Урок "Фосфор и его соединения"

МБОУ «Старокуклюкская основная общеобразовательная школа»

ЕМР РТ

Муниципальный конкурс учебно-методических разработок

по теме «Фосфор и его соединения»

Работу выполнила

учитель химии

первой квалификационной

категории

педагогический стаж 18 лет

Кудрявцева Ф.А.

УМК

Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман

Старый Куклюк

2016 год

.

Разработка урока по теме «Фосфор и его соединения»

Цели:

образовательные: изучить строение и свойства фосфора и его соединений;

развивающие: развитие умения работать с текстом, дополнительным материалом, использовать приобретенные знания и умения в прак­тической деятельности и повседневной жизни с целью безопасного обращения с веществами и материалами; экологически грамотного поведения в окружающей среде; оценки влияния химического загрязнения окружаю­щей среды на организм человека;

воспитательные: воспитание умения критически оценивать информацию статей о химическом производстве; составлять прогноз состояния производства .

Результативность урока определяется тем, чему научились все школьники и каждый учащийся в отдельности. Взаимосвязь всех видов самостоятельных работ учащихся в системе обуславливается тем, что все они служат главной цели – созданию системы знаний.

Содержанием активной умственной работы учащихся является:

- установление связей между фактическим материалом и теорией;

- применение изученных положений при описании;

- объяснение и предсказание свойств веществ и направлений химических реакций;

- поиск следствий из теорий.

- задание на установление связей между фактами.

Тип: урок изучения новых знаний и первичного закрепления материала.

Планируемые результаты обучения:

- определять валентные возможности атомов фосфора;

- составление сравнительной таблицы свойств атомов элементов VА группы;

- определять степени окисления атомов фосфора в соединениях;

- уметь изображать молекулярные формулы фосфора и его соединений;

- прогнозировать взаимосвязь между строением молекулы фосфора и его химическими свойствами;

- составлять уравнения, подтверждающие химические свойства фосфора и его соединений;

- составлять уравнения реакций, отражающие общие и специфические свойства солей фосфорной кислоты;

- сравнивать химическую активность азота и фосфора;

- описывать различие в свойствах аллотропных модификаций фосфора;

- отработка понятий по дидактической карте понятий; схеме урока;

- проверочная работа;

Оборудование: схемы, статьи.

План урока.

1. Повторение опорных знаний об азоте.

2. Изучение материала о фосфоре как атоме и простом веществе.

3. Соединения фосфора.

4. Применение фосфора и его соединений.

5. Дополнительный материал:

- значение фосфора для растений;

- значение фосфора для организма человека;

- фосфор в продуктах питания;

6. Работа с материалом проблемного экологического содержания:

Статьи о проблемах фосфорного завода.

7. Проверочная работа.

Учитель. Ребята, наше путешествие по химическим просторам продолжается. Много интересного и полезного мы узнали об азоте и его соединениях. «Соседом» азота по группе периодической системы Д.И. Менделеева является фосфор. Кто такой фосфор ? Что нужно знать о нем? Чего опасаться? Где он встречается и какую роль играет в спектакле жизни природы? На эти вопросы мы должны узнать ответы сегодня. Итак, вперед!

Подготовить учащихся к восприятию новых знаний – прежде всего повторить факты, понятия, теоретические положения, с которыми связано содержание нового материала, т.е. воспроизвести опорные знания.

Повторение знаний о простых и сложных веществах осуществляется путем фронтальной беседы по вопросам:

Фронтальная беседа.

1. Строение атома азота.

2.Азот как простое вещество. Поясните ответ.

3. Степени окисления азота. Соединения азота, их химические свойства и применение.

Во время беседы учащиеся используют сравнительную схему «Азот и фосфор».

Обзорная сравнительная схема «Азот и фосфор»

1. Изучение материала о фосфоре как атоме и простом веществе.

Исследовательское задание по теме «Фосфор»

Предположить свойства фосфора

Свойства веществ определяются:

1. строением атома;

2. видом химической связи

3. типом кристаллической решетки

Известно, что изучить химические свойства –

значит выяснить, в какие химические реакции вступает данное вещество с веществами- представителями других классов неорганических соединений.

Строим план рассуждений:

1. Выяснить строение атома, тип химической связи и тип кристаллической решетки, предсказать свойства.

2. Исследовать отношение данного вещества к другим веществам : простым (металлы, неметаллы), сложным (вода, кислоты, основания, соли).

3. можно предсказать возможность и условия протекания реакций.

