Тема урока "Фосфор. Аллотропные модификации. Свойства и применение фосфора"

Приоритетная цель современного школьного образования – развитие личности на основе усвоения универсальных учебных действий (УУД), овладение которыми означает приобретение способностей к саморазвитию и самосовершенствованию путем сознательного и активного присвоения нового социального опыта. УУД – это совокупность действий учащегося, обеспечивающих его культурную идентичность, социальную компетентность, толерантность, способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса.

Тип урока: открытие нового знания (ОНЗ).

Основные цели:

• расширить знания о фосфоре и его соединениях;
• тренировать умение использовать метод рефлексивной самоорганизации при решении познавательных задач;
• тренировать умение пользоваться картами, схемами;
• тренировать мыслительные операции: анализ, сравнение, обобщение, классификация, умение работать с текстом учебника и дополнительной литературы, навыки самоконтроля, развивать логическое мышление, познавательные процессы, коммуникативные способности.

Задачи урока: стимулирование познавательного интереса школьников, развитие их интеллектуальных способностей в процессе самостоятельного приобретения химических знаний о фосфоре, его аллотропных модификациях, умения использовать полученные знания для объяснения свойств и областей их применения.

Оборудование и реактивы: учебные тексты, карта “Полезные ископаемые”, образцы минералов, люминесцирующие бусы и компас, д/м “Химические элементы” (фосфор), диск “Открытая химия”, интерактивная доска, компьютер, сероуглеродный раствор, фосфор, фильтровальная бумага, растворы сульфата натрия, хлорида натрия, ортофосфата натрия, нитрата серебра. Вещества – нитрат калия, сера, красный фосфор, древесный уголь, штативы, спиртовки, пробирки, стеклянная трубка, стеклянная палочка, резиновая груша.

Ход урока

Организационный момент.

Психологическая разминка.

Все мы разные, но чем-то похожи. Проверим.

1. Кто любит мороженое? (Поднимите правую руку)
2. У кого дома есть домашние животные? (Поднимите левую руку)
3. Кто любит свою семью? (Хлопните в ладоши)
4. У кого есть друзья? (Улыбнитесь)

Теперь мы знаем больше друг друга, а значит, мы одна команда и будем работать вместе и дух партнерства поможет нам в этом.

Девиз урока.

“Собраться вместе – это начало
Держаться вместе – это прогресс
Работать вместе – это успех”.

Мотивационно-ориентационный этап.

- Этот элемент академик А. Е. Ферсман назвал элементом жизни и мысли, без него невозможно существование жизни на Земле, в теле человека его примерно 0,8 кг. Он составляет основу нервных, мышечных, мозговых и костных тканей, расположен в VА группе Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. О каком элементе идет речь?

- Что вы хотели бы узнать на уроке об этом элементе?

Исходя из ответов учащихся, вместе с ними формулируем тему урока и определяем цели и задачи его этапов.

- Сообщаю учащимся, что значительную часть урока, они будут работать самостоятельно и фиксировать результаты деятельности на рабочих листах.

Рабочий лист ученика(цы) ___ класса

По теме: “Фосфор. Аллотропные модификации. Свойства и применение фосфора”

Фамилия, имя____________________________

1. Положение ПС и строение атома фосфора:

а) положение в ПС _______________________

б) схема строения атома

в) полная электронная формула (подчеркните валентные электроны)_________________

г) возможные степени окисления_________________________

2. Аллотропия – это _____________________________________

3. Примеры аллотропных модификаций фосфора   ______________________

4. Сравнение белого, черного и красного фосфора, _____________________

5. Химические свойства фосфора

6. Лабораторный опыт

7. Методы изучения веществ в химии__________

8. Исторические факты

9.  Ответы на вопросы:

1.____________________
2.____________________
3.____________________
4.____________________
5.____________________

10. Синквейн________________________________________
____________________________________________________

Изучение нового материала.

Учащиеся выступают с заранее подготовленными сообщениями.

Первый. Фосфор в переводе с греческого означает “светоносный, светящийся”. Вот несколько строк из воспоминаний академика С.И. Вольфковича: “Фосфор получался в электрической печи, установленной в Московском университете на Моховой улице… В течение многих часов работы у электропечи часть выделяющегося газообразного фосфора настолько пропитывала мою одежду и даже ботинки, что, когда ночью я шел из университета по темным, неосвещенным… улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое сияние, а из-под ботинок (при трении их о тротуар) высекались искры… Вскоре среди жителей … Москвы из уст в уста стали передаваться фантастические рассказы о “светящемся монахе”.

Тайны открытия фосфора.

(Демонстрация видеофрагмента об открытии фосфора Г. Брандом)

Гамбургский алхимик и купец Генниг Бранд, выделивший фосфор в 1669 г., сразу же стал наживаться с его помощью. Показывая всем желающим светящийся в темноте “мой огонь”, как называл его Г. Бранд, он получал подарки и деньги. Причем показ окружался достаточной таинственностью.

(Появляется учащийся, исполняющий роль Бранда.)

Ну, теперь я разбогатею. Только я ведаю тайной “моего огня”. Только мне подвластна сила “светоносца”. Люди, кто не видел таинственное свечение в полной темноте? Спешите видеть чудо холодного огня, заточенного в колбе и укрощенного мною. За отдельную доплату каждый может прикоснуться к “светоносцу”. Спешите! (Демонстрирует “светящееся вещество”).

Но число лиц, видевших “удивительного светоносца”, росло, поэтому хранить тайну фосфора стало нелегко, и делец Г. Бранд за 200 талеров продал секрет дрезденскому химику И. Крафту.

Затем немецкий алхимик И. Кункель узнал через Крафта рецепт изготовления и сумел получить фосфор, заявив о своем притязании на самостоятельность открытия. В 1680 г. Фосфор был получен и Р. Бойлем. В 1847 г. Австрийский химик А. Шреттер, нагревая белый фосфор без доступа воздуха до 300 градусов С⁰, получил красный фосфор, который в отличие от белого не был ядовит и не воспламенялся на воздухе. В 1914 г. Американский физик П. Бриджмен, подвергнув белый фосфор

Нагреванию при значительном давлении, получил третью модификацию – черный фосфор.

Фосфор как химический элемент.

Учащиеся самостоятельно дают характеристику элемента, используя Периодическую систему химических элементов Д.И. Менделеева; план характеристики приведен в учебнике и заполняют рабочий лист ученика.

Фосфор как простое вещество. Аллотропные возможности атома фосфора.

Школьники работают с учебником, дают характеристику трех аллотропных модификаций фосфора - красного, белого и черного. По окончании работы провожу беседу, учащиеся выстраивают аллотропные модификации в порядке возрастания химической активности: черный фосфор- красный фосфор – белый фосфор.

Затем предлагаю прокомментировать описание собаки из романа А. Конан Дойля “Собака Баскервилей”.

Химические свойства фосфора.

Рассматривая строение атома, вы выяснили, что простое вещество фосфор – довольно активный неметалл, он способен проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. В реакциях с какими веществами и почему он проявляет себя по разному?

Отвечая на этот вопрос, школьники самостоятельно работают с учебником и дополнительной литературой и заполняют таблицу.

Сообщение учащегося.

Наиболее распространенная модификация – белый фосфор. В воде он практически нерастворим, но с водяным паром довольно легко дает газовую смесь. Хорошо растворим в эфире, бензоле, скипидаре и маслах, но лучше всего- в сероуглероде. Если окунуть фильтровальную бумагу в сероуглеродный раствор фосфора, а потом оставить на воздухе, то через некоторое время (после испарения растворителя) бумага загорится. Мелкие частицы фосфора самовоспламеняются:

Р₄ + 5О₂ = 2Р₂О₅

(Демонстрация опыта под тягой! Проводит учитель)

Фосфор воспламеняется и при трении, поэтому его режут на куски только под водой. Свечение фосфора в темноте объясняется тем, что пары вещества окисляются кислородом воздуха с выделением света. (Демонстрация люминесцирующих компаса и бус.)

Белый фосфор – исключительно ядовитое вещество. Противоядием служит сильно разбавленный раствор сульфата меди (II). Он обезвреживает фосфор. Переводя его в фосфид меди.

Из воспоминаний бывшей работницы одной из спичечных фабрик А. Коревановой: “В фосфорном цехе варили фосфор для спичек… Когда фосфор кипит, бурлит и варится, из горла бутылки пышет пламя и одновременно выходит вонючий газ…не только около рабочего, но даже около костюма его, где он висит, нельзя было пройти, а ночью костюм огнем светится. Производство, конечно, очень вредное: попадет фосфор на тело, так и знай, будет язва. От газа у рабочих дрябли кости, носы проваливались, зубы крошились. Но кто заболел – уходи, другие найдутся, голодных много”.

Затем демонстрирую видеоролик с диска “Открытая химия” “Взаимодействие фосфора с металлами и неметаллами:

Р₄+ 6Zn =2Zn₃P₂;

Р₄ + 6С I₂= 4РСI_3;

Р₄ + 7S = Р₄ S_7.

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту. Наиболее важные соединения фосфора – оксид фосфора (V) и ортофосфорная кислота. Учащиеся дают характеристику этих соединений. Оксид фосфора (V) кислотный, это твердое вещество, рыхлый порошок белого цвета, гигроскопичен, используется как осушитель газов и жидкостей. Хранить его необходимо в герметически закрытых сосудах. Он образуется при сгорании фосфора в избытке воздуха (при недостатке кислорода образуется оксид фосфора (III)). Ортофосфорная кислота – твердое кристаллическое вещество, бесцветное, растворимое в воде. Диссоциация этой кислоты происходит ступенчато. Вещество проявляет общие свойства кислот: изменяет окраску индикаторов, взаимодействует с металлами, основными оксидами, солями слабых кислот, аммиаком, основаниями. Школьники составляют уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. Затем рассматриваем специфические свойства ортофосфорной кислоты.

Прежде всего, сообщаю, что ортофосфорная кислота образует три ряда солей: ортофосфаты, гидроортофосфаты, дигидроортофосфаты. Учащиеся составляют формулы нескольких солей и дают им названия.

Для того чтобы учащиеся запомнили качественную реакцию на ортофосфат-ион, предлагаю им выполнить лабораторный опыт. Даны сульфат натрия, хлорид натрия, ортофосфат натрия. Как определить, в какой пробирке находится соль ортофосфорной кислоты? Составьте уравнения химических реакций в молекулярном и ионном виде. Выполнив задание, школьники делают вывод: реактивом на соли ортофосфорной кислоты является нитрат серебра, в результате выпадает осадок желтого цвета.

Ответы на вопросы.

1. Можно ли свечение белого фосфора считать физическим явлением? (Это физико-химическое явление, так как сначала происходит испарение молекул вещества, а затем их взаимодействие с кислородом, служащее причиной свечения.)

2. Почему модницы в 70-80-гг.ХХ в. Быстро отказались от фосфорных бус? (Ношение таких бус вредит здоровью, так как фосфор – ядовитое вещество.)

3. Как повлияет на свечение фосфора увеличение давления? (При увеличении давления свечение прекращается, так как препятствует испарению молекул фосфора.)

4. Какие вещества зашифрованы в цепочках превращений:

А) Р –—> ₅ –—> Са₃(РО₄)₂;

Б) Р –—> А –—> Б –—> Н₃РО₄;

В)

Ответ: А – Мд₃ Р₂; Б – Р₂О₅; С – Н₃Р.

5. Составьте генетический ряд фосфора, используя следующие формулы веществ:

РН₃; Н ₃РО₄; Са₃Р₂; Са ₃(РО₄)₂; (NН₄)₃РО₄; Р.

Учащиеся составляют цепочку превращений и записывают уравнения реакций.

В настоящее время составление синквейна широко используется и как самостоятельный элемент на уроках разного типа. Синквейны полезны в качестве инструмента для синтеза сложной информации большого объема, оценки понятийного и словарного багажа учащихся. Это форма свободного творчества, формирующая у школьников умения находить в информационном материале наиболее существенные элементы, делать выводы и кратко их формулировать.

Правила написания синквейна.

1. Первая строка – тема (существительное или местоимение).

2. Вторая строка – описание темы в двух словах (прилагательные или причастия).

3. Третья строка – описание действия в рамках темы тремя словами (глаголы, деепричастия).

4. Четвертая строка – фраза из четырех слов, показывающая отношение к теме.

5. Пятая строка – слово-рюземе, характеризующее суть темы.

Привожу пример.

Фосфор.

Обычный и необычный.

Связывается. Структурируется. Образует

Аллотропные модификации с разными свойствами.

Нужный.

Проверку организую с использованием интерактивной доски.

Распространение фосфора в природе.

Сообщение ученика.

Содержание фосфора в земной коре около 0,12% (масс.) Исследования спутника Земли – Луны также показали присутствие там фосфора. Причем его содержание на Луне 0,08% (масс.)

