Генетическая связь между классами неорганических соединений

План урока

Генетическая связь
Генетический ряд металлов и неметаллов
Составление и решение цепочек взаимопревращения веществ

Цели урока

Обобщить и систематизировать знания учащихся об основных классах неорганических веществ, их химических свойствах.
Сформировать умения находить пути и осуществлять взаимопревращения веществ между классами неорганических веществ.

Разминка

Какие классы веществ вы знаете?
Что такое оксиды?
Что такое основания?
Что такое кислоты?
Что такое соли?
К какому классу соединений относятся вещества, дать им названия HNO_3,NaOH, HNO₂, CO₂, Mg(OH)₂, H₂CO₃, H₂SO₃, H₂SO₄.

Генетическая связь

Деление веществ на классы достаточно условно. Например, мы знаем, что кислоты подразделяются на одно-, двух- и трехосновные, но их обычно не выделяют в отдельные классы соединений. Точно также не являются отдельными классами сильные и слабые кислоты. Это же справедливо и для оснований.

Между классами существует важная связь, которую называют генетической ("генезиз" по-гречески обозначает "происхождение"). Эта связь заключается в том, что из веществ одного класса можно получить вещества других классов.

Генетическая связь – это связь между веществами разных классов, образованных одним химическим элементом, связанных взаимопревращениями и отражающая единство их происхождения.

Генетический ряд металлов и неметаллов

Существует два основных пути генетических связей между веществами: один из них начинается металлами, другой – неметаллами.

Такие цепочки называются генетические ряды. Эти ряды образуют “родственные вещества”, которые взаимосвязаны между собой генетическими связями, т.е. имеют одно начало.

Генетический ряд – это ряд веществ, разных классов соединений, содержащий в своем составе один и тот же химический элемент.

Генетический ряд металлов отражает взаимосвязь веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же металл.

Металл → основный оксид → основание → соль.

Генетический ряд металлов, которым соответствует нерастворимое основание:

Металл → основный оксид → соль→ основание → основный оксид→ металл.

Генетический ряд неметаллов отражает взаимосвязь веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же неметалл:

Неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.

Составление и решение цепочек взаимопревращения веществ

Пример 1

Рис.1. Горение кальция в кислороде.

Осуществите цепочку превращений:

$Ca \to CaO \to Ca {(OH)}_{2} \to {CaCO}_{3}$ .

$Ca$ — это металл. Сгорая, он образует оксид (негашеную известь):

$2 Ca + O_{2} = 2 CaO$ (реакция соединения).

$CaO$ — это основный оксид, растворяясь в воде образует малорастворимое в воде вещество гидроксид кальция (гашеную известь):

$CaO + H_{2} O = Ca {(OH)}_{2}$ (реакция соединения).

Рис.2. Гашение извести

Рис.3. Обнаружение углекислого газа.

Гидроксид кальция взаимодействуя с угольной кислотой, углекислым газом и карбонатами образует карбонат кальция:

$Ca {(OH)}_{2} + H_{2} {CO}_{3} = {CaCO}_{3} ↓ + 2 H_{2} O$ (реакция обмена);

$Ca {(OH)}_{2} + {CO}_{2} = {CaCO}_{3} ↓ + H_{2} O$ (реакция обмена);

$Ca {(OH)}_{2} + {Na}_{2} {CO}_{3} = {CaCO}_{3} ↓ + 2 NaOH$ (реакция обмена).

Пример 2

Осуществите цепочку превращений:

$C \to {CO}_{2} \to H_{2} {CO}_{3} \to {CaCO}_{3}$

$C$ — неметалл, сгорая образует оксид углерода (IV) – углекислый газ. Это кислотный оксид:

$C + O_{2} = {CO}_{2}$ (реакция соединения).

Углекислый газ растворяясь в воде образует угольную кислоту:

${CO}_{2} + H_{2} O = H_{2} {CO}_{3}$ (реакция соединения).

Угольная кислота реагируя с оксидом кальция, гидроксидом кальция и с солями кальция образует карбонат кальция:

$H_{2} {CO}_{3} + CaO = {CaCO}_{3} ↓ + H_{2} O$ (реакция обмена);

$H_{2} {CO}_{3} + Ca {(OH)}_{2} = {CaCO}_{3} ↓ + 2 H_{2} O$ (реакция обмена);

$H_{2} {CO}_{3} + {CaCl}_{2} = {CaCO}_{3} ↓ + 2 HCl$ (реакция обмена).

Упражнение

Осуществите цепочку превращений:

а) $K \to K_{2} O \to KOH \to KCl$ ;

б) $P \to P_{2} O_{5} \to H_{3} {PO}_{4} \to {Na}_{3} {PO}_{4}$ .

Контрольные вопросы

Дайте определение генетической связи.
Что такое генетический ряд?
Вставьте пропущенные формулы веществ, расставьте коэффициенты. Генетический ряд какого элемента можно составить в данном случае?

а) $P + . . . \to P_{2} O_{5}$ ;
б) $P_{2} O_{5} + H_{2} O \to . . .$ ;
в) $. . . + NaOH \to . . . + H_{2} O$ .

Выводы

Генетическая связь показывает взаимосвязь между классами неорганических веществ. Она характеризуется генетическим рядом — чередой превращений простых веществ — металлов и неметаллов. Металлы образуют растворимые и нерастворимые основания в зависимости от активности. Неметаллы превращаются в кислоты. Новые сложные вещества ряда образуются реакциями соединения, замещения, разложения и обмена.

Конспект урока: Генетическая связь между классами неорганических соединений

Состав и классификация химических соединений