Связь между классами неорганических соединений
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 так же 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. Существуют два основных пути генетических связей между веществами: один из них начинается металлами, другой – неметаллами. Например, сульфат кальция CaSO4 можно получить либо из металла кальция, либо из неметалла серы. С другой стороны, из соли можно опять прийти к металлу и неметаллу. Одновременно существуют и другие способы взаимопревращений соединений разных классов. Таким образом, генетические связи между разными классами соединений очень многообразны.
Пример 24. Приведите три примера реакций между оксидом элемента 2-го периода и оксидом элемента 4-го периода.
Дано: Li2О, СО2, N2О5, К2О, СаО, SеО3
Составить уравнения реакций.
Решение: Один из оксидов должен быть основным (или амфотерным), а другой - кислотным (или амфотерным). Во II периоде Li2О - основной оксид, ВеО - амфотерный, СО2 и N2О5 - кислотные. В IV периоде К2О, СаО, FеО - основные оксиды, Сr2О3 - амфотерный, Аs2О5, CrО3, SеО3 - кислотные оксиды. Уравнения реакций:
СО2 + К2О = К2СО3
Li2О + SеО3 = Li2SeО4
N2О5 + СаО = Са(NО3)2
Пример 25. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного вещества.
Дано:
Fe, S, АgNО3, NаСl, Zn, Н2SО4.
Записать: реакции, которые идут с образованием солей.
Решение:
а) Железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):
Fe + S = FeS
б) Соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов реакции выпадает в осадок:
АgNО3 + NаСl = АgСl↓ + NаNО3
в) Соли образуются при растворении металлов в кислотах:
Zn + Н2SО4(разб.) = ZnSО4 + Н2↑
Пример 26. Приведите уравнения реакций одной и той же средней соли: а) с кислотой, б) с основанием.
Дано: (NН4)2СО3 - средняя соль, КОН – основание, НСl – кислота.
Составьте уравнения реакций средней соли с кислотой, с основанием.
Решение: Реагировать как с кислотой, так и с основанием могут соли аммония и слабых кислот, например карбонат аммония:
(NН4)2СО3 + 2НСl = 2NН4Сl + СО2↑ + Н2О
(NН4)2СО3 + 2КОН = К2СO3 + 2NН3↑ + 2Н2О
Последняя реакция лучше протекает при нагревании.
Пример 27.Напишите уравнения реакций взаимодействия между следующими веществами:
а) железом и соляной кислотой;
б) магнием и концентрированной серной кислотой;
в) железом и разбавленной азотной кислотой.
Дано: а) железо и соляная кислота;
б) магний и концентрированная серная кислота;
в) железо и разбавленная азотная кислота.
Напишите уравнения реакций взаимодействия между указанными веществами.
Решение: а) В результате взаимодействия железа с соляной кислотой образуется хлорид железа (II) и выделяется водород:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑.
б) При взаимодействии магния с концентрированной серной кислотой образуется сульфат магния, вода и продукт восстановления серной кислоты – сероводород:
4Mg + 5H2SO4 (конц) = 4MgSO4 + H2S + 4H2O.
в) Железо с разбавленной азотной кислотой образует нитрат железа (III) и продукт восстановления азотной кислоты, состав которого зависит от концентрации кислоты, например:
Fe + 4HNO3 (разб) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.
Пример 28. Записать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
CuSO4 ® Cu ® Cu(NO3)2 ® Cu(OH)2 ® CuO® CuSO4 .
Дано: CuSO4 ® Cu ® Cu(NO3)2 ® Cu(OH)2 ® CuO® CuSO4 .
Составьте уравнения реакций предложенных химических превращений.
Решение:
1. Медь образуется при восстановлении сульфата меди (II) более активным металлом, например, цинком:
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu.
2. При действии концентрированного раствора азотной кислоты медь превращается в нитрат меди (II):
Сu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2Н2О .
3. При действии на нитрат меди (II) раствора NaOH образуется гидроксид меди (II):
Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2NaNO3.
4. При нагревании гидроксид меди (II) разлагается:
Cu(OH)2 
CuO + Н2О.
5. При действии на оксид меди (II) разбавленного раствора H2SO4 образуется сульфат меди (II):
CuO + H2SO4 (разб) = CuSO4 + H2O.
Пример 29.Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие химические превращения:
Fe ® FeCl2 ® FeCl3 ® Fe(OH)3 ®Fe2(SO4)3
Дано: Fe ® FeCl2 ® FeCl3 ® Fe(OH)3 ®Fe2(SO4)3.
Составьте уравнения реакций предложенных химических превращений.
Решение:
1. Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
2. 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
3. FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
4. 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O.
Комплексная задача № 4
На складе химических реактивов был обнаружен ряд склянок без этикеток.
Задания:
1.К какому классу неорганических соединений по традиционной классификации относятся указанные вещества. Назовите эти вещества.
2.Определите степень окисления атомов элементов, входящих в состав предложенных соединений.
3.Оцените растворимость веществ в воде.
4.Оцените возможность протекания реакций при смешении веществ, если в склянках находятся реактивы, указанные в варианте комплексной задачи. Назовите продукты реакций.
5.Оценить по справочнику [4], какая реакция представляет собой наибольшую пожарную опасность. Сделать вывод, какие вещества несовместимы при хранении друг с другом.
Таблица 14
Варианты заданий