Фосфор встречается в природе только в связанном состоянии: в виде солей. Это резко отличает его от азота и косвенно подтверждает его высокую реакционную способность.

Важнейшие минералы – фосфорит и апатит. Крупные месторождения фосфорита, содержащего фосфат кальция, находятся в Южном Казахстане в горах Кара-Тау.

(Демонстрация месторождения на карте и образцов минералов.)

В состав апатита наряду с фосфатом кальция входит и хлорид кальция. Основная добыча ведется на Кольском полуострове.

Добытые полезные ископаемые используются в основном для производства удобрений, повышающих урожайность сельскохозяйственных растений.

Применение фосфора.

На этом этапе урока учащиеся демонстрируют презентацию по данной теме.

Учитель проводит занимательные опыты.

Опыт 1. Горение различных веществ в расплавленных кристаллах.

На столе устанавливают три штатива и закрепляют на каждом по одной пробирке, на 1\3 заполненной белыми кристаллами нитрата калия. Все три пробирки закреплены строго вертикально. Их нагревают одновременно тремя спиртовками. Когда кристаллы расплавятся, в первую пробирку опускают кусочек предварительно нагретого древесного угля, во вторую – кусочек нагретой серы, в третью – немного зажженного красного фосфора.

В первой пробирке кусочек угля горит, подпрыгивая при этом, а иногда даже выскакивает из пробирки. Во второй пробирке кусочек серы горит ярким пламенем. В третьей пробирке красный фосфор сгорает, выделяя такое количество теплоты, что плавится пробирка.

Вопрос и ответ.

Почему так ярко горят уголь, сера и фосфор в расплавленных кристаллах нитрата калия?

Нитрат калия при нагревании разлагается, выделяя свободный кислород, с которым активно взаимодействуют горючие вещества.

Опыт 2. Превращение красного фосфора в белый.

Стеклянную трубку диаметром в 4–5 мл и длиной 30 см оплавляют с обеих сторон. Затем отверстие трубки закрывают с одной стороны пробкой (влажной), а через второе отверстие с помощью стеклянной палочки или проволоки проталкивают немного красного фосфора (0,3 объема горошины) до середины трубки.

Трубку начинают осторожно нагревать на спиртовке в том месте, где находится красный фосфор. Внутри трубки появляется беловатый дымок, который оседает на внутренней поверхности в виде бело-желтого налета. Если вынуть пробку и на расстоянии 5-8 см продувать резиновой грушей воздух через трубку, то из нее будут вылетать языки пламени и кольца белого дыма, создавая эффектное зрелище.

Вопросы и ответы.

1. Что происходит при нагревании красного фосфора в трубке?

Красный фосфор при нагревании превращается в пары белого фосфора, который оседает на холодных стенках трубки.

2. Почему при продувании воздуха из трубки появляется огонь и белый дым?

Трубка нагрета выше температуры воспламенения белого фосфора. При продувании воздуха через трубку белый фосфор загорается и из трубки вырываются языки пламени горящего фосфора и кольца белого дыма – оксида фосфора (V).

Рефлексия учебной деятельности.

- Подведем итоги урока. Какие знания вы приобрели? (Мы узнали много полезного и интересного о фосфоре, его аллтропных модификациях, свойствах и их применении)

- Цели урока достигли? (Да)

- Хорошо. Я с вами согласна. Но чтобы закрепить ваши знания рекомендую вам в качестве домашнего задания: материал из учебника и упр. 1 (уровень 1), упр. 2 (уровень 2), расчетная задача 5 (уровень 3), а также творческое задание – подготовить презентацию по теме “Биологическое значение фосфора”.

- Оцените собственную познавательную деятельность на уроке в отметочной форме, исходя из вашей работы в течение всего урока. Поставьте ее в тетрадь.

- Кто хотел бы прокомментировать свою работу на уроке? Свою отметку?

- Спасибо за урок, доставивший мне большое удовольствие!

Литература

1. Литвак Ш. И. Фосфор на службе урожая. М.: Просвещение, 1984.
2. Новошинский И. И., Новошинская Н. С. Химия. М.: Оникс Мир и Образование, 2010.
3. Сомин Л. Е. Увлекательная химия. М.: Просвещение, 1978.
4. Фадеев Г. Н. Пятая вертикаль Периодической системы. М.: Просвещение, 1973.
5. Химия и жизнь. 1968, №2.