Генетический ряд металлов примеры

Обновлено: 04.10.2024

I. Учебный видео-фильм: “Генетическая связь между отдельными классами неорганических соединений”

II. Генетический ряд металлов

Зная классы неорганических веществ, можно составить генетические ряды металлов и неметаллов. В основу этих рядов положен один и тот же элемент.

Генетические связи - это связи между разными классами, основанные на их взаимопревращениях.

Среди металлов можно выделить две разновидности рядов:

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

металл→основный оксид→щёлочь→соль

2. Генетический ряд, где в качестве основания выступает нерастворимое основание, тогда ряд можно представить цепочкой превращений:

металл→основный оксид→соль→нерастворимое основание→

→основный оксид→металл

III. Генетический ряд неметаллов

Среди неметаллов также можно выделить две разновидности рядов:

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

неметалл→кислотный оксид→растворимая кислота→соль

2. Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает нерастворимая кислота:

неметалл→кислотный оксид→соль→кислота →кислотный оксид→неметалл

IV. Закрепление

Осуществите превращения по схеме, укажите типы реакций, назовите вещества

V. Тренажёры

Прочитайте отрывок из романа Л. Буссенара «Похитители бриллиантов» и выполните задания:
«Пожар пылал несколько часов подряд. Пещера превратилась в настоящую печь по обжигу извести. Неслыханной силы пламя обожгло весь известковый пласт, который представляет собой углекислую соль кальция. Под действием огня известняк разложился, угольная кислота выделилась, и получилось именно, то, что называется негашеной известью. Оставалось только, чтобы на нее попало известное количество воды.
Так и случилось. Ливень, который последовал за грозой, залил всю эту огромную массу негашеной извести, она разбухла, стала с непреодолимой силой распирать сжимавший её уголь и выталкивать его по направлению к пропасти… Скалы, деревья, клад, мумии – все исчезло в мгновение ока вместе с презренными негодяями».
Задания:

Составить и осуществить цепочку превращений.
Решить задачу.
Определить массу негашеной извести, образующейся при разложении известняка массой 300г., в котором массовая доля некарбонатной примеси составляет 20%.

Лабиринт

Пять человек отправляются в путешествие в царство Солей. Если формула вещества соответствует приведенному под ней названию, то вы переходите к следующему пункту по стрелке «да», если не соответствует – по стрелке «нет». Можно войти в любой «вход». Но правильный «выход» только один – «пункт Г».

Генетический ряд металлов примеры

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.

План урока:

Почему связь между классами веществ считается генетической

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

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.

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

Обратите внимание, что данные металлы отличаются своей реакционной способностью.

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.

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

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

Подставим в цепочку уравнений фосфор и кремний.

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.

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

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.

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

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).

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

Получение кислотных оксидов происходит аналогично взаимодействием неметаллов с О₂.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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

Полученная щёлочь реагирует с кислотой.

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.

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

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

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:

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

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

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.

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.

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

Взаимосвязь различных классов неорганических веществ

Как уже известно, существует четыре класса неорганических соединений. К ним относятся оксиды, основания, кислоты и соли. При подробном изучении способов получения каждого класса соединений можно проследить определенную взаимосвязь между всеми классами. Например, из кислот можно получить соли, из оксидов основания и так далее. Такая связь называется генетической.

Следовательно, генетическая связь – это связь между классами неорганических соединений, которая основана на получении веществ одного класса из веществ другого класса, а также их химических свойств.

На основании данной связи составляют генетические ряды, которые включают в себя представителей разных классов, но состоящие из одного элемента.

Генетическую связь можно представить в виде схемы.

Из данной схемы видно, что существует определенная взаимосвязь между классами. Основополагающими элементами генетического ряда являются либо металл, либо неметалл.

Для получения оксида необходимо осуществить взаимодействие металла либо неметалла с кислородом.
При взаимодействии с водой из основного оксида можно получить основание, а из кислотного – кислоту.
Соль образуется при различных реакциях между всеми классами неорганических соединений. Например, металл + неметалл, основный оксид + кислотный оксид, основание + кислота и так далее.

Можно выделить два типа генетических рядов, которые мы и рассмотрим.

1. Генетический ряд металла

Металл → Основный оксид → Основание → Соль

Ряд кальция: Ca → CaO → Ca(OH)₂ → Ca Cl₂;
Ряд натрия: Na → Na₂O → NaOH → Na₃PO₄;
Ряд магния: Mg → MgO → Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂;
Ряд железа: Fe → FeO → Fe(OH)₂ → FeSO4.

Рассмотрим взаимосвязь в данных рядах на примере магния.

Для получения оксида магния из чистого металла, осуществим реакцию взаимодействия с кислородом.

При взаимодействии основного оксида с водой, в частности оксида магния, получим основание – гидроксид магния.

Для получения соли из нерастворимого основания, необходимо добавить кислоту.

2. Генетический ряд неметалла

Неметалл → Кислотный оксид → Кислота → Соль

Рассмотрим взаимосвязь в данных рядах на примере углерода.

Для получения оксида углерода осуществим реакцию взаимодействия с кислородом – горение. Протекает с выделением энергии.

При взаимодействии кислотного оксида с водой, в частности оксида углерода, получим угольную кислоту.

Для получения соли из кислоты, необходимо добавить основание.

Для составления генетических цепочек необходимо знать химические свойства каждого класса неорганических соединений, а также валентные возможности того элемента, который лежит в основе генетического ряда.

Читайте также: