Основные соединения: оксид фосфора (V), ортофосфорная кислота и фосфаты. Фосфорные удобрения

Дата проведения урока __________

№ урока_______________

Предмет: химия

Класс 9

Тема урока: Основные соединения: оксид фосфора (V), ортофосфорная кислота и фосфаты. Фосфорные удобрения.

Тип урока: открытие новых знаний

Цель: формирование знаний о свойствах оксида фосфора(V), фосфорной кислоты, кислых солях фосфорной кислоты, реакциях неполной нейтрализации; продолжение формирования умений составлять уравнения химических реакций.

Задачи:

Образовательная: сформировать знания об оксиде фосфора(V), о фосфорной кислоте, ее физических и химических свойствах, получении и применении; обеспечить в ходе урока усвоение знаний о солях фосфорной кислоты, их свойствах, получении и применении. Развивающая: способствовать развитию познавательного интереса, развитию выделять главное, логически излагать свои мысли. Воспитательная: содействовать в ходе урока формированию научной картины мира, содействовать нравственному воспитанию школьников.

Структура урока

I. Организационный момент

II. Актуализация опорных знаний

III. Изучение нового материала

IV. Закрепление

V. Подведение итогов урока, постановка домашнего задания

Ход урока

I. Организационный момент

Сегодня на уроке мы познакомимся с кислородными соединениями фосфора: с оксидом фосфора(V), фосфорной кислотой и ее солями. Изучим свойства оксида фосфора, рассмотрим физические и химические свойства фосфорной кислоты, ее получение и применение, рассмотрим получение и свойства солей фосфорной кислоты. Перед тем как мы перейдем к изучению новой темы сначала проведем опрос по фосфору.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

II. Актуализация опорных знаний

Опрос учащихся по теме «Фосфор»

Вопросы:

Где расположен фосфор в периодической таблице химических элементов ? Сколько энергетических уровней у атома фосфора? Сколько электронов на внешнем энергетическом уровне находится у атома фосфора? Заряд ядра атома фосфора? Назовите высшую и низшую степени окисления фосфора? В виде каких аллотропных модификаций встречается фосфор? Чем отличается белый фосфор от красного? Какие свойства фосфор проявляет в реакциях? Где применяется фосфор?

Примерные ответы:

Фосфор расположен в 3 периоде, 5 группе главной подгруппе периодической таблицы химических элементов . У атома фосфора 3 энергетических уровня У атома фосфора на внешнем энергетическом уровне находится 5 электронов. Заряд ядра атома фосфора равен + 15 Высшая + 5, низшая – 3. Фосфор образует несколько аллотропных модификаций: белый, красный и черный фосфор. Белый фосфор не растворим в воде, хорошо растворим в сероуглероде. Белый фосфор очень ядовит, светится в темноте. Красный фосфор не растворяется ни в воде, ни в сероуглероде. Не ядовит и не светится в темноте. Фосфор в реакциях чаще всего бывает восстановителем (с кислородом, галогенами, бертолетовой солью, азотной кислотой), с металлами проявляет окислительные свойства. Фосфор применяют в производстве фосфорной кислоты, лекарственных препаратов, в производстве спичек.

III. Изучение нового материала

План:

1.Оксид фосфора (V)

2.Фосфорная кислота

Получение Физические свойства Химические свойства Применение

3.Соли фосфорной кислоты

Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид

Физические свойства: Оксид фосфора (V) Р2О5 — белый гигроскопичный порошок (поглощает воду), следует хранить в плотно закрытых сосудах.

Получение: Получается при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода

4P + 5O2 = 2P2O5

Применение: Оксид фосфора (V) очень энергично соединяется с водой, а также отнимает воду от других соединений. Применяется как осушитель газов и жидкостей.

Химические свойства: Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид, взаимодействует, подобно другим кислотным оксидам с водой, основными оксидами и основаниями.

