Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель

§ 33. Генетичні зв’язки між неорганічними речовинами

Матеріал параграфа допоможе вам:

• систематизувати хімічні реакції за участю простих речовин;
• з’ясувати можливості взаємоперетворень сполук одного елемента, які належать до різних класів.

У цьому параграфі зібрано відомості про найважливіші хімічні перетворення за участю простих речовин і неорганічних сполук. Прочитавши його, ви краще зрозумієте зв’язки, які існують між різними речовинами, утвореними одним і тим самим елементом, а також можливості їх добування.

Взаємозв’язки між речовинами, які ґрунтуються на їх походженні та хімічних властивостях, називають генетичними¹ зв’язками.

¹ Термін походить від грецького слова genos — рід, народження.

Хімічні перетворення за участю простих речовин. Ви знаєте, що більшість простих речовин — металів, неметалів — реагує з киснем, перетворюючись на оксиди:

Майже всі метали взаємодіють з кислотами і солями; серед продуктів кожної такої реакції є сіль:

Mg + 2HCl = MgCl₂+ H₂↑;

Fe + CuSO₄ = Cu + FeSO₄.

Найактивніші метали реагують з водою з утворенням лугів:

2K + 2Н₂O = 2KOH + H₂↑.

Із лугами взаємодіють метали, утворені елементами, оксиди і гідроксиди яких є амфотерними:

Неметали, які утворені елементами VI та VII груп, реагують із воднем. Розчини продуктів таких реакцій (H₂S, HF та ін.) є безоксигеновими кислотами. Ці неметали також взаємодіють з металами з утворенням солей:

Здатність простих речовин до хімічних перетворень на сполуки різних класів ілюструє схема 14.

Схема 14

Генетичні зв’язки між простими і складними речовинами

Хімічні реакції за участю складних речовин. Неорганічні сполуки здатні до різноманітних взаємоперетворень.

Майже всі кислотні й деякі основні оксиди взаємодіють з водою. У першому випадку утворюються оксигеновмісні кислоти, а в другому — луги.

• Складіть рівняння двох реакцій оксидів з водою, продуктами яких є кислота HMnO₄ і основа Sr(OH)₂.

Кожна сполука — оксид, основа, амфотерний гідроксид, кислота — під час певних реакцій перетворюється на відповідну сіль. Нагріванням нерозчинних основ, амфотерних гідроксидів, оксигеновмісних кислот або солей можна добути оксиди.

Варто запам’ятати такі закономірності:

• якщо дві сполуки мають аналогічні властивості (наприклад, два основні оксиди, основний оксид і основа), то вони не взаємодіють одна з одною¹;
• реакції між сполуками із протилежними властивостями майже завжди відбуваються;
• амфотерні сполуки взаємодіють зі сполуками основного і кислотного характеру, але не реагують одна з одною.

¹ Солі є винятками.

Можливості взаємоперетворень сполук різних класів узагальнює схема 15.

Схема 15

Генетичні зв’язки між основними класами неорганічних сполук

Наводимо схему перетворень сполук металічного і неметалічного елементів — Феруму і Сульфуру:

Використовуючи такі схеми, можна планувати й здійснювати послідовні хімічні перетворення неорганічних сполук. Наприклад, запис

SO₃ → H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃

указує на можливість добування кислоти із кислотного оксиду та її використання для добування відповідної солі.

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 7

Розв’язування експериментальної задачі

Вам видано розчини калій карбонату, цинк сульфату і калій гідроксиду, розбавлену хлоридну кислоту.

Між якими речовинами відбуватимуться реакції обміну (в розчині)? Складіть відповідні хімічні рівняння.

Здійсніть реакції обміну за участю солей.

Продукти яких реакцій взаємодіятимуть із хлоридною кислотою? Доведіть це експериментально і напишіть хімічні рівняння.

За результатами виконаних експериментів запропонуйте схеми послідовних перетворень сполук Цинку:

... (сіль) → ... → ... .

Викладений у параграфі матеріал доводить, наскільки важливо у процесі вивчення хімії знати й розуміти генетичні зв’язки між простими речовинами і неорганічними сполуками різних класів — оксидами, основами, кислотами, амфотерними гідроксидами, солями. Способи добування сполук кожного класу узагальнено в Додатку 1 (с. 214-217).

ВИСНОВКИ

Взаємозв’язки між різними речовинами, які ґрунтуються на їхньому походженні та хімічних властивостях, називають генетичними зв’язками.

За допомогою хімічних реакцій за участю простих речовин можна добувати оксиди, солі, луги, безоксигенові кислоти.

Оксиди, основи, амфотерні гідроксиди, кислоти, солі здатні до взаємоперетворень, більшість яких відбувається, якщо реагенти різняться за хімічними властивостями.

258. Чи можна схему 15 розширити, додавши несолетворний оксид? Відповідь обґрунтуйте.

259. Напишіть рівняння реакцій, у яких реагентами є лише літій, кисень, вода, а також продукти взаємодії між ними. Складіть схеми відповідних послідовних перетворень.

260. Запишіть кілька схем послідовних перетворень речовин, у яких першою речовиною є певний метал або неметал, другою — сіль, а третьою — основа чи кислота.

261. Чому нижня стрілка на схемі 15 спрямована лише в один бік? Чи можна, маючи амфотерний оксид, добути відповідний амфотерний гідроксид? У разі позитивної відповіді розкажіть, як би ви здійснили такий експеримент.

262. Запишіть хімічні формули речовин у такі схеми перетворень:

• а) оксид → основа → сіль (сполуки Барію);
• б) оксид → кислота → сіль (сполуки Фосфору);
• в) гідроксид → оксид → сіль (сполуки Алюмінію).

Складіть рівняння відповідних реакцій.

263. Напишіть рівняння реакцій, які відповідають такій схемі перетворень:

Як перетворити кальцій карбонат на кальцій гідроксид за допомогою двох послідовних реакцій?

264. Складіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі послідовні перетворення речовин:

• а) Br₂ → HBr → MgBr₂ → AgBr;
• б) Al → AlCl₃ → Al(OH)₃ → Na₃AlO₃ → Al₂(SO₄)₃;
• в) S → SO₂ → H₂SO₃ → Na₂SO₃ → BaSO₃;
• г) ZnS → ZnCl₂ → Zn(OH)₂ → Zn(NO₃)₂ → ZnCO₃ → ZnO;
• д) CuSO₄ → Cu(OH)₂ → CuO → CuCl₂ → Cu(NO₃)₂ → CuS.

265. Доберіть дві солі, які взаємодіють одна з одною в розчині з утворенням двох нерозчинних солей. Запишіть відповідне хімічне рівняння.

266. Натрій масою 1,15 г повністю прореагував із водою, а продукт реакції — із сульфатною кислотою. Обчисліть кількість речовини кислоти, витраченої на нейтралізацію цього продукту.

267. Визначте масу алюміній оксиду, що утвориться під час нагрівання алюміній гідроксиду, добутого за реакцією 21,3 г алюміній нітрату із необхідною кількістю розчину лугу.