Генетическая связь между классами неорганических соединений егэ

Материальный мир, в котором мы живем и крохотной частичкой которого мы являемся, един и в то же время бесконечно разнообразен. Единство и многообразие химических веществ этого мира наиболее ярко проявляется в генетической связи веществ, которая отражается в так называемых генетических рядах. Выделим наиболее характерные признаки таких рядов:

1. Все вещества этого ряда должны быть образованы одним химическим элементом. Например, ряд, записанный с помощью следующих формул:

$Br_2 → HBr → NaBr → NaNO_3$,

нельзя считать генетическим, т.к. в последнем звене элемент бром отсутствует, хотя реакция для перехода от $NaBr$ к $NaNO_3$ легко осуществима:

$NaBr + AgNO_3 = AgBr↓+ NaNO_3$.

Этот ряд мог бы считаться генетическим рядом элемента брома, если бы его завершили, например, так:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr$.

2. Вещества, образованные одним и тем же элементом, должны принадлежать к различным классам, т.е. отражать разные формы его существования.

3. Вещества, образующие генетический ряд одного элемента, должны быть связаны взаимопревращениями. По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды.

Например, приведенный выше генетический ряд брома будет неполным, незавершенным. А вот следующий ряд:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr → Br_2$

уже можно рассматривать как полный: он начинался простым веществом — бромом и им же закончился. Обобщая сказанное выше, можно дать следующее определение генетического ряда.

Генетическим называется ряд веществ — представителей разных классов, являющихся соединениями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающих общность происхождения этих веществ или их генезис.

Генетическая связь — понятие более общее, чем генетический ряд, который является пусть и ярким, но частным проявлением этой связи, реализующейся при любых взаимных превращениях веществ. Тогда, очевидно, под это определение подходит и первый приведенный в тексте ряд веществ.

Для характеристики генетической связи неорганических веществ мы рассмотрим три разновидности генетических рядов.

Генетический ряд металла.

Наиболее богат ряд металла, у которого проявляются разные степени окисления. В качестве примера рассмотрим генетический ряд железа со степенями окисления $+2$ и $+3$:

${Fe}↙{text»металл»}→{FeCl_2}↙{text»соль — хлорид железа(II)»}$ $→{Fe(OH)_2}↙{text»основание — гидроксид железа(II)»}$ $→{FeO}↙{text»основный оксид — оксид железа(II)»}$ $→{Fe}↙{text»металл»}$ $→{FeCl_3}↙{text»соль — хлорид железа(III)»}$ $→{Fe(OH)_3}↙{text»гидроксид железа (III) — амфотерное соединение с преобладанием основных свойств»}$ $→{Fe_2O_3}↙{text»оксид железа(III), аналогичен по свойствам соответствующему гидроксиду»}$ $→{Fe}↙{text»металл»}$

Напомним, что для окисления железа в хлорид железа (II) нужно взять более слабый окислитель, чем для получения хлорида железа (III):

Генетический ряд неметалла.

Аналогично ряду металла более богат связями ряд неметалла с разными степенями окисления, например, генетический ряд серы со степенями окисления $+4$ и $+6$:

${S}↙{text»неметалл»} → {SO_2}↙{text»кислотный оксид — оксид серы (IV)»}$ $ → {H_SO_3}↙{text»сернистая кислота»}$ $ → {Na_SO_3}↙{text»соль — сульфит натрия»}$ $ → {SO_2}↙{text»кислотный оксид — оксид серы (IV)»}$ $ → {SO_3}↙{text»кислотный оксид — оксид серы (VI)»} $ $ → {H_SO_4}↙{text»серная кислота»}$ $ → {SO_2}↙{text»кислотный оксид — оксид серы (IV)»} $ $→ {S}↙{text»неметалл»}$

Затруднение может вызвать лишь последний переход. Руководствуйтесь правилом: чтобы получить простое вещество из окисленного соединения элемента, нужно взять для этой цели самое восстановленное его соединение, например, летучее водородное соединение неметалла. В нашем случае:

${SO_2}↖{+4}+2H_2{S}↖{-2}=2H_2O+S↖{0}↓.$

По этой реакции в природе из вулканических газов образуется сера.

Аналогично для хлора:

$K{Cl}↖{+5}O_3+6H{Cl}↖{-1}=K{Cl}↖{-1}+3{Cl_2}↖{0}↑+H_2O.$

Генетический ряд металла, которому соответствуют амфотерные оксид и гидроксид, очень богат связями, т.к. они проявляют в зависимости от условий то кислотные, то основные свойства.

Например, рассмотрим генетический ряд цинка:

5.1. Общие представления

Задания по этой
теме представлены в контрольной работе
ЕГЭ на базовом и высоком уровне сложности.
Успешное выполнение этих заданий
возможно лишь в том случае, если учащимися
будут усвоены свойства и способы
получения неорганических веществ
различных классов, а также возможности
взаимного перехода соединений.

Генетическая связь
между классами неорганических веществ
может быть представлена следующей
схемой:

Однако следует
учесть, что предложенная схема не
отражает всех особенностей взаимосвязи
между различными классами неорганических
веществ, так как не все вещества можно
получить прямым методом. Так, кислород
непосредственно не взаимодействует с
серебром, золотом, платиной, галогенами,
о чем часто забывают школьники. Оксиды
этих элементов получают косвенным
путем. Например, оксид хлора(VII)
Cl₂O₇
получают действием Р₂О₅
на хлорную кислоту:

2НСlO₄
+ P₂O₅
= Cl₂O₇
+ 2HPO₃

Взаимодействие
азота с кислородом приводит к образованию
несолеобразующего оксида азота(II)
NO,
остальные оксиды азота получают другими
методами. Так, оксид азота(V)
N₂O₅
получают способом, аналогичным способу
получения Cl₂O₇,
т.е. путем действия P₂O₅
на HNO₃:

HNO₃
+ P₂O₅
= N₂O₅
+ HPO₃.

Следует обратить
внимание также на то, что не все основные
и кислотные оксиды взаимодействуют с
водой с образованием соответствующих
гидроксидов (оснований или кислот). Так,
чтобы получить гидроксиды неактивных
и малоактивных металлов, оксид сначала
следует перевести в соль путем его
взаимодействия с кислотой, а затем на
полученную соль подействовать раствором
щелочи. Например, для получения гидроксида
железа(II)
необходимо осуществить реакции:

FeO + 2HCl
= FeCl₂
+ H₂O

FeCl₂
+ 2KOH = Fe(OH)₂↓
+ 2KCl

Аналогично, слабую
нерастворимую кремневую кислоту нельзя
получить при взаимодействии SiO₂
с водой. Сначала оксид кремния(IV)
обрабатывают щелочью, получая растворимую
соль — силикат, на который затем действуют
кислотой:

SiO₂
+ 2NaOH = Na₂SiO₃
+ H₂O

Na₂SiO₃
+ H₂SO₄
= H₂SiO₃↓
+ Na₂SO₄

5.2. Примеры заданий по теме «Генетическая связь между различными классами неорганических веществ» и комментарии к их решению

Приведем сначала
примеры заданий базового
уровня сложности,
которые проверяют знание генетической
взаимосвязи неорганических веществ
различных классов.

1.
В схеме
превращений

СaO

Сa(OH)₂

СaSO₃

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

Гидроксид кальция
можно получить, добавив к оксиду кальция
воду («гашение извести»):

СаО + Н₂О
= Сa(OH)₂

При взаимодействии
гидроксида кальция с SO₃
образуется
сульфат кальция СаSO₄,
но не сульфит кальция СаSO₃.
Это — типичная ошибка учащихся! Сульфит
кальция можно получить из гидроксида
кальция при его взаимодействии с SO₂
или по обменной реакции с растворимым
сульфитом — K₂SO₃:

Сa(OH)₂
+ K₂SO₃
= СaSO₃↓
+ 2КОН

Ответ:
2.

2. В
схеме превращений

CuО

X₁

X₂

веществом Х₂
является

При взаимодействии
оксида меди(II)
CuO
с соляной кислотой НCl
образуется хлорид меди(II)
CuCl₂:

CuО
+ 2HCl
= CuCl₂
+ H₂O.

Добавление
гидроксида натрия к полученной соли
приводит к образованию гидроксида
меди(II)
Cu(OH)₂:

CuCl₂
+ 2NaOH
= Cu(OH)₂
+ 2NaOH

Ответ:
4.

3. В
схеме превращений

Fe

X₁

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

Выполняя это
задание, следует помнить, что железо
окисляется до степени окисления +2 под
действием слабых окислителей (Н⁺,
S.
и др.), а до степени окисления +3 – под
действием сильных окислителей (галогены
— Cl₂,
Br₂,
азотная кислота, концентрированная
серная кислота при нагревании). НCl
– слабый окислитель за счет ионов Н⁺,
поэтому в результате первого превращения
образуется хлорид железа(II)
FeCl₂,
который при взаимодействии со щелочью
дает гидроксид железа(II)
Fe(OH)₂.
Ответ:
2.

4. В
схеме
превращений

Fe

FeCl₃

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

Рассуждая, как и
в предыдущем задании, делаем вывод, что
железо окисляется до степени окисления
+3 под действием Cl₂,
но не НCl.
Взаимодействие полученного в результате
первой реакции хлорида железа(III)
со щелочью приводит к образованию
хлорида железа(III)
Fe(OH)₃.
Ответ:
4.

5. В
схеме превращений

C

X₁

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

В избытке кислорода
углерод сгорает с образованием углекислого
газа СО₂.
При взаимодействии СО₂
с избытком щелочи образуется средняя
соль Na₂CO₃,
а с недостатком щелочи – кислая соль
NaHCO₃.
Ответ:
4.

6. В
схеме превращений

NO

Х₁

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

Оксид азота(II)
легко окисляется кислородом до оксида
азота(IV),
который при растворении в воде в
присутствии кислорода образует азотную
кислоту. В отсутствии кислорода оксид
азота(IV)
при взаимодействии с водой диспропорционирует
с образованием смеси азотистой НNO₂
и азотной HNO₃
кислот. Ответ:
3.

7. В
схеме превращений

Р

Х₁

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

Сгорая в избытке
кислорода, фосфор образует оксид
фосфора(V)
P₂O₅,
при добавлении к которому избытка щелочи
образуется средняя соль Na₃PO₄.
Кислые соли – гидрофосфат Na₂HPO₄
или дигидрофосфат NaH₂PO₄
– образуются в избытке оксида фосфора(V).
Ответ:
2.

8. В
схеме превращений

Н₂S

Х₁

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

В недостатке
кислорода сероводород сгорает с
образованием серы S,
а в избытке кислорода — с образованием
оксида серы(IV)
SO₂.
При пропускании оксида серы (IV)
через избыток щелочи образуется средняя
соль – сульфит калия K₂SO₃.
В случае избытка оксида серы(IV)
образуется кислая соль KHSO₃.
Ответ:
4.

9. В
схеме превращений

NaCl(тв.)

HCl

CuCl₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

Хлороводород из
твердого хлорида натрия получают,
действуя на него концентрированной,
но не
разбавленной,
серной кислотой при нагревании:

NaCl(тв.).
+ H₂SO₄(конц.)
= HCl↑ + NaHSO₄

Для получения
хлорида меди(II)
можно использовать оксид или гидроксид
меди(II).
В случае использования раствора CuSO₄
хлорид меди(II)
получить не удастся вследствие обратимости
реакции. Ответ:
1

10. В
схеме превращений

KI(тв.)

X₁

X₂

веществами Х₁
и Х₂
соответственно являются

В отличие от
предыдущего задания, при действии на
йодид натрия концентрированной серной
кислотой при нагревании галогеноводород,
в данном случае — НI,
не образуется, так как вследствие высокой
восстановительной активности йодид-иона
I‾
протекает окислительно-восстановительная
реакция, в результате которой образуется
I₂:

8KI(тв.)
+ 5H₂SO₄(конц.)
= 4I₂
+ H₂S
+ 4K₂SO₄
+ 4H₂O

В отличие от Cl₂
и Br₂,
I₂
обладает значительно меньшей окислительной
активностью, поэтому он окисляет железо
преимущественно до степени окисления
+2, т.е. до FeI₂.
Ответ:
2.

Задания высокого
уровня сложности,
проверяющие знание генетической
взаимосвязи неорганических веществ
различных классов (С2), как показывают
результаты ЕГЭ, являются наиболее
трудными из всех заданий контрольной
работы ЕГЭ. Процент их выполнения самый
низкий. В работах разных лет они имели
различную формулировку. Предлагались
задания, выполнение которых предусматривало
написание уравнений реакций в соответствии
с предложенной схемой (так называемые
«цепочки превращений» веществ). Начиная
с 2006 г. в работе стали использоваться
задания, при выполнении которых требуется
написать уравнения четырех возможных
реакций между предложенными веществами.
В условиях таких заданий отсутствует
жестко заданная схема действий, что
требует от учащихся применения творческого
подхода и демонстрации высокого уровня
познания свойств веществ различных
классов.

В 2012 г. задание С2
будет представлено в двух форматах: в
одних вариантах КИМ — в прежнем формате
(«Даны вещества…»), а в других — в новом,
когда условие задания представляет
собой описание конкретного химического
эксперимента, ход которого экзаменуемый
должен будет отразить посредством
уравнений соответствующих реакций.

При подготовке к
экзамену полезно предлагать учащимся
задания высокого уровня сложности,
проверяющие знание генетической
взаимосвязи неорганических веществ
различных классов, в разных форматах.

В «цепочках
превращений»
формулы (названия) веществ и неизвестные
реагенты (Х₁,
Х₂
и т.д.) могут обозначаться как исходные
вещества или продукты, а также записываться
над стрелочками, иногда вместе с указанием
условий проведения реакции (избыток
или недостаток реагента, температура,
катализатор и т.п.). Для правильного
написания последовательности уравнений
реакций необходимо внимательно
проанализировать состав, строение и
свойства всех реагентов, определить
характер изменений, происшедших с
исходным веществом.

Следует также
обратить внимание учащихся на то, что
в некоторых случаях осуществить
превращение одного вещества в другое
можно несколькими способами, однако
записать следует только одно
уравнение
реакции. Дополнительно
записанные уравнения реакций не
оцениваются!

В заданиях, требующих
написать уравнения
четырех возможных реакций между
предложенными веществами,
количество этих веществ может быть
разным – и три, и четыре, и пять. Однако
число уравнений реакций должно быть
только четыре. Кроме того, в заданиях
последних лет указано, что пары
реагентов повторять нельзя.
Например, ортофосфорная кислота может
реагировать с гидроксидом натрия с
образованием трех видов солей –
нормальной (ортофосфата Na₃PO₄)
и двух кислых (гидрофосфата Na₂HPO₄
и дигидрофосфата NaH₂PO₄),
чему соответствует три уравнения
реакций:

3NaOH +
H₃PO₄
= Na₃PO₄
+ 3H₂O

2NaOH +
H₃PO₄
= Na₂HPO₄
+ 2H₂O

NaOH
+ H₃PO₄
= NaH₂PO₄
+ H₂O

В бланк ответа
следует записать только одно из этих
уравнений! Как
и в случае «цепочек превращений»,
дополнительно
записанные уравнения реакций не
оцениваются!

Для успешного
выполнения задания необходимо
проанализировать и учесть все
свойства
представленных в задании веществ, т.е.
кислотно-основные, окислительно-восстановительные
и специфические, присущие именно этому
конкретному веществу.

Задание, требующее
записать уравнения реакций,
соответствующих описанию
«мысленного»
химического
эксперимента,
по своей сути является той же «цепочкой
превращений», но представленной словесно,
а не в виде схемы. Чтобы справиться с
этим заданием, часто необходимо кроме
химических свойств веществ знать также
их физические свойства (агрегатное
состояние, цвет, запах и т.д.).

Далее приведем
примеры заданий
высокого
уровня сложности,
проверяющие знание генетической
взаимосвязи неорганических веществ
различных классов (С2), в разных форматах.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Всего: 669    … 81–100 | 101–120 | 121–140 | 141–160 | 161–180 | 181–200 | 201–220 | 221–240 …

Добавить в вариант

Всего: 669    … 81–100 | 101–120 | 121–140 | 141–160 | 161–180 | 181–200 | 201–220 | 221–240 …

Инфоурок

›

Химия

›Тесты›Задания по химии для подготовки к ЕГЭ на тему «Генетическая связь неорганических веществ»

Задания по химии для подготовки к ЕГЭ на тему «Генетическая связь неорганических веществ»

1. Основные классы неорганических соединений

Генетическая связь основных классов неорганических соединений

1. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить  следующие превращения:                 Na2SnO2

                                      Sn→ SnCl2→ Sn(OH2   ≤  

                                                                                                Sn(NO3)2

б). Какие из приведенных веществ будут взаимодействовать между собой:

Ca(OH)2 и NaOH; Pb(OH)2 и KOH; H2SO4 и H2SO3; HCl и Na2S; HNO3 и MgO?

Написать уравнения соответствующих реакций.

1.2. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

FeCl2 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe2(SO4)3.

б). Какие из приведенных оксидов будут реагировать с HCl: N2O5; SO3; Al2O3;

Cl2O7; ZnO; K2O? Написать уравнения соответствующих реакций.

1.3. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить  следующие превращения:

P → P2O5 → H3PO4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2.

б). Закончить уравнения реакций, доказывающих амфотерность оксида

свинца (II): основные свойства PbO + HNO3 → …;

кислотные свойства PbO + KOH →спавление … .

1.4. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

N2 → NH3 → (NH4)2SO4 → NH4Cl → NH3 → NH4NO3.

б). Какие из приведенных оксидов реагируют с NaOH: MgO; Cl2O; Na2O;

CrO3; CaO; CO2? Составить уравнения соответствующих реакций.

1.5. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Si → SiO2 → K2SiO3 → H2SiO3 → SiO2.

б). Какие из указанных ниже веществ могут взаимодействовать с раствором

KOH: HI; CuCl2; SO2; Ba(OH)2; SnO? Написать уравнения соответствующих

реакций.

1.6. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

CaSO3 ← SO2 ← S → FeS → H2S → KHS.

б). Составить уравнения реакций между кислотами и основаниями, приводящих к образованию солей: Na2S; Fe2(SO4)3; K 3PO4.

1.7. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Ca → Ca(OH)2 → CaCO3 → CaCl2 → Ca3(PO4)2.

                                                 Na2SnO2             

Sn→ SnCl2 →Sn(OH)2    ≤  

                                                 Sn(NO3)2

б). Составить уравнения реакций между кислотами и основаниями, приводящих к образованию солей: NaNO3; CaHРO4; CuOHCl.

1.8. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Cu → CuO → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → CuCl2.

б). Между какими из приведенных пар веществ возможна реакция: CO2 и SO2;

LiOH и CO2; P2O5 и CaO; NaOH и KOH; Li2O и ZnO; Li2O и Na2O? Составить

уравнения соответствующих реакций.

1.9. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Cd → CdO → Cd(NO3)2 → Cd(OH)2 → CdSO4.

б). С какими из указанных ниже веществ может взаимодействовать серная

кислота: HCl; BaCl2; MgO; CO2; NaOH; ZnO? Составить уравнения

соответствующих реакций.

1.10. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно

осуществить следующие превращения:

Zn → ZnCl2 → Zn(OH)2 → ZnO → K2ZnO2.

б). Написать уравнения реакций образования солей: Na2SO3; Fe2(SO4)3;

Ba(NO3)2 в результате взаимодействия основания и кислотного оксида.

1.11. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно

осуществить следующие превращения:

S → SO2 → SO3 → H2SO4 → KHSO4 → K2SO4.

б). Составить уравнения реакций образования солей: CaCO3; Al2(SO4)3;

Na3PO4 в результате взаимодействия основного и кислотного оксидов.

1.12. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Al → Al2(SO4)3 → Al(OH)3 → Al2O3 → KAlO2.

б). Закончить уравнения реакций, доказывающих амфотерность оксида

олова (II): основные свойства SnO + HCl → …;

кислотные свойства SnO + KOH спавление ….

1.13. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно

осуществить следующие превращения:

Ba → BaO → Ba(OH)2 → Ba(NO3)2 → BaCO3 → BaCl2.

б). Какие из приведенных оксидов взаимодействуют с КОН: Na2O; CO2;

Ga2O3; MgO; CuO; Mn2O7? Написать уравнения соответствующих реакций.

1.14. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно

осуществить следующие превращения:

Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → FeO → FeCl2 → FeS.

б). Какие вещества могут быть получены при взаимодействии кислоты с солью?

Кислоты с основанием? Соли с солью? Привести примеры соответствующих

реакций.

