Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Фосфор и его соединения

Неметаллы

28.03.2024
2098
0

Фосфор и его соединения

План урока

  • Строение атома фосфора
  • Фосфор как простое вещество
  • Химические свойства фосфора
  • Соединения фосфора

Цели урока

  • рассмотреть строение атома фосфора
  • дать характеристику фосфору как простому веществу и его соединениям

Разминка

  • Охарактеризуйте положение фосфора в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.
  • Сравните строение атома азота и фосфора. Какой элемент будет обладать более выраженными окислительными свойствами, а какой восстановительными? Объясните.

Строение атома фосфора

Рисунок 1. Строение атома фосфора

Порядковый номер фосфора 15, следовательно, атом фосфора будет содержать 15 протонов в ядре и 15 электронов в электронной оболочке, располагающиеся на трёх энергетических уровнях.

 

Для завершения внешнего электронного слоя и приобретения устойчивого состояния фосфору не хватает трёх электронов. Он принимает их и приобретает степень окисления −3. Конечно, электроны в атоме фосфора находятся дальше от ядра, чем у атома азота, и менее сильно связаны с ним, но фосфор всё же является типичным неметаллом. Также фосфор способен отдать все пять электронов с последнего энергетического уровня, тогда его степень окисления повысится до +5. Она максимальна для фосфора.


К металлам или неметаллам следует отнести фосфор? Почему?


Нахождение в природе

Рисунок 2. Апатит

В свободном состоянии фосфор не встречается. Он образует примерно 190 минералов. Важнейшие из 
них — апатиты и фосфориты, по больше части состоящие из фосфата кальция.

 

Фосфор относится к биогенным элементам. Он входит в состав всех живых организмов. Например, в плодах, семенах, в жировой ткани, а также в головном мозге. 

Рисунок 3. Фосфорит

Скелет человека и животных главным образом формируется за счёт соединений фосфора и кальция.

 

Главный источник энергии для каждой клетки — АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) соединение фосфора.

Фосфор как простое вещество

Для фосфора характерно явление аллотропии. Он образует несколько аллотропных модификаций: черный фосфор и самые известные — белый и красный фосфор.

Рисунок 4. Белый фосфор

  • Белый фосфор

По структуре очень похож на воск, легко режется ножом. В твёрдом состоянии белый фосфор имеет молекулярную кристаллическую решётку.  Формула  Р4.

 

Способен к хемилюминесценции (при окислении кислородом начинает светиться). При попадании в атмосферу воздуха начинает реагировать с кислородом — самовозгораться. Очень ядовит!

Рисунок 5. Красный фосфор

  • Красный фосфор

Твёрдое вещество красно-бурого цвета. Менее активен, чем белый фосфор, не токсичен и не светится на воздухе. Горит ярким пламенем с выделением густого белого дыма.

Химические свойства фосфора

Фосфор обладает как окислительными, так и восстановительными свойствами. По отношению к элементам с меньшей, чем у него электроотрицательностью, он окислитель. По отношению к элементам с большей электроотрицательностью он восстановитель. 

 

Окислительные свойства

 

1. Взаимодействие с металлами

 

Образуются фосфиды — бинарные соединения, в которых фосфор проявляет степень окисления −3:

3K0 + P0 = K3+1P-3.

 

Фосфиды щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются водой с выделением фосфина:
 

Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3.

 

Фосфин — летучее водородное соединение фосфора — газ с неприятным запахом испорченной рыбы.

 

2. Взаимодействие с водородом

 

При температуре 300–360 °С образуется фосфин:
 

P4 + 6H2 = 4PH3.

 

Фосфин самовозгорается на воздухе:
 

2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O.

 

Восстановительные свойства

 

1. Взаимодействие с кислородом :
 

4P0 + 5O20 = 2P2+5O5-2.

 

2. Взаимодействие с галогенами :
 

2P0 + 5Cl20 = 2P+5Cl5-1.

