Хімія. 9 клас. Попель

§ 36. Взаємозв'язки між речовинами та їх взаємоперетворення

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • закріпити знання про перетворення простих речовин на хімічні сполуки;
  • узагальнити матеріал про взаємоперетворення складних речовин.

Хімічні перетворення за участю металів. Вам відомо, що метали здатні взаємодіяти з неметалами, кислотами, розчинами солей, а деякі — ще й з лугами, водою.

Продуктами більшості реакцій металів з неметалами є солі

а якщо з металом реагує кисень, то утворюється оксид:

Майже всі метали взаємодіють із кислотами. Такі реакції за участю хлоридної, розбавленої сульфатної, оцтової кислот відбуваються з утворенням солей і виділенням водню:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.1

1 У цій реакції, на відміну від реакції заліза з хлором, утворюється сіль FeCl2, а не FeCl3, оскільки йони Н+, наявні в хлоридній кислоті, — слабкий окисник, а хлор Cl2 — сильний окисник.

Пасивні метали, які перебувають у ряду активності справа від водню, не реагують із названими кислотами.

Метали взаємодіють із розчинами солей; продукти такого перетворення — інші метал і сіль. Реакція відбувається, якщо метал-реагент активніший за метал, що є очікуваним продуктом:

Mg + 2AgNO3 = 2Ag↓ + Mg(NO3)2.

Якщо метал походить від елемента, що утворює амфотерні сполуки (оксид, гідроксид), то він взаємодіє з лугом:

Найактивніші метали (лужні, лужноземельні) реагують з водою:

Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2↑.

Хімічні перетворення за участю неметалів. Неметали можуть взаємодіяти не лише з металами, а й один з одним:

Серед важливих реакцій неметалів зі складними речовинами — реакції за участю кисню, які часто супроводжуються горінням речовин:

Такі перетворення характерні для багатьох органічних сполук — вуглеводнів, спиртів, жирів:

Хімічні перетворення, в яких беруть участь або утворюються прості речовини, є окисно-відновними реакціями, адже ступінь окиснення елемента в простій речовині дорівнює нулю, а в його сполуці має додатне або від'ємне значення.

• Складіть рівняння реакцій сірки з киснем та алюмінієм. Окисником чи відновником є сірка в кожному випадку?

Реакції між оксидами і водою. Оксиди лужних і лужноземельних елементів, а також майже всі кислотні оксиди взаємодіють з водою. При цьому основні оксиди перетворюються на основи

Li2O + H2O = 2LiOH,

а кислотні оксиди — на кислоти:

Cl2O7 + H2O = 2HClO4.

Реакції між двома сполуками, які різняться за властивостями. Рушійною силою багатьох хімічних перетворень є відмінності речовин за хімічними властивостями. Наприклад, основні оксиди та основи взаємодіють з кислотними оксидами та кислотами

2LiOH + Cl2O7 = 2LiClO4 + H2O;

Ca(OH)2 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + 2H2O,

але не реагують з речовинами, що мають основні властивості.

Якщо оксид або гідроксид є амфотерним, то ця сполука під час реакції з основним оксидом (основою) або кислотним оксидом (кислотою) виявляє протилежні властивості, тобто кислотні або основні.

• Напишіть рівняння реакцій станум(ІІ) гідроксиду з кислотою і розчином лугу.

Реакції за участю солей. Солі взаємодіють з лугами і кислотами. Такі перетворення відбуваються в розчині в разі, якщо продукт реакції не розчиняється у воді або є слабким електролітом, нестійкою чи газуватою сполукою:

FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + 2NaCl;

CH3COOK + HNO3 = CH3COOH + KNO3.

Хоча солі мають багато спільних властивостей, вони можуть реагувати одна з одною у водному розчині. При цьому утворюються дві нові солі. Реакція можлива, якщо один із продуктів є нерозчинним у воді:

3CuSO4 + 2Na3PO4 = Сu3(РО4)2↓ + 3Na2SO4.

Термічний розклад сполук. Основи (крім лугів), амфотерні гідроксиди, оксигеновмісні кислоти та деякі їхні солі розкладаються при нагріванні. Унаслідок таких реакцій, як правило, утворюються оксиди:

Послідовні перетворення речовин. Ви знаєте, що зв'язки між речовинами, які походять від одного елемента, називають генетичними зв'язками. Їх використовують у хімічній технології, зокрема при переробці металічних руд, виробництві кислот. При добуванні сульфатної кислоти із природної сірки просту речовину спочатку спалюють, після чого здійснюють реакцію сульфур(IV) оксиду з киснем, а потім — реакцію сульфур(VI) оксиду з водою. Відповідна схема послідовних перетворень речовин:

S → SO2 → SO3 H2SO4.

Для того щоб добути основу або кислоту з оксиду, який не взаємодіє з водою, здійснюють такі перетворення:

оксид → сіль → основа (кислота).

• Складіть відповідні схеми для сполук Нікелю(ІІ) та Силіцію.

Схеми послідовних перетворень речовин у водних розчинах часто подають у йонно-молекулярній формі:

Zn2+ Zn(OH)2 → [Zn(OH)4]2-.

Ця схема ілюструє перетворення розчинної солі Цинку, яка містить катіони Zn2+, при поступовому додаванні водного розчину лугу.

• Запишіть відповідну схему з формулами сполук Цинку, якщо в реакціях бере участь літій гідроксид.

Схеми перетворень наводять і для органічних речовин. У схему

закладено реакцію термічного розкладу метану, продуктами якої є ацетилен і водень, та реакцію горіння ацетилену.

ВИСНОВКИ

Неорганічні та органічні речовини беруть участь у різних хімічних перетвореннях. Характерними для металів є реакції з неметалами, кислотами, розчинами солей, а для оксидів, основ, кислот — реакції зі сполуками, протилежними за хімічними властивостями. Амфотерні оксиди і гідроксиди взаємодіють з речовинами, які виявляють основні та кислотні властивості. Солі реагують із розчинами лугів, кислотами, а також одна з одною (у розчині).

Реакції за участю або з утворенням простих речовин належать до окисно-відновних реакцій.

  • 259. Запишіть по два рівняння реакцій, які відбуваються з утворенням солей, між такими речовинами:

а) металом і неметалом;

б) двома оксидами.

  • 260. Оксиди яких типів реагують з водою? Чи можна в такий спосіб добути будь-яку основу, амфотерний гідроксид, кислоту?
  • 261. Відповідно до наведених схем перетворень складіть рівняння реакцій і вкажіть умови їх здійснення:

а) Si → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3;

б) Mg → MgO → MgSO4 → Mg3(PO4)2;

в) СН4 → СО2 → Na2CO3 → ВаСО3;

г) СН3СООН → (СН3СOO)2Сu → (СН3СОО)2Ва;

ґ) Pb(OH)2 → PbO → Pb(NO3)2 → PbS;

д) CrCl3 → Cr(OH)3 → K3[Cr(OH)6] → Cr2(SO4)3.

  • 262. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення речовин, утворених Купрумом:

сіль 1 → гідроксид → оксид → сіль 2 → сіль 3 → метал.

  • 263. Складіть йонно-молекулярні рівняння реакцій, які відбуваються згідно з наведеними схемами перетворень:

а) Ве(OН)2 → [Ве(OH)4]2- → Ве2+;

б) Fe2O3 → Fe3+ → Fe(OH)3 → Fe3+ → FePO4.

  • 264. Запропонуйте якомога більше способів добування магній ацетату і напишіть відповідні хімічні рівняння.
  • 265. Чи взаємодіє плюмбум(ІІ) ацетат:

а) з алюміній сульфатом;

б) із барій нітратом;

в) із натрій гідроксидом;

г) із хлоридною кислотою?

Відповіді обґрунтуйте, наведіть хімічні рівняння в молекулярній та йонно-молекулярній формах.

  • 266. Залізо повільно взаємодіє з розчином ферум(ІІІ) сульфату, а цинк не реагує з розчином цинк сульфату. Як це пояснити? Запишіть рівняння відповідної реакції.
  • 267. Розчин сульфур(ІV) оксиду вступає в реакцію з розчином сірководню. Одним із продуктів реакції є сірка. Складіть хімічне рівняння, укажіть тип реакції та охарактеризуйте ролі реагентів у ній.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Взаємоперетворення простих речовин хімічного елемента

У 7 класі ви дізналися про існування двох простих речовин Оксигену — кисню О2 й озону О3. Дуже малі кількості озону утворюються з кисню в атмосфері за дії електричних розрядів (коли виникають блискавки) або ультрафіолетових променів:

2 = 2О3.

Озон — нестійка речовина, яка повільно перетворюється на кисень:

3 = 3О2.

Обидві хімічні реакції не належать до жодного з відомих вам типів реакцій.

Не лише Оксиген, а й деякі інші неметалічні елементи утворюють по кілька простих речовин. Ці речовини також можуть зазнавати взаємоперетворень. Наприклад, білий фосфор, який складається з молекул Р4, за температури 300 °С перетворюється на червоний фосфор, у якому містяться довгі молекули-ланцюжки. Графіт і алмаз — прості речовини Карбону. Вони мають атомну будову, але різняться за розміщенням атомів у просторі. За дуже високих температур і тиску із графіту в спеціальних реакторах добувають дрібні кристалики алмазу. Алмаз можна перетворити на графіт; для цього його необхідно нагріти до температури, яка значно перевищує 1000 °С. Перетворення простих речовин Фосфору і Карбону здійснюють за відсутності повітря, оскільки вони взаємодіють із киснем.