1.15. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Mg → MgSO4 → Mg(OH)2 → MgOHNO3 → Mg(NO3)2.

б). Составить уравнения реакций, при помощи которых, исходя из четырех простых веществ – калия, серы, водорода и кислорода, можно получить гидроксид калия КОН; сульфид калия K2S; сероводородH2S.

1.16. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

ZnSO4 ← ZnO ← ZnS → ZnCl2 → Zn(OH)2 → Na2ZnO2.

б). Написать уравнения не менее четырех реакций, при помощи которых можно получить карбонат кальция CaCO3.

1.17. а). Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

CuOHCl ← Cu(OH)2 ← CuSO4 ← Cu → CuO → CuCl2.

б). Написать уравнения реакций образования K2CrO4, Mg(NO3)2, BaSO4, Ca(ClO)2 в результате взаимодействия основания и кислотного оксида.

1.18. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Fe → FeSO4 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → FeCl3.

б). Могут ли находиться совместно в растворе: Ba(OH)2 и FeCl3; HCl и H2S; NaOH и НBr; NaOH и KOH; HCl и Na2CO3? Дать обоснованный ответ и привести уравнения соответствующих реакций.

1.19. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Al → Al2O3 → AlCl3 → Al(OH)3 → NaAlO2.

б). Как, используя BaO, FeCl3, H2SO4, H2O, CuO, можно получить: гидроксид бария; гидроксид железа (III); сульфат меди (II)? Составить уравнения соответствующих реакций.

1.20. а). Написать уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

Pb → PbS → PbO → Pb(NO3)2 → Pb(OH)2 → K2PbO2.

б). Составить уравнения четырех реакций, в результате которых образуется бромид натрия NaBr.

Урок 42. Взаимосвязь между классами неорганических веществ

В уроке 42 «Взаимосвязь между классами неорганических веществ» из курса «Химия для чайников» мы подведём итоги проделанной работы, повторим пройденное и выясним, как связаны классы неорганических веществ.

Вы уже знаете, что многие простые вещества — металлы и неметаллы — соединяются с кислородом, образуя основные и кислотные оксиды. Например, металл кальций при этом окисляется до основного оксида CaO, а неметалл фосфор — до кислотного оксида P₂O₅. Вам также известно, что основные и кислотные оксиды, присоединяя воду, превращаются в гидраты оксидов, или гидроксиды, которые делятся на основания и кислородсодержащие кислоты. Так, вышеуказанный оксид кальция в результате гидратации образует гидроксид — основание Ca(OH)₂, а оксид фосфора(V) превращается в гидроксид, являющийся кислотой H₃PO₄. Гидроксиды же, реагируя с другими веществами, образуют соли. Последовательность всех перечисленных превращений можно изобразить в виде общей схемы, в которой переходы от веществ одних классов к веществам других классов условно изображены стрелками:

Из этой схемы видно, что простые вещества, оксиды, гидроксиды и соли последовательно, «порождая» друг друга, образуют ряд взаимосвязанных между собой веществ.

Известны два типа таких рядов — ряды металлов и их соединений и ряды неметаллов и их соединений.

Ряды металлов и их соединений

Каждый такой ряд состоит из металла, его основного оксида, основания и любой соли этого же металла:

Для перехода от металлов к основным оксидам во всех этих рядах используются реакции соединения с кислородом, например:

Переход от основных оксидов к основаниям в первых двух рядах осуществляется путем известной вам реакции гидратации, например:

Что касается последних двух рядов, то содержащиеся в них оксиды MgO и FeO с водой не реагируют. В таких случаях для получения оснований эти оксиды сначала превращают в соли, а уже их — в основания. Поэтому, например, для осуществления перехода от оксида MgO к гидроксиду Mg(OH)₂ используют последовательные реакции:

Переходы от оснований к солям осуществляются уже известными вам реакциями. Так, растворимые основания (щелочи), находящиеся в первых двух рядах, превращаются в соли под действием кислот, кислотных оксидов или солей.

Нерастворимые основания из последних двух рядов образуют соли под действием кислот.

Ряды неметаллов и их соединений

Каждый такой ряд состоит из неметалла, кислотного оксида, соответствующей кислоты и соли, содержащей остаток этой кислоты:

Для перехода от неметаллов к кислотным оксидам во всех этих рядах используются реакции соединения с кислородом, например:

Переход от кислотных оксидов к кислотам в первых трех рядах осуществляется путем известной вам реакции гидратации, например:

Однако вы знаете, что содержащийся в последнем ряду оксид SiO₂ с водой не реагирует. В этом случае его сначала превращают в соответствующую соль, из которой затем получают нужную кислоту:

Переходы от кислот к солям могут осуществляться известными вам реакциями с основными оксидами, основаниями или солями.

1. Вещества одного и того же ряда друг с другом не реагируют.
2. Если одно вещество принадлежит к ряду металлов и их соединений, а другое — к ряду неметаллов и их соединений, то эти вещества реагируют друг с другом с образованием солей (рис. 126).

Эта схема отображает взаимосвязь между различными классами неорганических соединений и объясняет многообразие химических реакций между ними. Они постоянно происходят в природе и широко используются в практической деятельности людей.

Краткие выводы урока:

1. Простые вещества, оксиды, гидроксиды и соли взаимосвязаны между собой.
2. 1) металл → основный оксид → основание → соль; 2) неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.
3. Вещества, принадлежащие к одному ряду, друг с другом не реагируют.
4. Вещества, принадлежащие к рядам разных типов, реагируют между собой с образованием солей.

Надеюсь урок 42 «Взаимосвязь между классами неорганических веществ» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Урок №51. Генетическая связь между основными клас­сами неорганических соединений

Генетические связи — это связи между разными классами, основанные на их взаимопревращениях.

Зная классы неорганических веществ, можно составить генетические ряды металлов и неметаллов. В основу этих рядов положен один и тот же элемент.

Среди металлов можно выделить две разновидности рядов:

1 . Генетический ряд, в котором в качестве основания выступает щёлочь. Этот ряд можно представить с помощью следующих превращений:

металл→основный оксид→щёлочь→соль

Например, K→K 2 O→KOH→KCl

2 . Генетический ряд, где в качестве основания выступает нерастворимое основание, тогда ряд можно представить цепочкой превращений:

металл→основный оксид→соль→нерастворимое основание→основный оксид→металл

Например, Cu→CuO→CuCl 2 →Cu(OH) 2 →CuO→Cu

Среди неметаллов также можно выделить две разновидности рядов:

1 . Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает растворимая кислота. Цепочку превращений можно представить в следующем виде:

неметалл→кислотный оксид→растворимая кислота→соль

Например, P→P 2 O 5 →H 3 PO 4 →Na 3 PO 4

2 . Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает нерастворимая кислота:

неметалл→кислотный оксид→соль→кислота→кислотный оксид→неметалл

Например, Si→SiO 2 →Na 2 SiO 3 →H 2 SiO 3 →SiO 2 →Si

Взаимосвязь неорганических веществ

Теория к заданию 10 из ЕГЭ по химии

Взаимосвязь различных классов неорганических веществ

Материальный мир, в котором мы живем и крохотной частичкой которого мы являемся, един и в то же время бесконечно разнообразен. Единство и многообразие химических веществ этого мира наиболее ярко проявляется в генетической связи веществ, которая отражается в так называемых генетических рядах. Выделим наиболее характерные признаки таких рядов:

1. Все вещества этого ряда должны быть образованы одним химическим элементом. Например, ряд, записанный с помощью следующих формул:

$Br_2 → HBr → NaBr → NaNO_3$,

нельзя считать генетическим, т.к. в последнем звене элемент бром отсутствует, хотя реакция для перехода от $NaBr$ к $NaNO_3$ легко осуществима:

$NaBr + AgNO_3 = AgBr↓+ NaNO_3$.

Этот ряд мог бы считаться генетическим рядом элемента брома, если бы его завершили, например, так:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr$.

2. Вещества, образованные одним и тем же элементом, должны принадлежать к различным классам, т.е. отражать разные формы его существования.

3. Вещества, образующие генетический ряд одного элемента, должны быть связаны взаимопревращениями. По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды.

Например, приведенный выше генетический ряд брома будет неполным, незавершенным. А вот следующий ряд:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr → Br_2$

уже можно рассматривать как полный: он начинался простым веществом — бромом и им же закончился. Обобщая сказанное выше, можно дать следующее определение генетического ряда.

Генетическим называется ряд веществ — представителей разных классов, являющихся соединениями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающих общность происхождения этих веществ или их генезис.

Генетическая связь — понятие более общее, чем генетический ряд, который является пусть и ярким, но частным проявлением этой связи, реализующейся при любых взаимных превращениях веществ. Тогда, очевидно, под это определение подходит и первый приведенный в тексте ряд веществ.

Для характеристики генетической связи неорганических веществ мы рассмотрим три разновидности генетических рядов.

Генетический ряд металла.

Наиболее богат ряд металла, у которого проявляются разные степени окисления. В качестве примера рассмотрим генетический ряд железа со степенями окисления $+2$ и $+3$:

Напомним, что для окисления железа в хлорид железа (II) нужно взять более слабый окислитель, чем для получения хлорида железа (III):

Генетический ряд неметалла.

Аналогично ряду металла более богат связями ряд неметалла с разными степенями окисления, например, генетический ряд серы со степенями окисления $+4$ и $+6$:

Затруднение может вызвать лишь последний переход. Руководствуйтесь правилом: чтобы получить простое вещество из окисленного соединения элемента, нужно взять для этой цели самое восстановленное его соединение, например, летучее водородное соединение неметалла. В нашем случае:

По этой реакции в природе из вулканических газов образуется сера.

Аналогично для хлора:

Генетический ряд металла, которому соответствуют амфотерные оксид и гидроксид, очень богат связями, т.к. они проявляют в зависимости от условий то кислотные, то основные свойства.

Например, рассмотрим генетический ряд цинка:

Для данных схем превращений напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

1. СuО → СuSO₄ → СuCl₂ → Сu(OH)₂

_NaOH

1. СО₂ Х→CaCO₃→Ca(NO₃)₂

1. MgO Mg(NO₃)₂ Mg(OH)₂ MgCl₂

H₂O

1. P₂O₅ X K₃PO₄ Ca₃(PO₄)₂

H₂O

1. Ba X BaBr₂ Ba₃(PO₄)₂

t°

1. SiO₂ K₂SiO₃ H₂SiO₃ X

t°

1. KOH Cu(OH)₂ → X Cu(NO₃)₂

1. Al Al₂(SO₄)₃ Al(OH)₃ AlCl₃

1. Na₂S H₂S SO₂ BaSO₃

1. СаС₂ Ca(OH)₂ CaSO₄ CaS

Решение

Правильным решением считаются написанные уравнения реакций, соответствующие схеме превращений. В ответе допускаются иные, не противоречащие условию задания уравнения реакций.

1.

1) СuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

2) CuSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + CuCl₂

3) CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

2.

1) CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

2) Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃ + 2NaCl

3) CaCO₃ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

3.

1) MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

2) Mg(NO₃)₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂ + 2NaNO₃

3) Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O

4.

1) P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

2) H₃PO₄ + 3KOH = K₃PO₄ + 3H₂O

3) 2K₃PO₄ + 3CaCl₂ = Ca₃(PO₄)₂ + 6KCl

5.

1) Ва+ Н₂O = Ba(OH)₂ + H₂

2) Вa(OH)₂ + 2 HBr =BaBr₂+ 2H₂O

3) 3BaBr₂ + 2Na₃PO₄ = 6 NaBr + Ba₃(PO₄)₂

6.

SiO₂ + 2KOH (сплавление) = K₂SiO₃ + H₂O

K₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃↓ + 2KCl

H₂SiO₃= H₂O+ SiO₂

7.

2 KOH+CuSO₄=Cu(OH)₂+K₂SO₄

t°

Cu(OH)2= CuO + H₂O

CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

8.

2Al + 3H₂SO₄(разб) = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

Al₂(SO₄)₃  + 6KOH = 2Al (OH)₃ + 3K₂ SO₄

Al (OH)₃ + 3 HCl= AlCl₃+ 3H₂O

9.

1) Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S

2) 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

3) SO₂ + Ba(OH)₂ = BaSO₃ + H₂O

10.

CaC₂ + 2 H₂O = Ca (OH)₂ + C₂H₂

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O

CaSO₄ + 3C_(кокс) = CaS + 2CO + CO₂