 

3. Взаимодействие со сложными веществами-окислителями :
 

Р + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O.

 

Образуется фосфорная кислота H3PO4.


 Упражнение 1

 

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующую цепочку превращений:
 

P  Ca3P2  PH3  P2O5.


Соединения фосфора

Из соединений фосфора мы рассмотрим два оксида, одну кислоту и её соли. Начнём с оксидов.

 

Фосфор образует два оксида: оксид фосфора (III) и оксид фосфора (V).

 

Оксид фосфора (III) P2O3 имеет кислотный характер. Представляет собой белое кристаллическое вещество с неприятным запахом. Кислотному оксиду соответствует фосфористая кислота с формулой H3PO3.


Степень окисления фосфора в кислотном оксиде и соответствующей ему кислоте совпадает.


Оксид фосфора (V) P2O5 также кислотный. Твёрдый, белого цвета. Данный оксид очень гигроскопичное вещество, то есть способно жадно поглощать водяные пары. Ему соответствует фосфорная кислота H3PO4, которая образуется при растворении оксида в воде:
 

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.

 

Также оксид фосфора (V) взаимодействует с щелочами, образуя соли фосфорной кислоты — фосфаты:
 

P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O.

 

Перейдём непосредственно к самой фосфорной кислоте.

Фосфорная кислота

Фосфорная кислота имеет ещё одно название — ортофосфорная кислота. Это твёрдое вещество белого цвета. Является очень гигроскопичной, как и её оксид. При продолжительном нахождении на воздухе она превращается в вязкую жидкость.

 

Ортофосфорная кислота проявляет типичные свойства кислот, реагируя с оксидами и гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов, а также с солями.


Пример 1

 

Запишите уравнение реакции фосфорной кислоты с оксидом кальция.


Решение

  1. Оксид кальция — оксид щелочноземельного металла с формулой CaO.
  2. При взаимодействии оксида и кислоты образуется соль и вода.
  3. Запишем уравнение реакции:
     

3CaO + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3H2O.


Упражнение 2

 

Запишите уравнения реакций фосфорной кислоты с гидроксидом натрия и карбонатом калия.


Разбавленную фосфорную кислоту получают обработкой фосфатов раствором серной кислоты:
 

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4.

 

А концентрированную фосфорную кислоту получают, окисляя красный фосфор до оксида фосфора (V), который после растворяют в воде.

 

Ортофосфорная кислота находит широкое применение в различных областях деятельности человека:

  • производство удобрений;
  • пищевая промышленность;
  • звероводство;
  • деревообрабатывающая промышленность;
  • производство строительных материалов и бытовой химии;
  • соли фосфорной кислоты используются для смягчения воды.

Соли фосфорной кислоты

Все фосфаты — нерастворимые соединения, кроме фосфатов калия и натрия.

 

Качественная реакций на фосфат ион — взаимодействие фосфорной кислоты или её соли с раствором нитрата серебра. Образуется осадок жёлтого цвета:
 

3Ag+ + PO43 = Ag3PO4.


Для данного сокращенного ионного уравнения запишите молекулярное и полное ионное уравнения:
 

3Ag+ + PO43 = Ag3PO4.


Контрольные вопросы

  1. Опишите строение атома фосфора. Какие степени окисления проявляет фосфор в соединениях?
  2. Дайте характеристику оксидам фосфора.
  3. Охарактеризуйте фосфорную кислоту по химическим свойствам.


Предыдущий урок
Общая характеристика неметаллов
Неметаллы
Следующий урок
Кислородные соединения серы
Неметаллы
Урок подготовил(а)
teacher
Дмитрий Алексеевич
Учитель химии
Опыт работы: 10 лет
Поделиться:
  • Орфография. Повторение. Правописание НЕ и НИ

    Русский язык

  • Альфа- и бета-распады. Правила смещения

    Физика

  • Функция y=x^n

    Алгебра

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке