электроотрицательным элементам — кислороду, галогенам и т.п., приобретая при этом степени окисления +3 и +5.)
Фосфор менее сильный окислитель, чем азот, но более сильный, чем мышьяк, что связано с ростом радиусов атомов от азота к мышьяку. По этой же причине восстановительные свойства, наоборот, усиливаются.
2.    Фосфор — простое вещество, типичный неметалл. Фосфору свойственно явление аллотропии. Например, существуют аллотропные модификации фосфора такие, как белый, красный и черный фосфор, которые обладают разными химическими и физическими свойствами.
3.     Неметаллические свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, но сильнее, чем у мышьяка (соседние элементы в группе).
4.    Неметаллические свойства фосфора выражены сильнее, чем у
кремния, но слабее, чем у серы (соседние элементы в периоде).
5.    Высший оксид фосфора имеет формулу Р2O5. Это кислотный оксид.
Он проявляет все типичные свойства кислотных оксидов. Так, например, при взаимодействии его с водой получается фосфорная кислота.
Р2O5 + 3Н2O => 2Н3РO4.
При взаимодействии его с основными оксидами и основаниями он
дает соли.
Р2O5 + 3MgO = Mg3(PO4)2; Р2O5 + 6КОН = 2К3РO4+ 3Н2O.
6.    Высший гидроксид фосфора— фосфорная кислота Н3РO4, рас-
твор которой проявляет все типичные свойства кислот: взаимодействие с основаниями и основными оксидами:
Н3РO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3Н2O. 2Н3РO4 + 3СаО = Са,(РO4)2↓ + 3Н2O.
7. Фосфор образует летучее соединение Н3Р — фосфин.
 
Б) Характеристика калия.
1.     Калий имеет порядковый номер 19, Z = 19 и относительную атомную массу Аr(К) = 39. Соответственно заряд ядра его атома +19 (равен числу протонов). Следовательно, число нейтронов в ядре равно 20. Так как атом электронейтрален, то число электронов, содержащихся в атоме калия, тоже равно 19. Элемент калий находится в четвертом периоде периодической системы, значит, все электроны располагаются на четырех энергетических уровнях. Таким образом, строение атома калия записывается так:
 
Исходя из строения атома, можно предсказать степень окисления
калия в его соединениях. Так как в химических реакциях атом калия отдает один внешний электрон, проявляя восстановительные свойства, следовательно, он приобретает степень окисления +1.
Восстановительные свойства у калия выражены сильнее, чем у на-
трия, но слабее, чем у рубидия, что связано с ростом радиусов от Na к Rb.
2.     Калий— простое вещество, для него характерна металлическая
кристаллическая решетка и металлическая химическая связь, а отсюда — и все типичные для металлов свойства.
3.     Металлические свойства у калия выражены сильнее, чем у на-
трия, но слабее, чем у рубидия, т.к. атом калия легче отдает электрон, чем атом натрия, но труднее, чем атом рубидия.
4.     Металлические свойства у калия выражены сильнее, чем у кальция, т.к. один электрон атома калия легче оторвать, чем два электрона
атома кальция.
5.     Оксид калия К2O является основным оксидом и проявляет все типичные свойства основных оксидов. Взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами.
К2O + 2НСl = 2КСl +Н2O;                К2O + SO3 = K2SO4.
6.     В качестве гидроксида калию соответствует основание (щелочь) КОН, которое проявляет все характерные свойства оснований: взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами.
KOH+HNO3 = KNO3+H2O;          2KOH+N2O5 = 2KNO3+H2O.
7.     Летучего водородного соединения калий не образует, а образует гидрид калия КН.
 
 
            

Цель урока: Определить положение фосфора в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, рассмотреть строение атома фосфора, физические и химические свойства, области применения фосфора.

Задачи урока:

Образовательные:

• Рассмотреть строение атома фосфора согласно его положение в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, аллотропные модификации фосфора.
• Изучить физические и химические свойства фосфора, нахождение в природе, его области применения.
• Продолжить формирование умения учащихся работать с периодической системой химических элементов Д.И.Менделеева.
• Совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций.

Развивающие:

• Развивать память и внимание учащихся.
• Формировать положительную мотивацию на изучение предмета химии.
• Учить применять имеющиеся знания в новой ситуации.

Воспитательные:

• Показать значимость химических знаний для современного человека.

Оборудование: ПСХЭ, компьютер, мультимедийный проектор, электронное пособие «Видеодемонстрации».

Тип урока:
Комбинированный. Урок изучения нового материала.

Формы организации учебной деятельности:

• самостоятельная работа с текстом учебника;
• фронтальная;
• сообщения учащихся (индивидуальная);
• работа в группах.

Методы обучения. Методы организации учебной деятельности:

• словесные (эвристическая беседа),
• наглядные (коллекция, видеофрагмент)на основе познавательной деятельности,
• частично-поисковый.

Педагогические приемы:

• учебно-организационные (определение цели и задачи урока, создание благоприятных условий деятельности);
• учебно-информационные (беседа, постановка проблемы, ее обсуждение, работа с учебником, наблюдение);
•  учебно-интеллектуальные (восприятие, осмысление, запоминание информации, решение проблемных задач, мотивация деятельности).

Ход урока

I. Организационный момент

психологический настрой учащихся, проверка готовности к уроку.

II. Актуализация знаний

(слайд 2.)

Мы продолжаем изучение отдельных элементов периодической системы Менделеева. Сегодня на уроке речь пойдет о химическом элементе, участвующем в детективной истории, отрывок из которой я вам сейчас прочту.

Да! Это была собака, огромная, черная, как смоль. Но такой собаки еще никто из нас, смертных, не видывал. Из ее отверстой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку переливался мерцающий огонь. Ни в чьем воспаленном мозгу не могло возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана… Страшный пес, величиной с молодую львицу. Его огромная пасть все еще светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. Фосфор, – сказал я”.

Артур Конан-Дойл. “Собака Баскервилей”

Узнали? Что же это за произведение? (Ответ детей)

Да, вы правы. Это отрывок из произведения Артура Конан Дойля “Собака Баскервилей». Назовите химический элемент, который замешан в этой истории. Предлагает ученикам ответить на вопрос: «А могла ли существовать такая собака или это вымысел А.Конан-Дойля?» Чтобы правильно ответить на этот вопрос предлагает ученикам более подробно изучить элемент и простое вещество «фосфор».

Называет тему урока «Фосфор и его соединения».

Откройте тетради и запишите тему урока. «Фосфор и его соединения».

Цель урока: получить знания о о химическом элементе, простом веществе фосфоре, его аллотропных модификациях, химических свойствах, применении и значении фосфора в природе и жизни человека.

3. Изучение нового материала

1. Положение фосфора в периодической системе химических элементов (слайд 1, 2)

Задание: Используя периодическую систему химических элементов, дайте характеристику химическим элементам фосфора и азота.

• Вариант 1 – положение в ПСХЭ и строение атома азота.
• Вариант 2 – положение в ПСХЭ и строение атома фосфора.

1. Найдите черты сходства, различия между строением атома азота и фосфора (табл.1 стр.4-5)

Вывод: Оба элемента находятся в главной подгруппе V группы ПСХЭ, на последнем энергетическом уровне по 5 электронов, имеют одинаковые значения низших степеней окисления
 
-3 (если проявляют окислительные свойства, например, с металлами, водородом) и +5 в кислородсодержащих соединениях.

2. Определите степени окисления фосфора в следующих соединениях:

PH3; Ca3P2; P; P2O3; P2O5; H3PO3; H3PO4

1) Какие соединения фосфора наиболее устойчивы? С какой степенью окисления?

2) Какими свойствами – восстановительными или окислительными – обладает фосфор? Почему?

2. Открытие фосфора – сообщение учащейся

ВЫСТУПЛЕНИЕ УЧАЩЕГОСЯ № 1 «История открытия фосфора»

Из всех древних элементов только фосфор имеет точную дату открытия – 1669 год.

В поисках эликсира молодости и попытках получения золота алхимик XVII столетия Геннинг Бранд из Гамбурга пытался изготовить “философский камень”. Для этой цели он собрал около тонны мочи из солдатских казарм и выпаривал ее до образования сиропообразной жидкости. Эту жидкость он подверг сильному прокаливанию в смеси с песком и древесным углем без доступа воздуха.

В результате Бранд получил вещество, обладающее необыкновенными свойствами: оно светилось в темноте.

Интерес к новому веществу был огромный, и Бранд надеялся извлечь из своего открытия изрядную прибыль: недаром он был в прошлом гамбургским купцом. Сохраняя способ изготовления в строжайшей тайне, Бранд показывал новое вещество за деньги. А желающим продавал его небольшими порциями только за чистое золото. Спустя некоторое время Бранд продал также и секрет изготовления фосфора дрезденскому химику Крафту, который, подобно Бранду, стал ездить по дворцам влиятельных особ, показывая фосфор за деньги, наживая огромное состояние.

Конец «философскому бизнесу» положил английский химик Роберт Бойль, который в 1680 году опубликовал в научном журнале более простую и доступную методику получения фосфора.

Наименование элемента происходит от греческих слов «фос» – свет и «форос», – несущий.

В России термин фосфор введен в 1746 году Михаилом Васильевичем Ломоносовым.

4. Физические свойства

Речь мы поведем о фосфоре как о простом веществе. Необычное светящееся вещество – белый фосфор. Кроме белого, есть еще красный фосфор. Ребята, как называется явление существования нескольких простых веществ, образованных одним химическим элементом?

УЧАЩИЕСЯ: Аллотропия.

УЧИТЕЛЬ: А как в таком случае вы назовете вещества белый фосфор и красный фосфор?

УЧАЩИЕСЯ: Аллотропными модификациями фосфора.

УЧИТЕЛЬ: Я предлагаю вам самостоятельно заполнить таблицу, лежащую у вас на столе и сравнить физические свойства аллотропных видоизменений фосфора.

А поможет вам выполнить это задание параграф учебника. Сравните физические свойства аллотропных видоизменений фосфора – самостоятельная работа в парах (2.5 мин)

Аллотропные модификации.

Индивидуальная работа учащихся с учебником (стр. 159-160)
 
Задание: дайте характеристику:

1 ряд – белому фосфору

2 ряд – красному фосфор

По следующему плану: Аллотропныемодификации

Обмен полученной информацией и обсуждение.

Сходны или различны свойства белого и красного фосфора?

Ребята, вы видите, что свойства белого, красного различны, хотя они образованы одним химическим элементом. Как вы думаете, почему различны их свойства?

УЧИТЕЛЬ: Правильно. Различие заключается в строении этих веществ.

А знаете ли вы что, кроме упомянутых белого и красного существует еще и черный фосфор. Это тоже аллотропная модификация фосфора. По внешнему виду похож на графит, но является полупроводником, а при повышенном давлении проводит ток как метал. Черный фосфор – имеет слоистую атомную кристаллическую решетку. В то время, как белый и красный фосфор обладают изоляционными свойствами. Не ядовит. Черный фосфор – это наименее активная аллотропная модификация фосфора.

5. Химические свойства

Фосфор часто называют многоликим элементом. Не только из-за аллотропных видоизменений, но и благодаря химическим свойствам. Этот элемент может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

1) Взаимодействие фосфора с простыми веществами:

А) с металлами, образуя фосфиды.

Например, взаимодействие белого фосфора с кальцием.(видеофрагмент)

1. Задание: Запишите уравнение реакции, составьте уравнение электронного баланса. Взаимодействует с металлами с образованием фосфидов: (окислитель)

2Р + 3Са = Ca3P2 (фосфид кальция)

Б) Взаимодействие фосфора с неметаллами.

Например: Взаимодействие фосфора и кислорода (видеофрагмент горение белого фосфора). Как горит фосфор на воздухе и в кислороде?

 Горит в кислороде и на воздухе с образованием оксида фосфора (V): (восстановитель)

Задание: Запишите уравнения реакции, составьте уравнение электронного баланса.

 4Р + 5О2 = 2 Р2О5

Формулирование решения исходной задачи.

– Ребята, давайте вернемся к произведению писателя Артура Конан-Дойла «Собака Баскервилей». Сейчас самый подходящий момент обратиться к проблеме, поставленной в начале урока: прав ли был А.Конан-Дойл в описании собаки Баскервилей? Не допустил ли он химической ошибки в своем произведении?

Ученики находят ошибку и дают объяснение.

Ошибка в тексте

Белый фосфор действительно светится в темноте, что объясняется окислением его паров кислородом воздуха. Мелкодисперсный фосфор на воздухе самовоспламеняется. Белый фосфор – сильнодействующий яд (0,1 г – смертельная доза). Из его свойств следует, что если бы и удалось каким-то образом «расписать» не только собаку снаружи, но и ее пасть, то она быстро погибла бы от отравления, а ее труп превратился в костер.

В) Взаимодействие фосфора со сложными веществами (хлоратом калия) (слайд 18)

В смеси с бертолетовой солью от удара взрывается, воспламеняется.

5KClO3 + 6P = 3Р2О5 + 5KCl

Такая реакция происходит, когда мы зажигаем спички. В головке спичек содержится бертолетова соль, в намазке шкурки – красный фосфор.

6. Соединения фосфора

РН3 – фосфин. Бесцветный ядовитый газ с запахом гнилой рыбы, легко самовоспламеняется на воздухе. Образуется при гидролизе фосфидов:

Mg3P2 + 6 H2O = 3 Mg(OH)2 + 2 PH3 ↑

Ca3P2+6HCI= 3CaCI2+2PH3↑

1. Задание. Прочитайте в § 28 п. 3, с. 160 – 161 «Соединения фосфора».