1. Соединения фосфора.

Схема «Соединения фосфора»

Задание: «превратить» фразы в уравнения реакций:

1.Между оксидом фосфора и водой.

2. Между фосфорной кислотой и металлами.

3. Сформулировать вывод о характере свойств соединений фосфора.

4. Записать формулы соединений фосфора.

1. Применение фосфора и его соединений.

Учащиеся при работе используют как опору схему «Азот и фосфор» и дидактическую карту понятий. Результатом работы является составление краткого конспекта.

Дидактическая карта понятий

Электронная, структурная, молекулярная формула атома	Элементы VА группы	Число валентных электронов	Положительная и отрицательная степени окисления	Химическая связь
Химические свойства фосфора	Механизмы протекания реакций	Применение Фосфора , его соединений	Соединения в аптечке, быту	Формулы солей фосфорной кислоты
Свойства солей фосфорной кислоты	Свойства фосфорной кислоты	Степень диссоциации кислоты	Особенности реакции кислот и разных металлов	Соли кислот
Аллотропия Свойства веществ	Формулы соединений фосфора	Виды солей фосфорной кислоты	Состав удобрений; Виды элементов по содержанию	Названия и формулы удобрений

1. Дополнительный материал.

- Значение фосфора для растений:

      Исключительно важную роль в процессах обмена энергии фосфор играет и в растительных организмах.

 

     Физиологическое значение фосфора определяется тем, что он входит в состав ряда органических соединений – нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеотидов (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеидов, витаминов и многих других, которые играют центральную роль в обмене веществ. Фосфолипиды являются компонентами биологических мембран, причем именно присутствие фосфата в их структуре обеспечивает гидрофильность, остальная часть молекулы липофильная. Многие витамины и их производные, содержащие фосфор, являются коферментами и принимают непосредственное участие в каталитических реакциях, которые ускоряют ход важнейших процессов обмена (фотосинтез, дыхание и т.д.). Фосфор содержится в составе такого органического соединения как фитин (Са–Mg соль инозитфосфорной кислоты), являющийся основной запасной формой фосфора в растении. Особенно много фитина в семенах (до 1–2% сухой массы).
    Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, которая выделяется при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей в так называемых макроэргических соединениях, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, для поглощения питательных веществ из почвы, для синтеза органических соединений и их транспорта. При недостаточности фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях.

 

      Фосфор попадает в корневую систему и функционирует в растениях в виде окисленных соединений, главным образом, остатков ортофосфорной кислоты (Н₂РО₄^–, HPО₄^2–, РО₄^3–). При всех преобразованиях в растительном организме фосфор сохраняет степень окисления, при этом все преобразования сводятся либо к присоединению, либо к переносу остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование и трансфосфорилирование).

- Значение фосфора для организма человека;

Фосфор очень важный химический элемент для организма человека. Название фосфор можно перевести как «несущий свет».  Фосфор обладает высокой химической активностью и его соединения играют важнейшую роль во всех биохимических реакциях в организме живых существ.

При увеличенных физических нагрузках доза фосфора возрастает, так же в организм должно поступать в два раза больше кальция, чем фосфора.

фосфор оказывает различное влияние на жизненно важные процессы в организме:

•  около 70% содержащегося в организме фосфора входит в состав зубов и костной ткани;

• фосфор выступает в качестве энергоносителя в организме ( в молекулах фосфора запасается энергия);

• фосфор входит в состав ДНК и аминокислот;

• участвует в образовании ферментов и гормонов;

• принимает участие в работе нервной и сосудисто-сердечной системы;

• участвует в обменном процессе жиров, протеинов и углеводов, окислительно-восстановительных процессах;

• участвует в делении клеток;

• фосфор необходим для нормальной работы почек;

• усиливает эффект многих витаминов и другие.

- Фосфор в продуктах питания;

Таблица: Содержание фосфора и кальция в пище
Продукт	Ca, мг/100г	P, мг/100г	Ca/P
Жареная говядина	12	250	0,05
Цельное молоко	118	93	1,26
Вареная фасоль	50	37	1,35
Жареная треска	31	274	0,11
Пшеничный хлеб	84	254	0,33
Картофель	7	53	0,13
Яблоки	7	10	0,70
Яйцо куриное	54	205	0,26

В сутки человек должен получать 1 грамм фосфора. Беременные, спортсмены и дети должны получать в сутки 2 грамма фосфора. 

Фосфор можно найти в любых продуктах питания. Поэтому организм получает в достаточном количестве фосфора.

 

 Морепродукты самые богатые по содержанию этого элемента. В рыбе содержится 200-400 мг фосфора  на 100 грамм продукта. Такое же количество фосфора содержится в  крабах, креветках и кальмарах.

 

Молочные продукты богатый и доступный источник фосфора. Молоко обогащено суточной потребностью фосфора, сыр и творог в два раза больше. Зеленые растения, семена, овощи, орехи, шпинат, тыква и многие другие продукты содержат фосфор. Большое количество фосфора содержится в яичном желтке, говяжьей печени и в икре осетровых. 

 

Человеческому организму всегда будет хватать фосфора.  Наши производители добавляют фосфаты во все продукты питания и даже в газированную воду, колбасы и другие мясные изделия, сгущенку, сливочное масло, сухое молоко, мороженное и сахар.

 

Возникает один интересный вопрос. Если во всех продуктах содержится фосфор, а потребность организма в нем небольшая, то получается переизбыток данного элемента. Опасно ли это? Оказывается да.  Фосфор и кальций должны поступать в организм одновременно в соотношении 1,5:1. Но фосфора человек получает практически в четыре раза больше необходимой потребности. В результате этого нарушается обмен веществ и начинают развиваться дегенеративные процессы. Кальций не усваивается в организме, увеличивается его количество в крови и он начинает появляться в тканях и на стенках сосудов.  Это все приводит к остеопорозу, переломам, крошению зубов, проблемам с печенью, сердечно-сосудистой системой и даже к инфарктам и инсультам. Избыток фосфора у беременных приводит к патологии печени и легких у ребенка.

 

6. Работа с материалом проблемного экологического содержания:

Статьи о проблемах фосфорного завода. (Приложение 3,4)

Учитель повторяет материал о химической технологии по схемам:

Схема «Химическая технология и экология»

- основы производства серной кислоты;

- загрязнение окружающей среды;

-вещества вокруг нас.

Наша задача - проработать материал статей о состоянии двух объектов: фосфорного завода г. Тольятти (Россия) и г. Шымкента (Казахстан) и сформулировать выводы об экологической безопасности химического производства фосфора.

Заполните таблицу «Состояние фосфорного завода по времени»

Описание состояния фосфорного завода по времени
В начале работы завода	В настоящее время	Состояние завода в будущем

7. Проверочная работа. Задания .

1. Определить валентные возможности атома фосфора;

2. Изобразить молекулярные формулы фосфора и его соединений;

3. Определить степени окисления атомов фосфора в соединениях -

P; H₃PO_4; P₂O₅;

4. Составить уравнения, подтверждающие химические свойства фосфора и его оксида P₂O₅;

Фронтальная беседа.

1. Прогнозируйте взаимосвязь между строением молекулы фосфора и его химическими свойствами;

2. Сравните химическую активность азота и фосфора;

3. Опишите различие в свойствах аллотропных модификаций фосфора;

4. К чему может привести безответственное отношение к состоянию объектов химического производства?

Домашнее задание: по выбору учащихся.

1.Составьте рассказ на тему «Фосфор – с добром или злом?»

2.Придумайте сказку о фосфоре, используя материал урока и другие источники.

3.Составьте презентацию по материалу урока для демонстрации ее младшим школьникам.

Приложение 1

Обзорная схема «Азот и фосфор»

Приложение 2

Приложение 3

Статья «Куйбышевфосфор»

Сооружение завода было начато 1958 году, строительство вело предприятие «Химэнергострой». В 1963 году был получен первый волжский фосфор. Завод являлся самым крупным предприятием в СССР по выпуску фосфора и его производных, а также единственным производителем жёлтого фосфора в РСФСР.

На основе фосфора на заводе были организованы производства: синтетических моющих средств, сложных удобрений, жидких комплексных удобрений, фосфатирующих и моющих препаратов. Продукция предприятия поставлялась в 20 стран мира: Японию, Швейцарию, ФРГ, Монголию, Кубу, Португалию, Швецию, Йемен, Грецию, Вьетнам, Венгрию, Болгарию,Иран, Румынию, Нигерию, Афганистан, Сирию, Югославию, Корея, Ливию.

После распада СССР предприятие было приватизировано и получило наименование ОАО «Фосфор», владельцем предприятия стала Гендель Ирина Абрамовна. Предприятие также выпускало стиральный порошок «Атекс».

В 2000—2004 год генеральный директор завода Сергей Груднев был депутатом округа № 16 тольяттинской городской думыIII созыва.

Несмотря на то, что предприятие было единственным в России производителем жёлтого фосфора и ортофосфорной кислоты, оно не смогло закрепиться на рынке. Ошибки управления, общий спад мировых цен на фосфорные удобрения при росте цен на сырьё, зависимость от поставок импортного сырья привели к тому, что предприятие стало убыточным.

В 1998 году на предприятии было введено внешнее управление. После смены нескольких внешних управляющих в 2002 году предприятие было объявлено банкротом, в 2003 году прекратилась всякая производственная деятельность на мощностях завода, социальные объекты были переданы муниципалитету Тольятти. В 2007 годуоставшиеся активы ОАО «Фосфор» были приобретены самарской компанией «Русский фосфор».^[2]

Заводской санаторий «Русский Бор» перешёл в собственность АНО ВО «Волжского университета имени Татищева».^[3]

На 2008 год на территории завода оставалось не утилизированными больше 2 тысяч тонн отходов фосфоросодержащего шлама, около 100 тонн загрязненного желтого фосфора, свыше 100 тонн дополнительных загрязняющих веществ, таких как фенол, крезол, масла, более 1 тысячи кубов грунта загрязнены органическими отходами, строительным мусором, свыше 600 тонн отходов загрязнены фосфорной кислотой, малеиновым ангидридом, беролом, серой, 40 тонн очень опасного трёххлористого фосфора, представляющего угрозы здоровью горожан.^[4]

После распада СССР предприятие было приватизировано и стало называться ОАО "Фосфор". Несмотря на то, что завод был единственным в России производителем жёлтого фосфора и ортофосфорной кислоты, он не смог закрепиться на рынке. Неумелое управление, общий спад мировых цен на фосфорные удобрения при росте цен на сырьё, зависимость от поставок импортного сырья привели к тому, что предприятие стало убыточным.

Но неутилизированный фосфор это только часть проблемы. "КуйбышевФосфор" - это по сути маленький Чернобыль на территории Тольятти. Из "Акта расследования радиационной аварии в производственном объединении "Куйбышевфосфор": 
"12 июля 1984 года при проведении дозиметрического контроля и проверки фактического наличия радиоактивных сигнализаторов уровня в цехе № 81 в отделении обжига фосфоритов было обнаружено отсутствие источника радиационного излучения № 083 в контейнере № 1916 на бункере 1670-II, в котором находился цезий-137. Одновременно было обнаружено радиоактивное заражение слесарной мастерской, мужских бытовых шкафов и двух участков на территории цеха. При расследовании установлено, что в июне 1983 года источник радиационного излучения был похищен слесарями-практикантами СГПТУ-58 Яфизовым Шамилем Шаукетовичем, 1965 года рождения, проживающим на улице Ново-Промышленной, 10, и Мельниковым Михаилом Константиновичем, 1965 года рождения, проживающим на улице Степана Разина, 18. В тот же день они принесли радиационный источник в слесарную мастерскую и здесь разбили пополам, вследствие чего радиоактивный порошок был рассыпан по мастерской, а затем с мусором и пылью разнесен по территории цеха…". Замеры тогда показали, что даже на газонах у цеха, где в течение года ссыпали выметенный сор, уровень радиационного излучения составлял от 0,2 до 1,5 миллирентген в час, то есть был в 100-1000 раз выше естественного фона. А вот в некоторых точках злополучной мастерской и в бытовых шкафах стрелка радиометра просто зашкаливала: здесь уровень излучения составил до 1 рентгена в час (превышение в 100 тыс. раз).

Приложение 4

Статья о фосфорном заводе г. Шымкент Казахстан

Один из крупнейших заводов химической промышленности Казахстана, шымкентский фосфорный завод, был построен в 1966 году. Предполагалось, что уже на следующий год, к 50-летию Октябрьской революции, завод отчитается первыми показателями. А потому, в угоду неизбежной скоропалительности сразу же были принесены в жертву целый ряд требований и норм безопасности строительства.

Так первоначально завод планировалось возводить недалеко от города Ленгера, в 50 км от Шымкента. Но потом выяснилось, что протянуть сюда необходимые коммуникации, дороги и железнодорожные подъездные пути в срок не удастся. Выход был найден до элементарности простой, - завод построили практически в черте города. То, что предприятие расположилось на естественной возвышенности, буквально нависнув над городом, что неучтенная роза ветров обеспечивала Шымкенту постоянное облако ядовитых газов, что в непосредственной близости от завода текут две главные региональные речки - Бадам и Сайрамсу, которые рискуют быть отравлены химических производством, все эти факты никого не волновали.

Дальнейшие производственные рекорды ШПО "Фосфор", уже в 70-е годы дававшего прибыль до 200 млн. рублей, навсегда поставили завод в разряд неприкасаемых для критики. Так, социалистическая плановая экономика определяла эффективность работы фосфорного завода практически по одному показателю - количеству переработанной фосфорсодержащей руды. При этом качество переработки никого не интересовало. Естественно, завод-гигант, в инфраструктуре которого было занято около 20 тысяч рабочих и служащих, гнался за тем, чтобы "переработать" сотни и тысячи тонн руды.

Как результат - в отходы уходили сотни тонн шлама, содержащего до 70 % (!) фосфора.

Кстати, данные о том, что отходы содержат ну очень высокий процент фосфора, долгое время были чуть ли не главной военной тайной завода. Только в годы перестройки эта проблема начала было будироваться, но закончилась почти анекдотом. На какой-то очередной юбилей завода, "Фосфор" посетила делегация японских гостей. Узнав, что шламы буквально нашпигованы фосфором, японцы осторожно заметили, что у них в стране восходящего солнца вполне рентабельной считается переработка 50 % фосфорсодержащей руды. И тогда находчивые администраторы шымкентского "Фосфора" популярно объяснили капиталистам, что таким образом у нас производиться стратегический запас фосфорсодержащих руд. Дескать, когда иссякнут природные ресурсы, эти самые шламы и пойдут вновь на переработку. Так что это вовсе не бесхозяйственность, а самая что ни на есть забота о будущем. Говорят, японцы были просто потрясены такой расчетливостью.

Фосфорный завод – жизнь после смерти

В 90-х годах, с развалом Союза и плановой экономики, шымкентский фосфорный гигант потерпел не просто кризис, но полный крах. Вначале завод еще пытались отдать под управление различным фирмам и компаниям, в том числе и иностранцам. Те же японцы сразу изъявили желание скупить все тысячи тонн шлама, хранившегося в могильниках фосфорного завода. Инвестировать ШПО собирались немецкие компании. Однако благие начинания заканчивались почему-то всегда одинаково – серьезные иностранные инвесторы в итоги отказывались от «Фосфора». А малопонятная деятельность различных отечественных «хозяев» привела к тому, что к 2000 году ШПО «Фосфор» было уже полностью разрушено и разворовано. Но это вовсе не означает, что Шымкент перестал ощущать присутствие мертвого гиганта. Скорее даже наоборот. С 90-х годов и по настоящее время, правоохранительные органы, СЭС-СЭП, природоохранные службы, экологи и пр. неоднократно фиксировали множество рецидивов, так или иначе связанных с фосфорным заводом. Фосфорный шлам начал активно использоваться частными фирмами в качестве стройматериала. И хотя официально частники использовали шлам при прокладке дорог, поручиться за то, что фосфорные отходы не шли в качестве наполнителя при производстве стройматериалов, - в частности строительных шлакоблоков – никто не может. Только ценой невероятных усилий контролирующих служб удалось сбить ажиотажный спрос на «дармовой» наполнитель. Однако тут же стали регистрироваться факты появления «фонящего» металла, - результат деятельности различного рода «сталкеров» собиравших металлолом на руинах фосфорного завода.

Один из самых вопиющих случаев, когда минувшей весной в детских песочницах Шымкента был обнаружен песок с примесями желтого фосфора. Причем обнаружился он при самых трагичных обстоятельствах – игравший в одной из таких песочниц 5-летний малыш получил тяжелые химические ожоги рук и ног. Официальное расследование, проведенное санитарными службами, точную причину появления фосфора в песке так и не установило. Удалось лишь выяснить, что подобных «фосфорных» песочниц в Шымкенте оказалось около десятка, и песок сюда завозился с береговых карьеров реки Бадам. Поэтому наиболее вероятной версией специалисты назвали зараженность фосфорными примесями долины реки Бадам. Ведь именно в водах Бадама «черные металлосборщики» промывают металл, добытый на фосфорном заводе, доводя его, таким образом, до «товарного вида».

Литература

1. Интернет-ресурсы о фосфоре и его значении в природе.

2. Развитие системного мышления. http://triz.natm.ru/sistem/sis_02.htm.

15