Учебно - методическая разработка к уроку химии для 9–го класса по теме «Фосфор и его свойства» (УМК Г.У. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. Химия-9 класс)
[pic]
Тема урока: «Фосфор и его свойства»
Цели урока:
Обучающие - рассмотреть положение элемента фосфора в ПСХЭ Д.И.Менделеева, строение атома; аллотропные видоизменения фосфора; физические и химические свойства; применение фосфора и его соединений человеком.
Развивающие – развивать критическое мышление через работу с учебным материалом, развивать информационную компетентность учащихся, развивать умение работать в группе;
развивать интеллектуальные и познавательные умения учащихся добывать самостоятельно знания, обобщать и делать выводы, фиксировать главное в свернутом виде. Продолжить формирование навыков самостоятельной работы с учебником, дополнительной литературой, сайтами Интернета.
Воспитательные – содействовать воспитанию организованности учащихся при решении проблемных вопросов, поддерживать дух толерантности, воспитывать умение уважать другое мнение, поддерживать других и быть к ним благожелательным.
Учащиеся должны знать: строение атома фосфора, физические и химические свойства аллотропных видоизменений фосфора, области применения.
Оборудование: периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, карточки с названиями станций, презентация, компьютер, медиапроектор, экран.
Лабораторное оборудование: фосфор( красный), куриные кости ( предварительно заготовленные и выдержанные в соляной кислоте), сосуд, заполненный кислородом, нитрат серебра, пробирки, спиртовка.
Тип учебного занятия: урок изучения нового материала и первичного закрепления полученных знаний
Форма урока: урок- презентация
Структура урока:
Стадия I. Вызов.
Изучение нового материала.
Мотивация. Учитель зачитывает отрывок из произведения К.Дойля « Собака Баскервилей» и показывает фрагмент из видеоролика. (Слайд 1)
«...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».
Узнали? Артур Конан-Дойл. «Собака Баскервилей».
Вот в какой скверной истории оказался замешан элемент № 15.
Автор произведения допустил серьезные ошибки и чтобы их найти давайте сначала изучим этот элемент.
Учитель. Тема нашего урока «Фосфор и его свойства». (Слайд 2)
Цель нашего урока: получить знания о химическом элементе, простом веществе фосфоре, его соединениях и изучить физические и химические свойства. (Слайд 3).
Девиз нашего урока «Фосфор-элемент жизни и мысли»
(академик А.Е.Ферсман) (Слайд 4)
Давайте посмотрим на фосфор глазами историка, геолога, физика, химика, биолога, медика; приятно удивиться: оказывается, вы знаете уже так много.
Для погружения в урок используем приём «Верите ли вы»? (Слайд 5)
Вопросы:
1) что химический знак фосфора Р (да)
2) что фосфор самый распространённый неметалл в земной коре (нет)
3) что фосфор имеет 5 валентных электронов (да)
4) что название «фосфор» переводится как «светоносный» (да)
5) что фосфор – необходимый элемент в питании растений (да).
Стадия II. Осмысление
В процессе работы на уроке вам нужно заполнить табличку «Знаю- хочу узнать - узнал» (работа над таблицей 5 минут).
Станция «Историческая» (Слайд 5)
Ученик 1. Открытие фосфора приписывается гамбургскому алхимику Х.Брандту. В поисках «филосовского камня», якобы способного превратить неблагородные металлы в золото, Брандт занимался перегонкой сухого остатка от выпаривания мочи. В приёмнике оказалось вещество, испускавшее голубоватый свет. Так, совершенно случайно, в 1669 году был открыт белый фосфор (Слайд 5) – вещество, вызывавшее свечение. Поначалу у Брандта не было сомнения, что свечение без огня мог дать лишь искомый «филосовский камень». Однако вскоре он понял, что никакими другими чудесными свойствами его находка не обладает, и продал секрет другому алхимику. Тот, в свою очередь, перепродал его третьему и т. д. Конец «филосовскому бизнесу» положил английский химик Р.Бойль (Слайд 6), который в 1680 году опубликовал в научном журнале более простую и доступную методику получения фосфора. В 1771 году шведский химик К.Шееле (Слайд 6) дал способ получения фосфора из костяной золы, применявшейся в промышленности вплоть до начала 20 века. Наименование элемента происходит от греческих слов «фос» - свет и «форос»,- несущий. Название «фосфоры» приписывают всем веществам, светящимся в темноте после предварительного облучения, а само явление холодного свечения называют фосфоресценция.