Ответьте на вопросы:

2. Какими физическими свойствами обладает оксид фосфора(V)? Кислотные или основные свойства проявляет Р2О5?

Р2О5 – оксид фосфора (V). Белый гигроскопичный порошок, хорошо растворяется в воде, является кислотным оксидом, образует несколько кислот.

3. Запишите уравнения реакций взаимодействия оксида фосфора(V):

а) с CaО;

б) с H22O;

в) с Ca(OH)2.

4. Какая кислота соответствует оксиду Р2О5?

Р2О5 +3Н2О(гор) = 2Н3РО4

Н3РО4 – ортофосфорная кислота. Охарактеризуйте ее физические свойства. Твердое кристаллическое вещество белого или прозрачного цвета, не ядовита, кислота средней силы, хорошо растворима в воде.

5. Почему ортофосфорная кислота образует три ряда солей? Приведите примеры этих солей.

Соли. Средние – фосфаты Na3PO4; Кислые – гидрофосфаты Na2HPO4; дигидрофосфаты NaH2PO4

Реагирует со щелочами, основными оксидами, солями.

ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Реагирует ли фосфорная кислота с металлами? Почему?

Назовите качественный реактив на Н3РО4 и ее соли. Запишите уравнение соответствующей химической реакции в молекулярном и ионном видах.
 
Качественная реакция на фосфат-ион.

1. В каком виде фосфор встречается в природе? (стр.161)

2. «Получение фосфора»: УПР.4, СТР.163

Свободный фосфор получают в электрических печах без доступа воздуха из ортофосфата кальция, смешивая с песком и углем. Процесс проходит в две стадии. Мы запишем суммарное уравнение процесса и уравняем его с помощью электронного баланса:

Са3(РО4)2 + 3SiО2 + 5СО t = 3CаSiО3 +2Р + 5СО

Цели. Самостоятельно изучить биологическое значение фосфора.

Задание

1. Прочитайте в § 28 п. 4 и 5, с. 161 – 162 «Биологическое значение фосфора».

2. Ответьте на вопросы:

1) В каких тканях организма человека химического элемента фосфора содержится больше всего?

2) В состав каких органических веществ входит химический элемент фосфор? Какова роль этих органических веществ в жизнедеятельности человека?

3) Где применяется фосфор и его соединения? (стр.162-163)

7. Закрепление изученного материала (фронтальный опрос)

Тест по теме «Фосфор»

Часть А. Вариант 1

1. В каком из перечисленных соединениях степень окисления фосфора равны +3

А. Р2О5

Б. NaPO3

В. Na3PO4

Г. РСl3

2. Какое из перечисленных веществ взаимодействует с оксидом фосфора (V)

А. оксид серы (IV)

Б. гидроксид натрия

В. Кислород

Г. серная кислота

3. В каком году был открыт фосфор

А. 1996

Б. 1969

В. 1669

Г. 1696

4. Составьте уравнение реакции горения фосфора. Коэффициент перед формулой восстановителя равен

А. 1

Б. 2

В. 5

Г. 4

5. Определите число протонов и нейтронов в ядре атома фосфора

 А. р15 и n16

Б. р31 и n15

В. р16 и n31

Г. р16 и n6

Часть В.

1. Установите соответствие между названием соли и ее формулой. Ответ дайте в виде последовательности цифр, соответствующих буквам по алфавиту.

Тест по теме «Фосфор»

Часть А. Вариант 2

1. Степень окисления фосфора не может быть рана

А. -4

Б. +3

В. +5

Г. 0

2. Какое из перечисленных веществ не взаимодействует с оксидом фосфора (V)

А. оксид углерода (IV)

Б. оксид кальция

В. гидроксид натрия

Г. вода

3. Кем был открыт фосфор

А. Лавуазье

Б. Велером

В. Ломоносовым

Г. Брандом

4. Составьте уравнение реакции фосфора с кальцием. Коэффициент перед формулой окислителя равен

А. 1

Б. 2

В. 5

Г. 4

5. Охарактеризуйте оксид фосфора (V)

А. ядовитый газ

Б. основный оксид

В. кислотный оксид

Г. твердое вещество

Часть В

1. Установите соответствие между названием соли и ее формулой. Ответ дайте в виде последовательности цифр, соответствующих буквам по алфавиту.

8. Рефлексивно-оценочный этап

УЧИТЕЛЬ: Ребята, давайте поделимся своими впечатлениями по уроку.

• я знал…
• я хотел узнать…
• я узнал…

 Выставляем оценки за работу на уроке.

9. Домашнее задание

§ 28 упр.

Приложение