Химия

Урок 12: Превращения между веществами

Взаимопревращения между классами веществ

Наверняка у каждого из Вас есть семейный альбом, где есть фото родителей, бабушек, дедушек, прабабушек. А возможно у кого-то есть сведения о предках не одного поколения, и это всё отображается в виде генетического дерева. Правомерный вопрос, к чему эти сведения и химия? Однако и в химии есть, так называемые, прародители (металлы и неметаллы), с которых путём химических превращений, были получены новые классы соединений и между ними существует генетическая связь.

Обложка урока взята с источника.


План урока:

Почему связь между классами веществ считается генетической

Родственные связи между металлами и неметаллами

Взаимопревращения между классами веществ

 

Почему связь между классами веществ считается генетической

Чтобы разобраться в этом вопросе. Вспомним состав классов веществ, с которыми Вы познакомились на предыдущих занятиях.

1sdfg

Обратите внимание, что соли содержат в себе частицы как оснований (атомы металла), так и кислот (кислотных остатков). Если соль рассматривать как «венец» превращений, то давайте, попытаемся прийти к истокам. Всё начинается с простого, точнее металла и неметалла, как простых веществ.

Попробуем построить генетический ряд металлов, переходя от одного класса к другому.

2dssf

Возьмём, к примеру, металлы кальций и медь, подставив их в цепочку уравнений.

3dsdfgh

Обратите внимание, что данные металлы отличаются своей реакционной способностью.

4kjhggbn

Получается, эта генетическая связь соединений присуща только для активных металлов, оксиды которых, реагируя с водой, дают продукт в виде щёлочи.

Для металлов, которые отличаются малой активностью, переход от вещества, находящегося в простом состоянии, к соли, происходит путём превращений.

5hnjuik

Поскольку основные оксиды реагируют с металлами (более активными, чем металлы, которые входят в состав оксида), то эту схему можно сократить.

6kjhhj

Аналогичным способом можно составить генетический ряд неметаллов, начиная от неметалла заканчивая солью или неметаллом.

7kiujiki

Подставим в цепочку уравнений фосфор и кремний.

8jhgvbnm

9lkmnju

А возможны иные пути решения данных цепочек уравнений. Способы получения кислотных оксидов реализуются путём взаимодействия простых веществ с кислородом. А вот не с каждого оксида можно получить ему соответствующую кислоту, путём прибавления воды. Поскольку кремниевая кислота нерастворима в воде, то необходимо получить сначала соль, а потом уже и кислоту.

В данном решении предлагается добыть соль Na3PO4, взаимодействием основания и кислоты. Однако можно использовать и другие варианты, которые также будут верны.

10nhgb

Если объединить генетические ряды металлов и неметаллов, получим дружную семью неорганических соединений, где каждое вещество связано неразрывной нитью с другими классами. Таблица 1.

11gbnhujk
Источник

Данная таблица отображает, как реагируют между собой вещества и какие продукты возможны, вследствие реакции.

Промоделируем на примере: В вашем распоряжении имеются следующие вещества: оксид серы (VI), гидроксид бария, соляная кислота, карбонат кальция и железо. Ваша задача спрогнозировать, между какими соединениями возможна реакция и, записать, соответствующие уравнения реакций.

12ffthiu

Подтвердив свои прогнозы молекулярно-ионными уравнениями в сокращённом и полном виде.

13hytulkl

 

Родственные связи между металлами и неметаллами

Кислород является типичным представителем неметаллов. Он является достаточно сильным окислителем, перед которым может устоять только фтор. Получение основных оксидов происходит путём взаимодействия кислорода и металлов. Однако не все металлы охотно с ним реагируют. Щелочные реагируют бурно, именно поэтому их хранение осуществляется под слоем керосина. Необходимо заметить, что щелочные металлы не образуют оксиды во время взаимодействия с О2. Их чрезвычайная активность позволяет получать только для их характерные продукты, это будут пероксиды и надпероксиды (за исключением лития, продукт Li2O).

14lkiokjh

А вот, чтобы менее активные металлы – железо или медь прореагировали, необходимо нагревание.

15gyioij

Получение кислотных оксидов происходит аналогично взаимодействием неметаллов с О2.

16jyghio

Металлы и неметаллы в химии рассматриваются как противоположности, которые, как заряды (положительные и отрицательные) имеют свойства притягиваться. Рассмотрим на примере металла кальций и неметалла углерод.

17uytui

Соль СаСО3 имеет истоки от простых веществ Са и С, промежуточным звеном являются оксиды этих веществ, для которых свойственно реагировать между собой.

Вспомним с Вами один с основных постулатов химии, а именно, закон постоянства состава вещества.

18yrfh
Источник

Представим, что мы с Вами химики-первооткрыватели и нам предстоит сложная задача получить азотную кислоту, которая имеет важную роль в химической промышленности. Получение кислот возможно несколькими способами. Обращаясь к таблице 1, делаем вывод, что нам доступно несколько способов, а именно.

19uytgj

Взаимодействие кислот с солями приведёт нас к желаемому результату, однако не забывайте, что в продукте должны увидеть газ, осадок либо окрашивание.

20uyreu

Способы получения средних солей доказательно показывают связь между веществами. Снова выручалочкой нам послужит таблица 1. Наша задача получить вещество, без которого, полагаем, Вы не представляете своё существование, это соль NaCl. Используя данные, видим, что доступно для её получения 4 способа (Вы ищете, где продуктом является соль и применяете данные на свой пример).

Рассмотрим подробно каждый с них.

21iyhgfdc

Способы получения солей отличаются, причиной этому является то, какую именно соль мы хотим получить, кислородсодержащей,сильной или слабой кислоты. К примеру, получение Na2SO4 будет отличаться от предыдущего примера с NaCl. Количество способов будет больше, так как это соль кислородсодержащей кислоты.

22miutgb

Здесь следуют отметить особенность щелочных, а также щелочно-земельных металлов, для которых свойственно взаимодействие с водой. По сути, идёт два параллельных процесса.

23iunbghj

Полученная щёлочь реагирует с кислотой.

24khyuik

Способы получения солей аммония несколько отличаются, от солей металлов, тем, что аммиак непосредственно реагирует с кислотами (смотри урок химическая связь) с образованием донорно-акцепторных связей.

25lujk

Гидроксид аммония имеет способность взаимодействовать с кислотами, с образованием необходимого продукта, не иначе как солей аммония.

26hgfhn

Наверняка некоторые из Вас пугал вид заданий, который был цепочек уравнений. Обобщая всё выше сказанное, рассмотрим несколько примеров.

Пример 1.

27ouytre

Чтобы справится с данной задачей, проанализируем условие. Первое, что необходимо выделить – это количество уравнений (смотрим по стрелочкам, их 5). Второе определим исходное вещество – цинк, металл средней силы. Чтобы получить с него соль (не забываем о таблице 1), можно использовать 3 способа:

28ytrfghj

Выбор за Вами, одного из трёх уравнений. Переходим к следующей части цепочки ZnCl2 → Zn(OH)2. Здесь решением будет один вариант, это прибавление щёлочи.

29utghjk

Zn(OH)2 относится к нерастворимым основанием, поэтому при нагревании распадаются.

30nffh

И наконец, итоговый продукт, металл. Его необходимо выделить из соли. Для этого необходимо взять металл, сила которого будет больше. Если эту информацию забыли, то освежить эти данные сможете с помощью урока Соли и их свойства.

31iyhjk

Решение цепочек химических уравнений на первый взгляд кажется не посильной задачей, но если внимательно изучить свойства веществ, то они кажутся не такими уж и сложными.

 

Взаимопревращение между классами веществ

Обобщая сведения о свойствах неорганических соединений, составим схему 1. Взаимосвязь между классами неорганических веществ.

33jhgkjj
Источник

Эта схема и таблица 1 будут служить Вам волшебной палочкой в изучении неорганической химии.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Формулы кислоты, основания и основного оксида, отображены в ряду:
1Ba(OH)2, HNO2, SO2
2H2CO3, Cu(OH)2, OF2
3H2S, KOH, Na2O2
4H3PO4, Ni(OH)2, K2O
Ответить
4
Вопрос: 2
Кислотные оксиды неметаллов:
1CO
2CaO
3CO2
4N2O
5SO3
Ответить
35
Вопрос: 3
Оксиды, соли, кислоты находятся в ряду (перечень в этой последовательности):
1KO2, NH4NO3, NaF
2CaS, Cr(OH)3, HPO3
3OF2, NaCl, HClO4
4Cl2O7, Ba(NO3)2, HF
Ответить
4
Вопрос: 4
Укажите промежуточное вещество (Х) в реакции получения кислот, на примере ортофосфорной кислоты

P --> X --> H3PO4

1PH3
2P2O3
3P2O5
4PCl5
Ответить
3
Вопрос: 5
Медь, массой 1,6 г, сожгли в достаточном количестве кислорода. Продукт реакции прореагировал с раствором соляной кислоты. Масса соли, полученной в процессе реакции, равна.
14,5 г
23,375 г
36,75 г
41,125 г
Ответить
2
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Формулы кислоты, основания и основного оксида, отображены в ряду:
1) Ba(OH)2, HNO2, SO2 2) H2CO3, Cu(OH)2, OF2 3) H2S, KOH, Na2O2 4) H3PO4, Ni(OH)2, K2O
2 вопрос:

Кислотные оксиды неметаллов:
1) CO 2) CaO 3) CO2 4) N2O 5) SO3
3 вопрос:

Оксиды, соли, кислоты находятся в ряду (перечень в этой последовательности):
1) KO2, NH4NO3, NaF 2) CaS, Cr(OH)3, HPO3 3) OF2, NaCl, HClO4 4) Cl2O7, Ba(NO3)2, HF
4 вопрос:

Укажите промежуточное вещество (Х) в реакции получения кислот, на примере ортофосфорной кислоты

P --> X --> H3PO4


1) PH3 2) P2O3 3) P2O5 4) PCl5
5 вопрос:

Медь, массой 1,6 г, сожгли в достаточном количестве кислорода. Продукт реакции прореагировал с раствором соляной кислоты. Масса соли, полученной в процессе реакции, равна.
1) 4,5 г 2) 3,375 г 3) 6,75 г 4) 1,125 г
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: H3PO4, Ni(OH)2, K2O
2 вопрос: CO2
2 вопрос: SO3
3 вопрос: Cl2O7, Ba(NO3)2, HF
4 вопрос: P2O5
5 вопрос: 3,375 г