Станция «Общая и неорганическая химия» (Слайд 8).
Учитель. Охарактеризуйте фосфор как химический элемент по плану:
1. Порядковый номер, номер периода, группа, подгруппа;
2. Заряд ядра, электронная формула электронно-графическая формула;
3. Валентность, степень окисления.
4.Формулы соединений фосфора.
(Когда учащиеся ответят, с помощью медиапроектора на экран выводится правильный ответ) (Слайд 8-9).
Элемент VA группы имеет электронную формулу 1s22s22p63s23p3.
Фосфор – неметалл.
Наиболее характерные степени окисления: +5, +3, 0, -3.
Оксиды Р2О5 и Р2О3 имеют кислотные свойства.
Летучее водородное соединение – фосфин PH3
Учитель. Итак, мы передвигаемся к следующей станции геологической.
Станция «Геологическая» (Слайд 10).
Учитель. В каком виде химический элемент может находиться в природе? Запишите в тетрадь не менее 4 формул соединений фосфора.
Выступление учащегося- представителя геологической станции.
Ученик 2. Фосфор принадлежит к весьма распространённым в природе элементам. Он занимает 13 место среди всех элементов. Вследствие высокой химической активности фосфор в свободном состоянии в природе не встречается. Он содержится не менее чем в 190 минералах, из которых главнейшими являются апатиты и фосфориты. В 1926 году А.Е.Ферсманом и его сотрудниками были открыты огромные запасы апатитов на Кольском полуострове в Хибинах, где их залежы не имеют равных нигде в мире. Незадолго до войны было открыто очень крупное месторождение фосфоритов Кара-Тау в Казахстане.
Учитель. Следующая станция «Биологическая». Поднявшись на неё, вы узнаете о роли фосфора в жизни живых организмов.
Станция «Биологическая» (Слайд 11-16)
Вопрос : какие свойства придает фосфор костной ткани?
Ответ учащихся: твердость и прочность.
Лабораторный опыт: демонстрация куриных костей (куриная кость стала мягкой).
Обнаружение фосфатов в растворе (взаимодействие с нитратом серебра).
Вопрос: как вы думаете, почему кость стала мягкой и гибкой?
Ответ: неорганические вещества, в том числе и фосфор, перешли в раствор, а органические –придают гибкость.
Давайте проведем опыт по обнаружению фосфатов в растворе.
Обнаружить фосфаты в растворе можно с помощью качественной реакции- взаимодействие с раствором нитрата серебра, при этом образуется светло-желтый осадок.( Запишите реакцию)
Вывод: в состав костной ткани входит химический элемент фосфор в виде
иона PO4 3-
Ученик 3.( слайд 11-15)
Фосфор и здоровье человека(таблица «Содержание фосфора»)
Содержание фосфора в организме человека (масса тела 70 кг) составляет 780 г. Суточная доза для взрослых 1 г.
Биологическая роль
• Входит в состав скелета в виде ортофосфата Са3(Р04)2 и гидроксиапатита ЗСа3(Р04)2 • Са(ОН)2
• Входит в состав зубов в виде гидроксиапатита и фторапатита 3Са3(Р04)2 • CaF2.
• Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии.
• Необходим для нормальной мышечной и умственной деятельности. Академик А.Е.Ферсман назвал его «Элементом мысли».
Фосфор поступает в организм с пищей: рыбой, хлебом, молоком, сырами, мясом, бобовыми (горох, фасоль), овсяной, перловой, ячневой крупой. Обычно всасывается 50—90% фосфора, меньше — при употреблении растительных продуктов, т. к. в них он содержится в виде трудноусвояемой фитиновой кислоты. Для правильного питания очень важно его соотношение с кальцием. Оптимальным считается соотношение кальция и фосфора, равное 1:1,5.
Реакция организма на недостаток фосфора ( слайд16)
Развивается рахит, снижается умственная и мышечная деятельность.
Реакция организма на избыток фосфора.
Развивается мочекаменная болезнь. Р4 и многие соединения фосфора высокотоксичны. Летальная доза Р4 равна 60 мг. Большую опасность представляют ожоги, возникающие при горении фосфора, из-за выделения большого количества тепла при взаимодействии образующегося при горении P2Os с влагой кожи. Получившаяся фосфорная кислота Н3Р04 проникает в глубь соединительной ткани, что приводит к отеку из-за прилива внеклеточной жидкости.
Динамическая пауза или физкультминутка.
Учитель. И мы передвигаемся на следующую станцию нашей лестницы познания.
Станция «Литературная».
Ученик 4. «СВЕТЯЩИЙСЯ МОНАХ»
Из воспоминаний академика С. И. Вольфковича: «Фосфор получался в электрической печи, установленной в Московском университете на Моховой улице. Так как эти опыты проводились тогда в нашей стране впервые, я не предпринял тех предосторожностей, которые необходимы при работе с газообразным фосфором — ядовитым, самовоспламеняющимся и светящимся голубоватым цветом элементом. В течение многих часов работы у электропечи часть выделяющегося газообразного фосфора настолько пропитала мою одежду и даже ботинки, что, когда ночью я шел из университета по тёмным, не освещённым тогда улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое сияние, а из-под ботинок (при трении их о тротуар) высекались искры.
За мной каждый раз собиралась толпа, среди которой, несмотря на мои объяснения, немало было лиц, видевших во мне «новоявленного» представителя потустороннего мира. Вскоре среди жителей района Моховой и по всей Москве из уст в уста стали передаваться фантастические рассказы о «светящемся монахе»...
Учитель. А нас ждёт следующая станция.
Станция «Физическая» (Слайд 17-23).
Учитель. Фосфор – один из элементов, самых богатых аллотропными модификациями: белый, красный, чёрный, розовый, фиолетовый и другие.
Белый фосфор – кристаллическое вещество белого цвета. Его молекула состоит из 4 атомов, располагающихся по вершинам правильной пирамиды. Плотность 1, 83 г/см3 , 44,1º С, 280,5º С. Обладает высокой реакционной способностью, поэтому его обычно хранят под водой – он не растворяется в воде и не реагирует с ней. На воздухе самопроизвольно воспламеняется. Медленное окисление его паров сопровождается свечением. Чрезвычайно ядовит. Без доступа воздуха при 280-300º С переходит в красный фосфор.
Красный фосфор представляет собой аморфный порошок. Его плотность 1,3 г/см3 , 5,90º С. Он менее реакционноспособен, чем белый фосфор, его удобнее хранить, не ядовит.
При высоком давлении (12000 атм.) и 220º С из белого фосфора получают чёрный. Его плотность самая большая 2,7 г/см3 и наименее реакционноспособен. По внешнему виду и по внутреннему строению он похож на графит: кристалл построен из бесконечных слоёв атомов, его слои «гофрированы». При нормальных условиях чёрный фосфор ведёт себя как полупроводник, а при повышенном давлении проводит ток как металл (белый и красный фосфор – изоляторы).
Учитель. Мы продолжаем передвигаться.
Станция «Химическая» (Слайд 24)
Фосфор соединяется со многими простыми веществами – кислородом, галогенами, серой и некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства.
1. С кислородом.
При горении фосфора образуется белый густой дым. Белый фосфор самовоспламеняется на воздухе, а красный горит при поджигании.
Фосфор сгорает в кислороде ослепительно ярким пламенем.
4P + 5O2(избыток) → 2P2O5 (P4O10)
Р- восстановитель
Лабораторный опыт. ( Слайд 27)
2. С галогенами.
С элементами, обладающими большей, чем у фосфора, электроотрицатель-ностью, фосфор реагирует очень энергично.
Если в сосуд с хлором внести красный фосфор, то через несколько секунд он самовоспламеняется в хлоре. При этом обычно получается хлорид фосфора (III).
4P + 6Cl2(недостат) → 4PCl3 Р- восстановитель
4P + 10Cl2(избыток) → 4PCl5
3. Фосфор окисляет при нагревании почти все металлы, образуя фосфиды:
2P + 3Ca → Ca3P2 Р- окислитель
4. С водородом, при этом образуется фосфин:
2P + 3H2 → 2PH3 Р- окислитель
5. Взаимодействие фосфора с бертолетовой солью KClO3.
Данная смесь воспламеняется со взрывом даже при слабом трении или нажими. Эту химическую реакцию мы воспроизводим всякий раз, когда зажигаем спички. KClO3 в смеси с серой, в качестве горючего находится в головке спички, а красный фосфор- на боковой стенке коробка, об которую спичку чиркают.
6P + 5 KClO3 → 3P2O5 + 5KCl
P- восстановитель.
Учитель. А где находит применение фосфор? (выслушать ответы учащихся)
Поэтому следующая станция «Практическая», где мы узнаем о применении фосфора.
Станция «Практическая» (Слайд 31)
Ученик 5. Ежегодное производство фосфора велико. Большая часть его расходуется на получение термической фосфорной кислоты, из которой производят фосфорные удобрения. Довольно много фосфора перерабатывается в полифосфаты, применяемые в синтетических моющих средствах в качестве умягчителей воды. Ещё один важный потребитель фосфора – спичечное производство. Первые безопасные спички появились в конце 19 века в Швеции, поэтому их часто называли шведскими спичками.
[pic] [pic]
Во время первой и второй мировых войн белым фосфором снаряжали зажигательные бомбы и артиллерийские снаряды; кроме того, он использовался в специальных бомбах для образования дымовых завес.
В металлургии фосфор применяется как компонент некоторых сплавов (оловянные бронзы).
Фосфорорганические производные применяются как инсектициды (вещества, применяемые для борьбы с насекомыми) – хлорофос, тиофос, карбофос.
Стадия III. Рефлексия
Учитель. Вот и завершилось наше путешествие по лестнице познания. Давайте теперь мы ответим, где автор К.Дойль допустил ошибку при написании своего произведения « Собака Баскервилей»?
Людям свойственно ошибаться. Так, Конан Дойль ошибочно с точки зрения химии применил описание свойств фосфора в этом отрывке. На воздухе белый фосфор действительно светится в темноте и является ядом! Но уже при слабом нагревании, для чего достаточно простого трения, фосфор воспламеняется и сгорает, выделяя большое количество теплоты. Значит, если бы он покрывал шерсть собаки, то она получила бы ожоги от его воспламенения.
Поделитесь своими впечатлениями по уроку.
(работа с таблицей ЗХУ)
- я знал…
-я хотел узнать…
-я узнал…
Творческое задание. Составьте синквейн по нашей теме.
Фосфор
Белый, красный, черный.
Светится, воспламеняется, взаимодействует.
Содержится в костной ткани и других важнейших органических веществах.
Элемент жизни и мысли.
Оценки за работу на уроке.
Домашнее задание: §21, творческое задание: составить рекламный плакат по теме или создать буклет про фосфор по плану (см. приложение 3)
Приложение 1.
Таблица « Содержание фосфора в организме человека»
Костная ткань 1,4 кг
Мышечная ткань
130 г
Нервная ткань
12 г
Кровь
345 мг/л
Ежедневный прием с пищей
900-1900 мг
[pic]
Приложение 2.
Аллотропные видоизменения фосфора
Белый. Имеет молекулярную кристаллическую решётку, состоящую из молекул P4 в форме тетраэдра. Это легкоплавкое t(пл)=44,1ºС, t(кип)=275ºС, мягкое, бесцветное с желтоватым оттенком воскообразное с чесночным запахом вещество. Хорошо растворяется в сероуглероде и ряде других органических растворителей. Ядовит. В измельченном состоянии воспламеняется при обычной температуре, светится в темноте. Хранят его под слоем воды.
Красный. Имеет формулу Рn и представляет собой полимер со сложной структурой: тетраэдры Р4 связаны в бесконечные цепи. Имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового. Нерастворим в воде, а также в бензоле, сероуглероде. Температура плавления 585-600º С. Не ядовит. Не светится в темноте.
Черный. Имеет несколько модификаций: ромбическая модификация построена из гексагональных колец Р6, упакованных в слои и кубическая модификация Р4. Представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Чёрный фосфор проводит электрический ток и имеет свойства полупроводника. Температура плавления чёрного фосфора 1000 °С под давлением 18×105 Па.
Приложение 3.
Как создать буклет:
1) Титульный лист должен не только отражать название темы, но и заинтересовать.
2) Последняя страница должна содержать фамилии авторов.
3) На четырех страницах буклета отразить биологическое значение фосфора и его соединений, проблемы, связанные с данным элементом, применение фосфора и его соединений в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту.
4) Можно отразить в буклете историю открытия элемента.
5) Буклет может содержать также картинки, рисунки, схемы по вашему усмотрению.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ
Список использованной литературы:
Учебник Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман « Химия- 9», изд Москва, « Просвещение», 2011.
Виртуальная лаборатория. Открытая химия. 8-11 класс. [Электронный носитель]. – М.:
Уроки химии Кирилла и Мефодия. 8-9 класс. [Электронный носитель]. – М.: «Кирилл и Мефодий», 2002.
www.alhimik.ru
him.1september.ru.
