Сценарий видеофильма «Кремний

1
Видеофильм «Фосфор. Соединения фосфора»
Перечень опытов
Опыт 1. Горение белого и красного фосфора
Опыт 2. Воспламенение красного фосфора в хлоре
Опыт 3. Получение оксида фосфора (V) и фосфорных кислот
Опыт 4. Гидролиз солей ортофосфорной кислоты
Опыт 5. Качественная реакция на ортофосфорную кислоту
Описание опытов
Опыт 1. Горение белого и красного фосфора
Цель: сравнить реакционную способность белого и красного фосфора.
Задача: наблюдать воспламенение белого и красного фосфора.
Необходимое оборудование и посуда: металлическая пластинка, лабораторный
штатив с кольцом, спиртовка, спички.
Необходимые реактивы: белый и красный фосфор Р.
Описание порядка выполнения опыта:

помещаем металлическую пластинку на кольцо штатива;

под водой отрезаем небольшой кусочек белого фосфора и высушиваем его
между листками фильтровальной бумаги;

положим на один конец пластинки небольшое количество красного
фосфора, а на другой – маленький кусочек белого фосфора;

подставим под пластинку зажженную спиртовку;

наблюдаем воспламенение белого фосфора, температура воспламенения 40 –
50 С;

затем происходит загорание красного фосфора, температура воспламенения
240 С;

при горении фосфора образуются оксиды фосфора:
4P + 5O2 = P4O10,
4P + 3O2 = P4O6 (уравнения в кадре).
Вывод: белый фосфор обладает большей реакционной способностью, чем красный
фосфор.
Опыт 2. Воспламенение красного фосфора в хлоре
Цель: познакомить с восстановительными свойствами фосфора.
Задача: наблюдать взаимодействие красного фосфора с газообразным хлором.
Необходимое оборудование и посуда: колба со шлифом, ложка для сжигания
веществ, штапель, песок.
Необходимые реактивы: красный фосфор Р, газообразный хлор Cl2.
Описание порядка выполнения опыта:

предварительно заполняем колбу хлором, поместив на дно колбы слой
песка;

насыпаем в ложку для сжигания веществ немного красного фосфора;

очень осторожно вносим фосфор небольшими порциями в колбу с хлором;
2

наблюдаем горение фосфора зеленоватым пламенем с образованием
хлоридов фосфора:
2P + 3Cl2 = 2PCl3
2P + 5Cl2 = 2PCl5 (уравнения в кадре)
Вывод: фосфор при взаимодействии с сильными окислителями проявляет
восстановительные свойства.
Опыт 3. Получение оксида фосфора (V) и фосфорных кислот
Цель: получить оксид фосфора (V), метафосфорную кислоту и ортофосфорную
кислоту.
Задачи:

получить оксид фосфора (V) в результате взаимодействия красного фосфора
и кислорода воздуха;

получить метафосфорную кислоту растворением оксида фосфора (V) в воде;

доказать присутствие метафосфат-иона в растворе;

получить ортофосфорную кислоту кипячением метафосфорной кислоты;

доказать присутствие ортофосфат-иона в растворе.
Необходимое оборудование и посуда: лабораторный штатив с лапкой и кольцом,
железная пластина, стеклянная воронка, химический стакан на 200 мл, пробирки (4 шт.),
штатив для пробирок, держатель для пробирок, шпатель, капельница, промывалка,
стеклянная палочка, спиртовка, спички.
Необходимые реактивы: красный фосфор Р, концентрированная азотная кислота
HNO3, водный раствор аммиака NH3  H2O, раствор нитрата серебра ((AgNO3) = 10 %
(масс.)), раствор яичного белка, водный раствор метилоранжа, дистиллированная вода.
Описание порядка выполнения опыта:

немного красного фосфора поместим на железную пластинку;

над ним укрепим в штативе перевернутую отводной трубкой вверх
стеклянную воронку, так чтобы между пластинкой и воронком было расстояние около
1 см;

подожжем фосфор;

в результате горения фосфора образуется оксид пятивалентного фосфора,
который конденсируется на внутренней поверхности воронки (показать стрелкой):
4P + 5O2 = P4O10 (уравнение в кадре)

после окончания реакции, воронку вынем из лапки штатива, поместим в
кольцо и быстро смоем белый оксид фосфора струей воды из промывалки в стакан;

разольем полученный раствор на 4 пробирки;

в первую пробирку добавим несколько капель раствора метилоранжа;

наблюдаем окрашивание раствора в розовый цвет, поскольку в результате
растворения оксида фосфора (V) в воде образуется смесь фосфорных кислот, которые в
водном растворе диссоциируют и создают кислую среду.

во вторую пробирку добавим несколько капель метилоранжа, раствор
нейтрализуем аммиаком до слабокислой реакции, и прильем раствор нитрата серебра;

наблюдаем образование белого осадка, что свидетельствует о присутствии в
растворе метафосфат-ионов:
HPO3 + AgNO3 = AgPO3 + HNO3
PO3- + Ag+ = AgPO3 (уравнения в кадре)

во вторую пробирку добавляем раствор яичного белка и наблюдаем его
свертывание, что также подтверждает наличие метафосфорной кислоты;

следовательно, при растворении оксида фосфора (V) в воде образуется
метафосфорная кислота:
3
P4O10 + 2H2O = 4HPO3 (уравнение в кадре).

в третью пробирку приливаем несколько капель концентрированной азотной
кислоты и нагреванием до кипения;

к полученному раствору добавим несколько капель метилоранжа,
нейтрализуем его аммиаком до слабокислой реакции и прильем раствор нитрата серебра;

наблюдаем образование осадка желтого цвета, что свидетельствует о
наличии в растворе ортофосфат-ионов:
Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4 + 3NaNO3
PO43- + 3Ag+ = Ag3PO4

при кипячении раствора метафосфорной кислоты, она переходит в
ортофосфорную:
HPO3 + H2O = H3PO4
Вывод: фосфор при горении на воздухе дает кислотный оксид фосфора (V), при
растворении оксида фосфора (V) в воде образуется метафосфорная кислота, которая при
кипячении переходит в ортофосфорную кислоту.
Опыт 4. Гидролиз солей ортофосфорной кислоты
Цель: познакомить с реакциями гидролиза солей ортофосфорной кислоты.
Задача: наблюдать реакции гидролиза ортофосфата, гидроортофосфата и
дигидроортофосфата натрия.
Необходимое оборудование и посуда: чашки Петри (3 шт.), эталонная шкала рН,
универсальный индикатор, стеклянные палочки.
Необходимые реактивы: водные растворы ортофосфата натрия Na3PO4 (С = 0,1
моль/л), гидроортофосфата натрия Na2НPO4 (С = 0,1 моль/л) и дигидроортофосфата
натрия NaН2PO4 (С = 0,1 моль/л).
Описание порядка выполнения опыта:

в первую чашку наливаем раствор ортофосфата натрия;

во вторую – раствор гидроортофосфата натрия;

в третью – раствор дигидроортофосфата натрия;

в каждую чашку опускаем полоску универсального индикатора;

сравниваем окраску индикатора с эталонной шкалой рН;

раствор ортофосфата натрия имеет щелочную среду (рН = 9), в водном
растворе ортофосфат натрия подвергается гидролизу по аниону:
PO43- + H2O ⇄ HPO42- + OH- (уравнение в кадре)

раствор гидроортофосфата натрия также имеет щелочную среду, хотя его
основные свойства выражены слабее, чем у ортофосфата натрия, рН раствора равен 8;

в растворе гидроортофосфата натрия протекают два конкурирующих
процесса: гидролиз гидроортофосфат-иона:

НPO42- + H2O ⇄ H2PO42- + OH- (уравнение в кадре)
и диссоциация гидроортофосфат-иона:
НPO42- ⇄ PO43- + H+ (уравнение в кадре)

реакция гидролиза протекает в большей степени, поэтому раствор
гидроортофосфата натрия проявляет основные свойства;

раствор дигидроортофосфата натрия имеет кислую среду, рН раствора равен
6;

в растворе дигидроортофосфата натрия протекают два конкурирующих
процесса: гидролиз дигидроортофосфат-иона:
Н2PO4- + H2O ⇄ H3PO4 + OH- (уравнение в кадре)
4

и диссоциация дигидроортофосфат-иона:
Н2PO4- ⇄ НPO42- + H+ (уравнение в кадре)

реакция диссоциации протекает в большей степени, поэтому раствор
дигидроортофосфата натрия проявляет кислотные свойства.
Вывод: в ряду солей ортофосфорной кислоты Na3PO4 - Na2НPO4 - NaН2PO4 степень
гидролиза уменьшается.
Опыт 5. Качественная реакция на ортофосфорную кислоту
Цель: обнаружить фосфорную кислоту химическим способом.
Задача: наблюдать обнаружение фосфорной кислоты с помощью молибдата
аммония.
Необходимое оборудование и посуда: химический стакан на 100 мл (2 шт.),
шпатель, стеклянные палочки, электрическая плитка, асбестовая сетка.
Необходимые реактивы: молибдат аммония (NH4)2MoO4, раствор азотной кислоты
((HNO3) = 10 % (масс.)), раствор ортофосфорной кислоты ((H3PO4) = 10 % (масс.)).
Описание порядка выполнения опыта:

в стакан наливаем 75 мл разбавленной азотной кислоты;

помещаем в раствор 0,25 г молибдата аммония;

после растворения молибдата аммония образуется «молибденовая
жидкость»;

добавляем 5 мл ортофосфорной кислоты;

смесь нагреваем на электрической плитке;

наблюдаем выпадение оранжевого осадка гетерополимолибдата аммония:
Н3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 14HNO3 =
(NH4)3PMo12O40·2H2O↓ + 14NH4NO3 + 10H2O + 7NH3.
(уравнение в кадре).
Вывод: «молибденовая жидкость» является качественным реагентом для
обнаружения фосфорной кислоты.