Страница 106 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Генетическая связь — это

3. Генетическая связь — это взаимосвязь между веществами, принадлежащими к разным классам соединений (как неорганических, так и органических), которая базируется на их способности к взаимным превращениям и отражает общность их происхождения от одного и того же химического элемента или исходного вещества. Эта концепция наглядно демонстрирует единство и преемственность химических веществ.

Генетические связи часто иллюстрируют с помощью генетических рядов — цепочек последовательных химических превращений, которые связывают вещества разных классов.

Различают два основных типа генетических рядов в неорганической химии:

1. Генетический ряд металла. Он начинается с простого вещества — металла, из которого последовательно получают основный оксид, основание (гидроксид) и различные соли.

   Пример для кальция (Ca):

   Металл $\rightarrow$ Основный оксид $\rightarrow$ Основание (щёлочь) $\rightarrow$ Соль

   $Ca \xrightarrow{O_2, t} CaO \xrightarrow{+H_2O} Ca(OH)_2 \xrightarrow{+CO_2} CaCO_3 \downarrow + H_2O$

2. Генетический ряд неметалла. Он начинается с простого вещества — неметалла, из которого получают кислотный оксид, соответствующую ему кислоту и соли.

   Пример для углерода (C):

   Неметалл $\rightarrow$ Кислотный оксид $\rightarrow$ Кислота $\rightarrow$ Соль

   $C \xrightarrow{+O_2, t} CO_2 \xrightarrow{+H_2O \rightleftharpoons} H_2CO_3 \xrightarrow{+2NaOH} Na_2CO_3 + 2H_2O$

Таким образом, генетическая связь позволяет систематизировать знания о химических свойствах веществ и прогнозировать возможные пути их синтеза.

Ответ: это связь между разными классами химических соединений, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения от одного исходного элемента.

4. Как называют приведённую схему превращений? Укажите её пропущенные звенья и напишите уравнения всех реакций.

$Ca \rightarrow \text{____} \rightarrow Ca(OH)_2 \rightarrow \text{____} \rightarrow Ca(NO_3)_2$

Приведённая схема представляет собой цепочку химических превращений, которая также является генетическим рядом металла кальция. Генетический ряд показывает взаимосвязь и пути получения различных классов неорганических соединений, исходя из одного химического элемента.

В данной цепочке пропущены два промежуточных вещества (звена). Исходя из химических свойств соединений кальция, можно восстановить полную последовательность превращений. Первое пропущенное звено — это оксид кальция ($CaO$), который является продуктом окисления металлического кальция и исходным веществом для получения гидроксида кальция. Второе пропущенное звено, позволяющее перейти от гидроксида к нитрату, может быть карбонат кальция ($CaCO_3$).

Таким образом, полная цепочка превращений выглядит так: $Ca → CaO → Ca(OH)_2 → CaCO_3 → Ca(NO_3)_2$

Уравнения реакций:

1. Первая стадия — это получение оксида кальция из простого вещества кальция при его сгорании в кислороде.
$2Ca + O_2 → 2CaO$

2. Вторая стадия — получение гидроксида кальция (гашёной извести) при взаимодействии оксида кальция с водой.
$CaO + H_2O → Ca(OH)_2$

3. Третья стадия — получение нерастворимого карбоната кальция при пропускании углекислого газа через раствор гидроксида кальция (известковую воду).
$Ca(OH)_2 + CO_2 → CaCO_3↓ + H_2O$

4. Четвертая стадия — получение нитрата кальция при взаимодействии карбоната кальция с азотной кислотой. Эта реакция является примером взаимодействия соли слабой кислоты ($H_2CO_3$) с более сильной кислотой ($HNO_3$).
$CaCO_3 + 2HNO_3 → Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2↑$

Ответ: Приведённая схема называется цепочкой химических превращений (или генетическим рядом кальция). Пропущенные звенья: оксид кальция ($CaO$) и карбонат кальция ($CaCO_3$).
Уравнения реакций:
1) $2Ca + O_2 → 2CaO$
2) $CaO + H_2O → Ca(OH)_2$
3) $Ca(OH)_2 + CO_2 → CaCO_3↓ + H_2O$
4) $CaCO_3 + 2HNO_3 → Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2↑$

5. Как называют приведённую схему превращений? Укажите её пропущенные звенья и напишите уравнения всех реакций.

$P \rightarrow \text{\_\_\_\_\_\_\_\_\_} \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow \text{\_\_\_\_\_\_\_\_\_} \rightarrow Na_3PO_4$

Как называют приведённую схему превращений?

