Генетические ряды металла и неметалла

4 термина · 10 заданий

В темах 4.1–4.11 мы изучили простые вещества, оксиды, основания, кислоты и соли по отдельности. Но все эти классы связаны между собой: из металла можно получить оксид, из оксида — основание, из основания — соль. Эти связи позволяют решать задачи на получение веществ, и прежде всего задание 21 ОГЭ, в котором нужно записать уравнения реакций для цепочки превращений.

Генетическая связь

Генетическая связь — это связь между веществами разных классов, основанная на их взаимных превращениях. Слово происходит от греческого «генезис» — происхождение: генетическая связь показывает, как одно вещество происходит от другого. Вещества, в которых сохраняется один и тот же химический элемент, выстраиваются в генетический ряд.

Генетические ряды металла и неметалла и переходы между классами

Генетический ряд металла

Генетический ряд металла выглядит так: металл, основный оксид, основание, соль. Для активного металла, оксид которого реагирует с водой, каждое звено получается из предыдущего одной реакцией. Пример — кальций:

\[ \ce{Ca -> CaO -> Ca(OH)2 -> CaCl2} \]

\[ \ce{2Ca + O2 -> 2CaO}, \qquad \ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}, \qquad \ce{Ca(OH)2 + 2HCl -> CaCl2 + 2H2O} \]

Для металла, основание которого нерастворимо, прямого перехода от оксида к основанию нет: оксид меди(II) с водой не реагирует. Поэтому в ряду появляется соль, из которой основание получают действием щёлочи, а при нагревании основание снова превращается в оксид:

\[ \ce{Cu -> CuO -> CuSO4 -> Cu(OH)2 -> CuO -> Cu} \]

Генетический ряд неметалла

Генетический ряд неметалла: неметалл, кислотный оксид, кислота, соль. Пример — сера (оксид серы(IV) сначала окисляют до оксида серы(VI), как на производстве, тема 4.11):

\[ \ce{S -> SO2 -> SO3 -> H2SO4 -> Na2SO4} \]

\[ \ce{S + O2 -> SO2}, \qquad \ce{2SO2 + O2 <=>[\text{кат.}, t^\circ] 2SO3}, \qquad \ce{SO3 + H2O -> H2SO4}, \qquad \ce{H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O} \]

Если кислотный оксид с водой не реагирует, как оксид кремния, кислоту получают через соль: \(\ce{SiO2 -> Na2SiO3 -> H2SiO3}\).

Амфотерный элемент в генетических рядах

Амфотерный элемент в генетических рядах — цинк, алюминий, бериллий — может входить в оба ряда: его оксид и гидроксид реагируют и с кислотами, и со щелочами. Поэтому из гидроксида цинка можно получить и соль, в которой цинк — катион, и соль, в которой он входит в состав аниона:

\[ \ce{Zn -> ZnO -> ZnCl2 -> Zn(OH)2 -> Na2[Zn(OH)4]} \]

\[ \ce{ZnCl2 + 2NaOH -> Zn(OH)2 v + 2NaCl}, \qquad \ce{Zn(OH)2 + 2NaOH -> Na2[Zn(OH)4]}, \qquad \ce{Zn(OH)2 + 2HCl -> ZnCl2 + 2H2O} \]

Интересно. Генетические ряды — не школьная условность, а схема настоящих производств. Азотные удобрения получают по цепочке: азот воздуха, аммиак, оксид азота(II), оксид азота(IV), азотная кислота и, наконец, нитрат аммония. Каждое звено этой цепочки — отдельный цех химического завода.

Разбор задания ОГЭ. Задание 21. Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: \(\ce{Cu -> CuO -> CuCl2 -> Cu(OH)2}\).

Решение. Медь окисляется кислородом при нагревании. Основный оксид реагирует с кислотой, образуя соль. Нерастворимое основание получаем из растворимой соли действием щёлочи.

\[ \ce{2Cu + O2 ->[t^\circ] 2CuO}, \qquad \ce{CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}, \qquad \ce{CuCl2 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + 2NaCl} \]

Ответ: три уравнения, записанные выше.

Закрепите теорию: 4 термина и 10 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward