Глава III.27 Генетическая связь между классами неорганических соединений

🎧 Аудио сопровождение

Образование химических веществ – это результат химических реакций. Какими взаимными превращениями генетически (от греч. genesis – происхождение, возникновение) связаны различные классы веществ?

Для ответа на вопрос нужно вспомнить классификацию веществ.

По элементному составу все вещества делятся на два типа: простые, состоящие из атомов одного химического элемента, и сложные, состоящие из атомов двух и более химических элементов.

Простые вещества делятся на три класса (табл. 14).

Таблица 14

Простые вещества

Класс Химические элементы, образующие вещества класса Особенности состава и свойств веществ класса
Металлы IA-группа – щелочные металлы;
IIА-группа – Be, Mg и щелочноземельные металлы; Аl;
металлы Б-групп; лантаноиды и актиноиды		 Твёрдые (кроме ртути) с металлическим блеском, ковкие, пластичные, тепло- и электропроводные
Неметаллы H, B, C, Si, N, P, As;
VIA-группа – халькогены (кроме Po);
VIIA-группа – галогены		 Способны к аллотропии (кроме H, N и галогенов).
Состоят: 
– из молекул (H2, O2 и О3, N2, галогены, P4, S8);
– из атомов (аллотропные модификации углерода, кремния, бора, мышьяка)
Благородные газы VIIIА-группа Состоят из отдельных атомов. В химические связи вступают редко. Для He и Ne соединений не получено

Сложные вещества тоже делят на три класса, каждый из которых подразделяется на подклассы (схема 4).

Вещества различных типов и классов, как вы могли убедиться, связаны между собой взаимными превращениями.

Генетической называется связь между веществами различных классов, связанных между собой взаимопревращениями.

116

Схема 4

Исходя из классификации простых веществ, можно выделить два вида генетических рядов: генетические ряды металлов и генетические ряды неметаллов.

Генетический ряд металла отражает взаимосвязь веществ разных классов, образованных одним и тем же химическим элементом-металлом.

Например, генетический ряд металла, которому соответствует щёлочь:

Li →Li21O →2LiOH →3Li2SO4

Такие записи называют цепочкой превращений или переходов, и их можно конкретизировать уравнениями реакций: сколько стрелок в цепочке превращений, столько и уравнений. Тем не менее в нашем случае продукт второго перехода возможно получить двумя способами: взаимодействием оксида лития с водой (реакция соединения) и взаимодействием лития с водой (реакция замещения, 4). Представленную цепочку можно дополнить ещё одной связью:

Третий переход (от щёлочи к соли) можно осуществить, используя различные реагенты. Сульфат лития образуется при взаимодействии гидроксида лития и с оксидом серы(VI), и с серной кислотой, и с солью, например сульфатом меди(II).

(Запишите уравнения предложенных реакций.)

117

Приведём ещё один пример генетического ряда металла, которому соответствует нерастворимое основание:

Cu → CuO → CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO → Cu

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить эти превращения. Возможно, вы сумеете предложить дополнительные связи или варианты превращений указанных веществ.

Лабораторный опыт 27

С помощью тигельных щипцов или пинцета нагрейте на пламени спиртовки медную пластину или кусок толстой медной проволоки. Что наблюдаете?
Образовавшийся чёрный налёт соскоблите на лист бумаги и пересыпьте в пробирку. Прилейте в неё 2 мл раствора серной кислоты и нагрейте содержимое с помощью держателя для пробирок. Что наблюдаете?
К полученному раствору добавьте несколько капель раствора щёлочи. Что наблюдаете?
Составьте соответствующие уравнения реакций.

Генетический ряд неметалла отражает взаимосвязь веществ разных классов, образованных одним и тем же химическим элементом-неметаллом.

Приведём пример генетического ряда неметалла:

P → P2O5 → H3PO4 → Ag3PO4

(Запишите уравнения реакций превращений веществ.)

Более полно многообразие генетических связей между классами неорганических соединений отражает схема 5. Проанализируйте её, и вам будет легче выполнить задания параграфа.

 Схема 5

118
Классификация простых веществ. Классификация сложных веществ. Генетическая связь. Генетический ряд металла. Генетический ряд неметалла

Проверьте свои знания

  1. Как классифицируют простые вещества? Как классифицируют сложные вещества? Назовите признаки генетического ряда.

Примените свои знания

  1. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:   

S → X → H2SO3 → Na2SO3 → X

  1. В схеме превращений

SO2 →X1SO3 →X2H2SO4 →X3Na2SO4

веществами X1, X2 и X3 являются соответственно:
1) O2, H2O, NaOH
2) NO2, H2, NaCl
3) O2, H2O, N2
4) O2, H2, NH3 ∙ H2O
Запишите уравнения реакций, соответствующих приведённой цепочке превращений.

  1. В цепочке превращений

Ca → X1 → Ca(OH)2 → X2 → CaO → X3 → AgCl

веществами X1, X2 и X3 являются соответственно:
1) CaO, CaCO3, CaCl2
2) CaSO4, CaCO3, CaCl2
3) CaO, CaSO4, CaCl2
4) CaO, Ca(HCO3)2, CaCO3
Запишите уравнения реакций, соответствующих приведённой цепочке превращений.

  1. Найдите массу осадка, который выпадает при сливании 807 г 20 %-ного раствора нитрата свинца(II) с раствором, содержащим избыток иодида калия.
  2. Какие из перечисленных веществ взаимодействуют с соляной кислотой: магний, оксид меди(II), гидроксид меди(II), медь, нитрат магния, гидроксид железа(III), оксид кремния(IV), нитрат серебра, сульфид железа(II)? Запишите уравнения возможных реакций.
  3. Какие из перечисленных веществ взаимодействуют с гидроксидом натрия: оксид углерода(IV), гидроксид кальция, оксид меди(II), нитрат меди(II), хлорид аммония, кремниевая кислота, сульфат калия? Запишите уравнения возможных реакций, назовите продукты реакций.

Используйте дополнительную информацию

  1. Предложите свою классификацию химических веществ и генетической связи между классами неорганических соединений.
119