Данная схема является цепочкой химических превращений, которая иллюстрирует генетическую связь между простым веществом-неметаллом (фосфором), его кислотным оксидом, соответствующей кислотой и солью. Такие схемы показывают пути получения одних веществ из других.

Ответ: Цепочка химических превращений или генетический ряд.

Укажите её пропущенные звенья и напишите уравнения всех реакций.

В представленной схеме необходимо определить промежуточные продукты и реагенты для осуществления превращений. Полная цепочка превращений выглядит так:

$P \xrightarrow{+O_2} P_2O_5 \xrightarrow{+H_2O} H_3PO_4 \xrightarrow{+NaOH} Na_3PO_4$

1. Первое пропущенное звено (вещество между $P$ и $H_3PO_4$) — это оксид фосфора(V), $P_2O_5$. Сначала фосфор сгорает в кислороде, образуя оксид, который затем реагирует с водой, образуя ортофосфорную кислоту.
Уравнение реакции получения оксида фосфора(V):
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
Уравнение реакции получения ортофосфорной кислоты:
$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

2. Второе превращение (из $H_3PO_4$ в $Na_3PO_4$) происходит в одну стадию. Ортофосфорная кислота является трехосновной и для получения средней соли (фосфата натрия) должна полностью прореагировать со щёлочью, например, с гидроксидом натрия ($NaOH$). В схеме `→ ___ →` второе место, вероятно, подразумевает реагент, а не промежуточное звено.
Уравнение реакции нейтрализации:
$H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

Ответ: Пропущенное звено — оксид фосфора(V) ($P_2O_5$). Уравнения реакций:
1) $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
2) $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$
3) $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

1. a) Дополните двумя промежуточными звеньями схему превращений задания 4 (часть I).

б) Запишите уравнения реакций новых превращений и укажите все сложные вещества.

в) Предложите ещё два варианта последнего превращения в схеме задания 4 (часть I).

а) Дополните двумя промежуточными звеньями схему превращений задания 4 (часть I).

Предположим, что исходная схема превращений из задания 4 (часть I) была $Ca \rightarrow CaCl_2$.

Дополним эту схему двумя промежуточными звеньями: оксидом кальция ($CaO$) и гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$). В результате получится следующая цепочка превращений:

$Ca \rightarrow CaO \rightarrow Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2$

Ответ: Дополненная схема превращений: $Ca \rightarrow CaO \rightarrow Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2$.

б) Запишите уравнения реакций новых превращений и укажите все сложные вещества.

Запишем уравнения для каждого этапа новой схемы и укажем сложные вещества.

1. Получение оксида кальция из кальция:

$2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$

В этой реакции $Ca$ (кальций) и $O_2$ (кислород) являются простыми веществами. Сложным веществом является $CaO$ (оксид кальция).

2. Получение гидроксида кальция из оксида кальция:

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Все вещества в этой реакции являются сложными: $CaO$ (оксид кальция), $H_2O$ (вода), $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция).

3. Получение хлорида кальция из гидроксида кальция:

$Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$

Все вещества в этой реакции являются сложными: $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция), $HCl$ (соляная кислота), $CaCl_2$ (хлорид кальция), $H_2O$ (вода).

Ответ:

Уравнения реакций:

1. $2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$

2. $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

3. $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$

Сложные вещества:

В реакции 1: $CaO$.

В реакции 2: $CaO$, $H_2O$, $Ca(OH)_2$.

В реакции 3: $Ca(OH)_2$, $HCl$, $CaCl_2$, $H_2O$.

в) Предложите ещё два варианта последнего превращения в схеме задания 4 (часть I).

Последнее превращение в предложенной схеме — это получение хлорида кальция из гидроксида кальция: $Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2$. Помимо реакции нейтрализации с соляной кислотой, существуют и другие способы.

Вариант 1: Реакция обмена с растворимой солью, катион которой образует нерастворимый гидроксид. Например, с хлоридом меди(II):

$Ca(OH)_2 + CuCl_2 \rightarrow CaCl_2 + Cu(OH)_2\downarrow$

В результате реакции образуется целевой продукт $CaCl_2$ и выпадает осадок гидроксида меди(II) голубого цвета.

Вариант 2: Реакция с хлоридом аммония при нагревании. Гидроксид кальция, как более сильное основание, вытесняет аммиак из его соли:

$Ca(OH)_2 + 2NH_4Cl \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

В ходе реакции выделяется газообразный аммиак с характерным резким запахом.

Ответ: Два альтернативных варианта для превращения $Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2$:

1. $Ca(OH)_2 + CuCl_2 \rightarrow CaCl_2 + Cu(OH)_2\downarrow$

2. $Ca(OH)_2 + 2NH_4Cl \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$