Фосфорный ангидрид особым образом взаимодействует с водой, взаимодействуя с водой при обычных условиях (без нагревания), образует в первую очередь метафосфорную кислоту НРО3:

P2O5 + H2O = HPO3

при нагревании образуется ортофосфорная кислота H3PO4:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)

При нагревании H3PO4 можно получить пирофосфорную кислоту H4P2O7:

2H3PO4 = H2O + H4P2O7 (t˚C)

Ортофосфорная кислота

Наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота Н3РO4.

Строение молекулы: В молекуле фосфорной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:

Физические свойства: Фосфорная кислота представляет собой бесцветное, гигроскопичное твердое вещество, хорошо растворимое в воде.

Получение:

1) Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой при нагревании:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)

2) Взаимодействие природной соли – ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании:

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4 (t˚C)

3) При взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO

Химические свойства:

Свойства, общие с другими кислотами

Специфические свойства

1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов на красный:

Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато:

H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- (дигидроортофосфат-ион)

H2PO4- ↔ H+ + HPO42- (гидроортофосфат-ион)

HPO42- ↔ H+ + PO43- (ортофосфат-ион)

2. Взаимодействует с металлами в ряду активности до (Н2):

металл+ H3PO4=соль+Н2↑

3. Взаимодействует с основными оксидами:

оксид металла + H3PO4 = соль + Н2О

4. Взаимодействует с основаниями Ме(ОН)n:

основание + H3PO4 = соль + Н2О

если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H3PO4(изб) + NaOH = NaH2PO4 + H2O или

H3PO4(изб) + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

5. Реагирует с аммиаком (по донорно-акцепторному механизму), если в избытке кислота, образуются кислые соли:

H3PO4 + NH3 = NH3H2PO4

H3PO4 + 2NH3 = (NH3)2HPO4

H3PO4 + 3NH3 = (NH3)3PO4

6. Реагирует с солями слабых кислот:

2H3PO4+3Na2CO3 = 2Na3PO4 + 3H2O + 3CO2↑

1. При нагревании ортофосфорная кислота постепенно превращается в метафосфорную кислоту:

2H3PO4 (t˚C) → H2O + H4P2O7

H4P2O7 (t˚C)→ H2O + 2HPO3

2. Качественная реакция на PO43- - фосфат ион.

Отличительной реакцией ортофосфорной кислоты от других фосфорных кислот является реакция с нитратом серебра — образуется жёлтый осадок:

Н3РО4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓+ 3HNO3

3. Играет большую роль в жизнедеятельности животных и растений. Её остатки входят в состав АТФ. При разложении АТФ выделяется большое количество энергии, что очень важно для живых организмов.

Применение:

В основном для производства минеральных удобрений.

А также, используется при пайке, для очищения от ржавчины металлических поверхностей. Также применяется в составе фреонов, в промышленных морозильных установках как связующее вещество. Ортофосфорная кислота зарегистрирована в качестве пищевой добавки E338. Применяется как регулятор кислотности в газированных напитках.

Закрепление:

№1. Составьте уравнения реакций оксида фосфора (V) с
1. Na2O
2. NaOH
3. H2O при нагревании
4. H2O без нагревания
Для 2 реакции запишите полное и краткое ионное уравнение.

№2. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций ортофосфорной кислоты с:
1. калием
2. оксидом калия
3. гидроксидом калия
4. сульфитом калия

№3. Осуществите превращения по схеме:
Сa3(PO4)2 -> P -> PH3 -> P2O5 -> H3PO4 -> Ca3(PO4)2
Назовите вещества

№4. Вычислите (в %), какое из фосфорных удобрений: двойной суперфосфат или преципитат богаче фосфором? Химические формулы удобрений найдите в схеме самостоятельно.

V. Подведение итогов урока, постановка домашнего задания -__________

Оксид фосфора(V) P2O5 образуется при горении фосфора на воздухе:

4Р + 5О2 ® 2Р2О5

Твердое кристаллическое вещество Р2О5 гигроскопично и используется как водоотнимающее средство.

P2O5 – типичный кислотный оксид, обладающий всеми свойствами кислотных оксидов.
1) При взаимодействии с водой образует на холоде метафосфорную кислоту НРО3:
P2O5 + H3O ® 2HPO3
или при нагревании ортофосфорную кислоту Н3РО4:
P2O5 + 3H3O ® 2H4PO4

2) Как кислотный оксид, вступает в реакции с основными оксидами:
P2O5 + 3CaO → Ca3(PO4)2
3) Со щелочами:
P2O5 +3Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 3H3O

2. Фосфорная кислота - H4PO4

Получение

Фосфорную кислоту получают из оксида фосфора (V):

P2O5 + 3H3O ® 2H4PO4

и фосфата кальция:

Ca3(PO4)2 + 3H3SO4 ® 3CaSO4 + 2H4PO4

Физические свойства
Фосфорная кислота – бесцветное твердое кристаллическое вещество (t плавления = 42єС), хорошо растворимое в воде.

Химические свойства

Фосфорная кислота вступает во многие реакции, характерные для кислот:

1.С металлами, стоящими в ряду напряжения металлов до водорода:

3Mg + 2H4PO4 ® Mg3(PO4)2 + 3H3↑

2.С основными оксидами:

3CaO + 2H4PO4® Сa3(PO4)2 + 3H3O

3.С основаниями и аммиаком:

H4PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H3O

H4PO4 + 2NH4 → (NH5)2HPO4

4.С солями слабых кислот:

2H4PO4 + 3Na2CO3 → 2Na3PO4 + 3H3O + 3CO2↑

5.При действии раствора нитрата серебра появляется желтый осадок:

H4PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4 ↓ + 3HNO3

Это качественная реакция на фосфорную кислоту и её соли – фосфаты.

Применение

моющих средств

3.Соли фосфорной кислоты

Фосфорная кислота может давать три ряда солей: кислые соли - гидрофосфаты идигидрофосфаты, средние соли – фосфаты.

Получение

1)H4PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H3O
гидрофосфат натрия
2)H4PO4 + NaOH → NaH3PO4 + H3O
дигидрофосфат натрия

Реакции неполной нейтрализации

3)H4PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H3O
фосфат натрия

Реакция полной нейтрализации

Физические свойства

аммония

Химические свойства

Для средних солей фосфорной кислоты характерны все свойства солей.

Кислые соли могут взаимодействовать со щелочами и разлагаться при нагревании на среднюю соль и Н3РО4.
1) Со щелочами:
Na2НPO4 + NaOH → Na3PO4 + H3O
(происходит замещение водорода на натрий)
2) Разложение:
3NaH3PO4 → Na3PO4 + 2H4PO4

IV. Закрепление

1) «Проверь себя»

Закончите высказывания:

Оксид фосфора (V) образуется при горении … Формула фосфорной кислоты… Фосфорную кислоту получают из … Фосфорная кислота – это … вещество, …растворимое в воде Качественная реакция на фосфорную кислоту и ее соли – это взаимодействие с … . Признак реакции - … Фосфорная кислота применяется в производстве … Фосфорная кислота может давать три ряда солей: кислые соли - … и … , средние соли – …

2) Работа по карточкам с цепочками превращений по вариантам

I – в

Р2О5 → Н3РО4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2 → H4PO4 → Zn3(PO4)2

II – в

P → Ca3P2 → PH4 → Р2О5 → Na3PO4 → Ag3PO4

III - в

Ca3(PO4)2 → P → PCl5 → Н3РО4 → K3PO4 → Fe3(PO4)2

Решение:

I – в

1) P2O5 + 3H3O ® 2H4PO4

2) H4PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H3O

3) 2Na3PO4 + 3CaCI2 → Ca3(PO4)2 + 6NaCl

4) Ca3(PO4)2 + 3H3SO4 ® 3CaSO4 + 2H4PO4

5) 2H4PO4 + 3ZnCI2 → Zn3(PO4)2 + 6HCl

II – в

1) 2Р + 3Са → Са3Р2

2) Са3Р2 + 6НCI → 3CaCI2 + 2PH4

3) 2PH4 + 4O2 → P2O5 + 3H3O

4) P2O5 +6NaOH → 2Na3PO4 + 3H3O

5) Na3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4 ↓ + 3NaNO3

III – в

1) Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 2P + 3CaSiO3 + 5CO

2) 2P + 5CI2 → 2PCI5

3) PCI5 + 4H3O → H4PO4 + 5HCI

4) H4PO4 + 3KOH → K3PO4 + 3H3O

5) 2K3PO4 + 3FeCI2 → Fe3(PO4)2 + 6KCI

V. Подведение итогов урока

Выставление оценок за урок. Сообщение домашнего задания: с. 159 п. 28, конспект в тетради.

Оксид фосфора (V) – фосфорный ангидрид

Получение: Получается при горении фосфора в избытке воздуха или кислорода

4P + 5O2 = 2P2O5

P2O5 + H2O = HPO3

при нагревании образуется ортофосфорная кислота H3PO4:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)

При нагревании H3PO4 можно получить пирофосфорную кислоту H4P2O7:

2H3PO4 = H2O + H4P2O7 (t˚C)

Ортофосфорная кислота

Наибольшее практическое значение имеет ортофосфорная кислота Н3РO4.

Строение молекулы: В молекуле фосфорной кислоты атомы водорода соединены с атомами кислорода:

Получение:

1) Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой при нагревании:

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (t˚C)

2) Взаимодействие природной соли – ортофосфата кальция с серной кислотой при нагревании:

Сa3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4 + 2H3PO4 (t˚C)

3) При взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой

3P + 5HNO3+ 2H2O = 3H3PO4+ 5NO

Химические свойства:

Свойства, общие с другими кислотами

Специфические свойства

1. Водный раствор кислоты изменяет окраску индикаторов на красный:

Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато:

H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- (дигидроортофосфат-ион)

H2PO4- ↔ H+ + HPO42- (гидроортофосфат-ион)

HPO42- ↔ H+ + PO43- (ортофосфат-ион)

2. Взаимодействует с металлами в ряду активности до (Н2):

металл+ H3PO4=соль+Н2↑

3. Взаимодействует с основными оксидами:

оксид металла + H3PO4 = соль + Н2О

4. Взаимодействует с основаниями Ме(ОН)n:

основание + H3PO4 = соль + Н2О

если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

H3PO4(изб) + NaOH = NaH2PO4 + H2O или

H3PO4(изб) + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

5. Реагирует с аммиаком (по донорно-акцепторному механизму), если в избытке кислота, образуются кислые соли:

H3PO4 + NH3 = NH3H2PO4

H3PO4 + 2NH3 = (NH3)2HPO4

H3PO4 + 3NH3 = (NH3)3PO4

6. Реагирует с солями слабых кислот:

2H3PO4+3Na2CO3 = 2Na3PO4 + 3H2O + 3CO2↑

1. При нагревании ортофосфорная кислота постепенно превращается в метафосфорную кислоту:

2H3PO4 (t˚C) → H2O + H4P2O7

H4P2O7 (t˚C)→ H2O + 2HPO3

2. Качественная реакция на PO43- - фосфат ион.

Н3РО4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓+ 3HNO3

Применение:

В основном для производства минеральных удобрений.

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1. "Свойства фосфора и его соединений"
Тренажёр №2. Тестовые задания по теме: "Азот и фосфор, их соединения"

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Основные соединения: оксид фосфора (V), ортофосфорная кислота и фосфаты. Фосфорные удобрения

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы