Генетическая связь и генетические ряды. Генетические ряды металлов и их соединений

Вначале наши сведения о классификации веществ представим в виде схемы (схема 1).

Схема 1
Классификация пеорганических веществ

Зная классы простых веществ, можно составить два генетических ряда: генетический ряд металлов и генетический ряд неметаллов.

Различают две разновидности генетического ряда металлов.

1. Генетический ряд металлов, которым в качестве гидроксида соответствует щёлочь. В общем виде такой ряд может быть представлен следующей цепочкой превращений:

Например, генетический ряд кальция:

Са → СаО → Са(ОН) 2 → Са 3 (РO 4) 2 .

2. Генетический ряд металлов, которым соответствует нерастворимое основание. Этот ряд богаче генетическими связями, так как полнее отражает идею взаимных превращений (прямых и обратных). В общем виде такой ряд может быть представлен следующей цепочкой превращений:

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

Например, генетический ряд меди:

Сu → СuО → СuСl 2 → Сu(ОН) 2 → СuО → Сu.

Здесь также можно выделить две разновидности.

1. Генетический ряд неметаллов, которым в качестве гидроксида соответствует растворимая кислота, может быть отражён в виде такой цепочки превращений:

неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.

Например, генетический ряд фосфора:

Р → Р 2 O 5 → Н 3 РO 4 → Са 3 (РO 4) 2 .

2. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая кислота, может быть представлен с помощью такой цепочки превращений:

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

Так как из изученных нами кислот нерастворимой является только кремниевая кислота, в качестве примера последнего генетического ряда рассмотрим генетический ряд кремния:

Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si.

Ключевые слова и словосочетания

1. Генетическая связь.
2. Генетический ряд металлов и его разновидности.
3. Генетический ряд неметаллов и его разновидности.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

Материальный мир, в котором мы живем и кро­хотной частичкой которого мы являемся, един и в то же время бесконечно разнообразен. Единство и многообразие химических веществ этого мира наиболее ярко проявляется в генетической связи веществ, которая отражается в так называемых генетических рядах. Выделим наиболее характерные признаки таких рядов.

1. Все вещества этого ряда должны быть обра­зованы одним химическим элементом. Например, ряд, записанный с помощью следующих формул:

2. Вещества, образованные одним и тем же эле­ментом, должны принадлежать к различным клас­сам, т. е. отражать разные формы его существования.

3. Вещества, образующие генетический ряд од­ного элемента, должны быть связаны взаимопрев­ращениями. По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды.

Например, приведенный выше генетический ряд брома будет неполным, незавершенным. А вот следующий ряд:

уже можно рассматривать как полный: он начинал­ся простым веществом бромом и им же закончился.

Обобщая сказанное выше, можно дать следую­щее определение генетического ряда.

Генетический ряд - это ряд веществ - пред­ставителей разных классов, являющихся соедине­ниями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающих общность происхождения этих веществ или их генезис.

Генетическая связь - понятие более общее, чем генетический ряд, который является пусть и ярким, но частным проявлением этой связи, реализующейся при любых взаимных превращени­ях веществ. Тогда, очевидно, под это определение подходит и первый приведенный ряд веществ.

Существует три разновидности генетических ря­дов:

Наиболее богат ряд металла, у которого проявляются разные сте­пени окисления. В качестве примера рассмотрим генетический ряд железа со степенями окисления +2 и +3:

Напомним, что для окисления железа в хлорид железа (II) нужно взять более слабый окислитель, чем для получения хлорида железа (III):

Аналогично ряду металла более богат связями ряд неметалла с разными степенями окисления, например, генетический ряд серы со степенями окисления +4 и +6:

Затруднение может вызвать лишь последний переход. Руководствуйтесь правилом: чтобы полу­чить простое вещество из окисленного соединения элемента, нужно взять для этой цели самое вос­становленное его соединение, например, летучее водородное соединение неметалла. В нашем случае:

По этой реакции в природе из вулканических газов образуется сера.

Аналогично для хлора:

3. Генетический ряд металла, которому соот­ветствуют амфотерные оксид и гидроксид, очень богат связями, т. к. они проявляют в зависимости от условий то кислотные, то основные свойства.

Например, рассмотрим генетический ряд цинка:

Генетическая связь между классами неорганических веществ

Характерными являются реакции между представителями разных генетических рядов. Вещества из одного генетического ряда, как правило, не вступают во взаимодействия.

Например:
1. металл + неметалл = соль

Hg + S = HgS

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

2. основной оксид + кислотный оксид = соль

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

CaO + SiO 2 =CaSiO 3

3. основание + кислота=соль

Cu(OH) 2 + 2HCl =CuCl 2 + 2H 2 O

FeCl 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3HCl

соль кислота соль кислота

4. металл — основной оксид

2Ca + O 2 = 2CaO

4Li + O 2 =2Li 2 O

5. неметалл — кислотный оксид

S + O 2 = SO 2

4As + 5O 2 = 2As 2 O 5

6. основной оксид — основание

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2

Li 2 O + H 2 O = 2LiOH

7. кислотный оксид — кислота

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4

SO 3 + H 2 O =H 2 SO 4

Тема: ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ металлами и неметаллами и их соединений. 9-класс.

Цели: образовательные: закрепить понятия «генетический ряд», «генетическая связь»; научить составлять генетические ряды элементов (металлов и неметаллов), составлять уравнения реакций, соответствующих генетическому ряду; проверить, как усвоены знания о химических свойствах оксидов, кислот, солей, оснований;развивающие: развивать умения анализировать, сравнивать, обобщать и делать выводы, составлять уравнения химических реакций; воспитательные: содействовать формированию научного мировоззрения.

Обеспечение занятия: таблицы «Периодическая система», «Таблица растворимости», «Ряд активности металлов», инструкции для студентов, задания для проверки знаний.

Ход работы: 1) Орг. момент

2) Проверка д/з

3) Изучение нового материала

4) Закрепление

5) Д/З

1) Орг. момент. Приветствие.

2) Проверка д/з.

Генетические связи - это связи между разными классами, основанные на их взаимопревращениях.
Зная классы неорганических веществ, можно составить генетические ряды металлов и неметаллов. В основу этих рядов положен один и тот же элемент.

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

Например, K→K 2 O→KOH→KCl

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

Например, Cu→CuO→CuCl 2 →Cu(OH) 2 →CuO→Cu

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

Например, P→P 2 O 5 →H 3 PO 4 →Na 3 PO 4

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

неметалл→кислотный оксид→соль→кислота→

→кислотный оксид→неметалл

Например, Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si

Фронтальная беседа по вопросам:

Что такое генетическая связь?Генетические связи - это связи между разными классами, основанные на их взаимопревращениях.Что такое генетический ряд?

Генетический ряд – ряд веществ – представителей разных классов, являющихся соединениями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающих превращения данных веществ. В основу этих рядов положен один и тот же элемент.

Какие виды генетических рядов принято выделять?Среди металлов можно выделить две разновидности рядов:

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

металл →основный оксид → щёлочь → соль

например, генетический ряд калия K → K 2 O → KOH→ KCl

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

металл → основный оксид → соль→ нерастворимое основание →основный оксид → металл

например: Cu→ CuO → CuCl 2 → Cu(OH) 2 → CuO → Cu

Среди неметаллов также можно выделить две разновидности рядов:

а) Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает растворимая кислота. Цепочку превращений можно представить в следующем виде: неметалл → кислотный оксид → растворимая кислота → соль.

Например: P→ P 2 O 5 → H 3 PO 4 →Na 3 PO 4

б) Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает нерастворимая кислота: неметалл → кислотный оксид → соль→ кислота → кислотный оксид → неметалл

Например: Si→ SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si

Выполнение заданий по вариантам:

1. Выберите в вашем варианте формулы оксидов, объясните свой выбор, опираясь на знание признаков состава данного класса соединений. Назовите их.

2. В столбце формул вашего варианта найдите формулы кислот и объясните свой выбор на основании анализа состава этих соединений.

3. Определите валентности кислотных остатков в составе кислот.

4. Выберите формулы солей и назовите их.

5. Составьте формулы солей, которые могут быть образованы магнием и кислотами вашего варианта. Запишите их, назовите.

6. В столбце формул вашего варианта найдите формулы оснований и объясните свой выбор на основании анализа состава этих соединений.

7. В вашем варианте выберите формулы веществ, с которыми может реагировать раствор ортофосфорной кислоты (соляной, серной). Составьте соответствующие уравнения реакций.

9. Среди формул своего варианта выберите формулы веществ, способных взаимодействовать между собой. Составьте соответствующие уравнения реакций.

10. Составьте цепочку генетических связей неорганических соединений, в состав которой войдет вещество, формула которого дана в вашем варианте под номером один.

Вариант 1

Вариант 2

CaO

HNO 3

Fe(OH) 3

N 2 O

Zn(NO 3 ) 2

Cr(OH) 3

H 2 SO 3

H 2 S

PbO

LiOH

Ag 3 PO 4

P 2 O 5

NaOH

ZnO

CO 2

BaCl 2

HCl

H 2 CO 3

H 2 SO 4

CuSO 4

Из данных веществ составьте генетический ряд, используя все формулы. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить эту цепочку превращений:

I вариант: ZnSO 4, Zn, ZnO, Zn, Zn(OH) 2 : II вариант: Na 2 SO 4, NaOH , Na , Na 2 O 2 , Na 2 O

4) Закрепление1. Al → Al 2 O 3 → AlCl 3 → Al ( OH ) 3 → Al 2 O 3

2. P → P 2 O 5 → H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 → Ca 3 ( PO 4 ) 2

3. Zn→ZnCl 2 →Zn(OH) 2 →ZnO→Zn(NO 3 ) 2

4.Cu →CuO→CuCl 2 →Cu(OH) 2 →CuO→Cu

5.N 2 O 5 →HNO 3 →Fe(NO 3 ) 2 →Fe(OH) 2 →FeS→FeSO 4

5)Домашнее задание: составьте схему постепенного перехода от кальция к карбонату кальция и подготовьте сообщение об использовании в медицине любой соли (используя дополнительную литературу).

Данный урок посвящен обобщению и систематизации знаний по теме «Классы неорганических веществ». Учитель расскажет, как из веществ одного класса можно получить вещество другого класса. Полученные знания и умения пригодятся для составления уравнений реакций по цепочкам превращений.

В ходе химических реакций химический элемент не исчезает, атомы переходят из одного вещества в другое. Атомы химического элемента как бы передаются от простого вещества к более сложному, и наоборот. Таким образом, возникают так называемые генетические ряды, начинающиеся простым веществом - металлом или неметаллом - и заканчивающиеся солью.

Напомню вам, что в состав солей входят металлы и кислотные остатки. Итак, генетический ряд металла может выглядеть таким образом:

Из металла в результате реакции соединения с кислородом можно получить основный оксид, основный оксид при взаимодействии с водой дает основание (только, если это основание - щелочь), из основания в результате реакции обмена с кислотой, солью или кислотным оксидом можно получить соль.

Обратите внимание, такой генетический ряд подходит только для металлов, гидроксиды которых являются щелочами.

Запишем уравнения реакций, соответствующих превращениям лития в его генетическом ряду:

Li → Li 2 O → LiOH→ Li 2 SO 4

Как вы знаете, металлы при взаимодействии с кислородом, как правило, образуют оксиды. При окислении кислородом воздуха литий образует оксид лития:

4Li + O 2 = 2Li 2 O

Оксид лития, взаимодействуя с водой, образует гидроксид лития - растворимое в воде основание (щелочь):

Li 2 O + H 2 O = 2LiOH

Сульфат лития можно получить из лития несколькими способами, например, в результате реакции нейтрализации с серной кислотой:

2. Химическая информационная сеть ().

Домашнее задание

1. с. 130-131 №№ 2,4 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под.ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.

2. с.204 №№ 2, 4 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.