Генетическая связь классов неорганических веществ

12 терминов

Генетическая связь — взаимные превращения веществ разных классов, образованных одним элементом; цепочка таких веществ — генетический ряд.

Генетические ряды металла и неметалла и переходы между классами

Амфотерный элемент в генетических рядах (\(\ce{Zn}\), \(\ce{Al}\)) даёт оба ряда: \(\ce{Zn -> ZnO -> ZnCl2}\) (с \(\ce{HCl}\)) и \(\ce{Zn -> ZnO -> Na2ZnO2}\) (со щёлочью при сплавлении); \(\ce{Al -> Al2O3 -> AlCl3 -> Al(OH)3}\), а из \(\ce{Al(OH)3}\) — и соль \(\ce{AlCl3}\), и \(\ce{Na[Al(OH)4]}\).

Переход	Реагент или условие
оксид → гидроксид	вода (для оксидов активных металлов и кислотных оксидов) или через соль и щёлочь (\(\ce{CuO -> CuSO4 -> Cu(OH)2}\))
гидроксид → оксид	нагревание (нерастворимые основания, амфотерные гидроксиды, \(\ce{H2SiO3}\))
соль → основание	щёлочь (для нерастворимого основания)
соль → кислота	сильная или нелетучая кислота
соль → металл	более активный металл или электролиз
средняя соль → кислая	избыток кислотного оксида с водой или кислота: \(\ce{Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3}\); \(\ce{CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2}\)
кислая соль → средняя	нагревание или щёлочь: \(\ce{2NaHCO3 ->[t^\circ] Na2CO3 + CO2 ^ + H2O}\); \(\ce{NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O}\)
соль → соль	обмен с осадком (\(\ce{Na2SO4 + BaCl2}\)), вытеснение металла (\(\ce{CuSO4 + Fe}\)); \(\ce{SiO2}\) в кислоту — только через силикат: \(\ce{SiO2 -> Na2SiO3 -> H2SiO3}\)

Генетический ряд металла	Генетический ряд неметалла
металл → основный оксид → основание (щёлочь) → соль: \(\ce{Ca -> CaO -> Ca(OH)2 -> CaCl2}\) \[ \ce{2Ca + O2 = 2CaO}; \quad \ce{CaO + H2O = Ca(OH)2}; \quad \ce{Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O}. \] Для металлов с нерастворимым основанием: \(\ce{Cu -> CuO -> CuSO4 -> Cu(OH)2 -> CuO -> Cu}\): \(\ce{2Cu + O2 ->[t^\circ] 2CuO}\); \(\ce{CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O}\); \(\ce{CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 v + Na2SO4}\); \(\ce{Cu(OH)2 ->[t^\circ] CuO + H2O}\); \(\ce{CuO + H2 ->[t^\circ] Cu + H2O}\)	неметалл → кислотный оксид → кислота → соль: \(\ce{S -> SO2 -> SO3 -> H2SO4 -> Na2SO4}\) \[ \ce{S + O2 = SO2}; \quad \ce{2SO2 + O2 = 2SO3}; \quad \ce{SO3 + H2O = H2SO4}; \quad \ce{H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O}. \] \(\ce{P -> P2O5 -> H3PO4 -> Ca3(PO4)2}\); \(\ce{C -> CO2 -> H2CO3}\) (\(\ce{Na2CO3}\)) \(\ce{-> CaCO3 -> CO2}\); \(\ce{Si -> SiO2 -> Na2SiO3 -> H2SiO3 -> SiO2}\)

Генетический ряд металла

Генетический ряд неметалла

металл → основный оксид → основание (щёлочь) → соль: \(\ce{Ca -> CaO -> Ca(OH)2 -> CaCl2}\)

\[ \ce{2Ca + O2 = 2CaO}; \quad \ce{CaO + H2O = Ca(OH)2}; \quad \ce{Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O}. \]

Для металлов с нерастворимым основанием: \(\ce{Cu -> CuO -> CuSO4 -> Cu(OH)2 -> CuO -> Cu}\): \(\ce{2Cu + O2 ->[t^\circ] 2CuO}\); \(\ce{CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O}\); \(\ce{CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 v + Na2SO4}\); \(\ce{Cu(OH)2 ->[t^\circ] CuO + H2O}\); \(\ce{CuO + H2 ->[t^\circ] Cu + H2O}\)

неметалл → кислотный оксид → кислота → соль: \(\ce{S -> SO2 -> SO3 -> H2SO4 -> Na2SO4}\)

\[ \ce{S + O2 = SO2}; \quad \ce{2SO2 + O2 = 2SO3}; \quad \ce{SO3 + H2O = H2SO4}; \quad \ce{H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O}. \]

\(\ce{P -> P2O5 -> H3PO4 -> Ca3(PO4)2}\); \(\ce{C -> CO2 -> H2CO3}\) (\(\ce{Na2CO3}\)) \(\ce{-> CaCO3 -> CO2}\); \(\ce{Si -> SiO2 -> Na2SiO3 -> H2SiO3 -> SiO2}\)

Ряды связаны между собой: основный оксид + кислотный оксид → соль; основание + кислота → соль; металл + неметалл → соль (\(\ce{2Na + Cl2 = 2NaCl}\)). Соль — «узел» обеих цепочек: из соли можно получить основание (действием щёлочи), кислоту (действием сильной кислоты), металл (вытеснением или электролизом), другую соль.

Переход	Реагент или условие
соль → основание	щёлочь (для нерастворимого основания)
соль → кислота	сильная или нелетучая кислота
соль → металл	более активный металл или электролиз

Лайфхак. Неизвестное X в цепочке ищите по соседям: из чего оно получается и во что превращается. \(\ce{CuO -> X -> Cu(OH)2}\): оксид в нерастворимое основание водой не превратить, значит X — растворимая соль меди (\(\ce{CuSO4}\) или \(\ce{CuCl2}\)), а дальше — щёлочь.

Ловушка ОГЭ. Нерастворимые основания и \(\ce{H2SiO3}\) из оксидов с водой не получить — только через соль. \(\ce{Fe(OH)2}\) при нагревании на воздухе даёт не \(\ce{FeO}\), а \(\ce{Fe2O3}\). В цепочке нужна реакция, которая ведёт именно к указанному веществу, — «перескочить» через X нельзя.

Алгоритм решения цепочки превращений: определить класс каждого вещества → подобрать реагент, переводящий один класс в другой (таблица выше) → написать уравнение и расставить коэффициенты. Пример: \(\ce{Fe -> FeCl2 -> Fe(OH)2 -> FeO -> Fe}\): \(\ce{Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ^}\); \(\ce{FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2 v + 2NaCl}\); \(\ce{Fe(OH)2 ->[t^\circ] FeO + H2O}\) (без доступа воздуха); \(\ce{FeO + H2 ->[t^\circ] Fe + H2O}\).

Закрепите теорию: 12 терминов с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward