11.6. Генетическая связь между классами неорганических соединений

11.6. Генетическая связь между классами неорганических соединений

Все неорганические вещества подразделяются на классы (рис. 11.12). Но между отдельными классами соединений существует генетическая связь. Эта связь заключается в том, что из веществ одного класса можно получить вещества других классов.

Рисунок 11.12 – Упрощенная классификация простых и сложных веществ

Генетические связь – это связь между разными классами соединений, основанная на возможности их взаимного перехода (рис. 11.13).

Рисунок 11.13 – Генетическая связь между классами неорганических соединений

Например, можно перейти от металла кальция к соли сульфату кальция по схеме:

.

Для этого нужно провести несколько реакций:

2Са + О2  2СаО,

СаО + Н2О  Са(ОН)2,

Са(ОН)2 + H2SO4  СаSO4 + 2Н2О.

Но к этой же соли (СаSO4) можно прийти и от неметалла:

.

Для этого подходят такие реакции:

S + О2  SO2.

2SO2 + О2  2SO3,

SO3 + Н2О  H2SO4.

С другой стороны, из соли можно опять прийти к металлу и неметаллу по схеме:

Единство и разнообразие неоорганических соединений проявляются в генетических рядах.

Генетическим рядом называется совокупность веществ разных классов, объединяющих соединения одного элемента, между которыми имеется возможность взаимного перехода.

Генетическия ряд имеет такие признаки:

Все вещества одного ряда содержат атомы одного элемента, например, генетический ряд хлора: Cl2  HCl  NaCl  AgCl  Cl2.

Вещества, образованные одним элементом, относятся к разным классам соединений, например: простое вещество  кислотный оксид  кислота  соль.

Вещества одного генетического ряда должны быть связаны взаимными переходами. Ряд считается полным, если он начинается и заканчивается простым веществом, как было показано на примере соединений хлора.

Есть генетические ряды металлов и неметаллов.

Среди металлов можно выделить две разновидности рядов:

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

металл  основный оксид  щёлочь  соль  металл.

Например, генетический ряд калия: K  K2O  KOH  KCl  К;

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  CuCl2  Cu(OH)2  CuO  Cu.

Среди неметаллов также можно выделить две разновидности рядов:

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

неметалл  кислотный оксид  растворимая кислота  соль  оксид

 неметалл.

Например: P  P2O5  H3PO4  Na3PO4  P2O5  Р;

генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает нерастворимая кислота:

неметалл  кислотный оксид  соль  нерастворимая кислота  кислотный оксид  неметалл.

Например: Si  SiO2  Na2SiO3  H2SiO3  SiO2  Si.

Пример 11.1. Приведите по два примера уравнений реакций в соответствии со схемой:

Решение. 1. Взаимодействие металла с неметаллом:

2. Взаимодействие кислотного оксида с основным

3. Взаимодействие основания с кислотой

4. Переход от металла к основному оксиду

5. Переход от неметалла к кислотному оксиду

6. Переход от основного оксида к основанию

7. Переход от кислотного оксида к кислоте

Пример 11.2. Составьте уравнения реакций для цепочки превращений:

P  P2O5  H3PO4  NaH2PO4  Na3PO4  Ca3(PO4)2  H3PO4.

Решение. Заданному переходу отвечают такие уравнения реакций:

1) 4P + 5O2  2P2O5;

2) P2O5 + 3H2O  2H3PO4;

3) H3PO4 + NaOH  NaH2PO4 + H2O;

4) NaH2PO4 + 2NaOH  Na3PO4 + 2H2O;

5) 2Na3PO4 + 3CaCI2  Ca3(PO4)2 + 6NaCI;

6) Ca3(PO4)2 + 3H2SO4  2H3PO4 + 3CaSO4.

Пример 11.3. Составьте уравнения реакций для цепочки превращений:

Решение. Заданному переходу отвечают такие уравнения реакций:

1) 2Zn + O2  2ZnO;

2) ZnO + 2HNO3  Zn(NO3)2 + H2O;

3) Zn(NO3)2 + 2NaOH  Zn(OH)2 + 2NaNO3;

4) Zn(OH)2  ZnO + H2O;

5) ZnO + 2NaOH + H2O  Na2[Zn(OH)4];

6) ZnO + Al  Zn + Al2O3;

7) Zn + HCI  ZnCI2 + H2.

Ключевые слова и термины

Контрольные вопросы

Что такое генетическая связь между классами неорганических соединений?

Что называется генетическим рядом.

Назовите признаки генетических рядов.

Приведите примеры генетических рядов металлов и неметаллов.

Задания для самостоятельной работы

Предложенные задания имеют по четыре варианта ответов, из которых правильным может быть один или несколько.

Выберите соединение Х в генетическом ряду: металл  Х  щелочь  соль

 металл:

            а) Х = кислотный оксид; б) Х = основный оксид; в) Х = соль; г) Х = основание.

Выберите соединение Х в генетическом ряду: металл  основный оксид  Х  

 нерастворимое основание  основный оксид  металл:

            а) Х = кислотный оксид; б) Х = основный оксид; в) Х = соль; г) Х = основание.

Выберите соединение Х в генетическом ряду: неметалл  кислотный оксид  соль  нерастворимая кислота  кислотный оксид  Х:

            а) Х = неметалл; б) Х = соль; в) Х = основание; г) Х = кислота.

Выберите соединение Х в генетическом ряду: неметалл  Х  растворимая кислота  соль  кислотный оксид  неметалл:

            а) Х = соль; б) Х = кислота; в) Х = основный оксид; г) Х = кислотный оксид.

Выберите соединение Х в цепочке превращений: Mg  Х  H2S:

            а) Х = MgS; б) Х = Mg(OH)2; в) Х = MgSO3; г) Х = S.

Какой оксид образуется в переходе: Mn  оксид  MnSO4?

            а) MnO2; б) Mn2O7; в) MnO; г) Mn2O3.

Какое соединение Х образуется в переходе: кислота  Х  основание:

            а) Х = средняя соль; б) Х = кислотный оксид;

            в) Х = основный оксид; г) Х = комплексная соль.

Какое соединение Х образуется в переходе: неметалл  Х  кислота:

            а) Х = средняя соль; б) Х = кислотный оксид;

            в) Х = основный оксид; г) Х = амфотерный оксид.

Какое соединение Х образуется в переходе: Cu Х  Cu(OH)2:

а) Х = Cu2O; б) Х = CuO; в) Х = CuCl2; г) Х = H2O?

Какое соединение Х образуется в переходе: H2S  Х  Na2SO3?

            а) Х = S; б) Х = Na2S2O3; в) Х = SO2; г) Х = Na2SO4?

Какое соединение Х образуется в переходе: H2S  Х  Na2SO3:

            а) Х = S; б) Х = NaOH; в) Х = Na2O; г) Х = SO2?

Какое соединение Х образуется в переходе: Fe(OH)3  Х  Fe:

            а) Х = K2FeO4; б) Х = Fe2O3; в) Х = Fe(CrO2)2; г) Х = FeSO4?

Какое соединение Х образуется в переходе: ZnСl2  Х  K2ZnO2:

            а) Х = Zn(NO3)2; б) Х = Zn; в) Х = Zn(OH)2; г) Х = ZnSO4?

С каким веществом вступил в реакцию оксид ВаO, если в результате образовалось основание:

            а) NaOH; б) H2O; в) H2; г) KOH?

Укажите реакцию, в результате которой может образоваться сульфат железа (ІІ):

            а) Fe + H2SO4(конц) ...; б) FeO + H2SO4 ...; в) Fe2O3 + H2SO4 ...; г) Fe + CuSO4 ...

Выберите вещества Х и Y в цепочке превращений: сера  X  Y  сульфит натрия:

            а) X = SO2; б) Y = Na2SO3; в) X = SO3; г) Y = H2SO3.

Выберите вещества Х и Y в цепочке превращений: цинк  X  Y  гидроксид цинка:

            а) X = ZnO; б) X = Zn(OH)2; в) Y = ZnSO4; г) Y = ZnS.