«Генетическая связь между неорганическими соединениями»
Инструкционная карта по проведению лабораторной работы по дисциплине: «Химия»
Лабораторная работа № 3
Тема работы: Генетическая связь между неорганическими соединениями.
Цель работы:
Образовательные:
Знать и соблюдать правила техники безопасности при выполнении опытов.
Выполнить экспериментально цепочку превращения.
Составление уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений, отражающий генетический ряд металлов. Записать наблюдения. Проанализировать полученные результаты.
Профессиональные:
Решение практических заданий на определение взаимосвязи химических элементов.
Объяснение сущности и закономерностей протекания химических реакций.
Использование знаний при оказании первой помощи при ожогах кислотами и щелочами.
Оборудование:
Приборы — штатив с пробирками, стакан с водой, горелка.
Реактивы – NaOH, CuSO4, НNO3, Н2SO4, HCL, цинк, меди, алюминия, железа.
Норма времени:90 минут.
Литература: Неорганическая химия 10 класс. Н. Нурахметов.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ:
Перед началом работы:
Перед каждой лабораторной работой следует изучить по учебнику относящийся к ней теоретический материал. Тогда лабораторные занятия будут полезными и продуктивными.
Начинать опыты, только внимательно прочитав полное описание работы и уяснив технику ее выполнения.
Все лабораторные работы выполнять индивидуально или парами по указанию преподавателя.
Приступать к выполнению задания только после разрешения преподавателя.
Внимательно прочесть надпись на этикетке, прежде чем взять вещество.
Во время работы:
Химические вещества запрещается пробовать на вкус.
Нельзя выливать избыток реактива из пробирки обратно в реактивную склянку.
Реактивы не брать руками.
При работе со спиртовкой необходимо пробирку сначала полностью прогреть, затем, держа ее под углом 45 градусов, нагревать предложенное(ые) вещество(а).
Нагревая пробирки, не держать их отверстием к себе или в сторону находящихся рядом товарищей.
При работе с растворами кислот следует избегать их попадание на кожу и слизистые оболочки. При попадании их на кожу необходимо промыть пораженное место большим количеством воды и обработать раствором пищевой соды.
При работе с растворами щелочей (гидроксид натрия) следует избегать попадания на кожу и слизистые оболочки. При попадании их на кожу необходимо промыть пораженное место большим количеством воды и обработать раствором уксусной кислоты. При попадании на слизистую оболочку глаз – промыть глаза большим количеством проточной воды.
По окончании работы:
Убери рабочее место.
Сдай выданный лоток с реактивами и оборудованием преподавателю.
Вымой руки.
Теоретическая часть
Генетической связью – называется связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство из происхождения, то есть генезис веществ.
Что же означает понятие «генетическая связь»
Превращение веществ одного класса соединений в вещества других классов.
Химические свойства веществ
Возможность получения сложных веществ из простых.
Взаимосвязь простых и сложных веществ всех классов веществ.
Генетическим называют ряд веществ – представителей разных классов веществ являющихся соединениями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающими общность происхождения этих веществ.
Рассмотрим признаки генетического ряда веществ:
Все вещества генетического ряда должны быть образованы одним химическим элементом.
Вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, должны принадлежать к разным классам ( т.е. отражать разные формы существования химического элемента)
Вещества, образующие генетический ряд одного химического элемента, должны быть связаны взаимопревращениями.
По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды. Рассмотрим вначале генетическую связь неорганических веществ и разделим их на 2 разновидности генетических рядов:
а) генетический ряд металла
б) генетический ряд неметалла.
Перейдем ко второму пункту нашего плана.
Генетический ряд металла.
а) генетический
ряд меди:
Cu → CuO → CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO→ Cu
Медь оксид сульфат гидроксид оксид медь
меди(II) меди (II) меди(II) меди(II)
металл основной соль основание основной металл
оксид оксид
2Cu + O2 → 2CuO
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
CuSO4 + 2KOH → Cu(OH)2 + K2SO4
Cu(OH)2 → CuO + H2O
CuO + C→Cu + CO
б) генетический ряд амфотерного металла на примере ряда цинка.
Zn → ZnO → ZnSO4 → Zn(OH)2 Na2[Zn(OH)4]
ZnCl2
2Zn + O2 → 2ZnO
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
ZnSO4 + 2KOH → Zn(OH)2 + K2SO4
Zn(OH)2 +2 NaOH→ Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H
2O
Генетический ряд неметалла рассмотрим на примере генетического ряда фосфора.
P → P2O5 → H3PO4 → Ca2(PO4)2
Фосфор оксид фосфорная фосфат
фосфора (v) кислота кальция
неметалл кислотный кислота соль
оксид
4P + 5O2 → 2P2O5
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
2H3PO4 + 3Ca → Ca3( PO4)2 + 3H2
Ход работы:
Задание 1: Выполните экспериментально цепочку превращения:
CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO→ CuSO4
Налейте в пустую пробирку сульфат меди (II) и гидроксид натрия.
Нагрейте пробирку с полученным веществом.
В пробирку с получившемся веществом добавьте серную кислоту.
Записать уравнения реакций, наблюдения. Указать условия протекания реакций. Проанализировать полученные результаты.
Задание 2: Выполните экспериментально цепочку превращения:
Cu→ CuO→ CuSO4 → Cu(OH)2
Медную проволоку прокалить в огне горелки. Образовался черный налет.
Образовавшийся черный налет соскребите в пробирку, и добавить серной кислоты..
В пробирку к полученному раствору добавьте гидроксида натрия.
Записать уравнения реакций, наблюдения. Указать условия протекания реакций. Проанализировать полученные результаты.
Задание 3: Выполните экспериментально цепочку превращения:
Al→ AlCl3→ Al(OH)3→ Al2(SO4)3
Гранулы алюминия опустить в пробирку с раствором соляной кислоты.
В образовавшийся раствор в пробирке, добавить гидроксида натрия.
В пробирку к полученному раствору добавьте серной кислоты.
Записать уравнения реакций, наблюдения. Указать условия протекания реакций. Проанализировать полученные результаты.
Задание 4: Выполните экспериментально цепочку превращения:
Fe→ FeCl2→ Fe(OH)2→ Fe(OH)3→ Fe(NO3)3
Железные опилки опустить в пробирку с раствором соляной кислоты.
В образовавшийся раствор в пробирке, добавить гидроксида натрия. Выпадает осадок.
Пробирку с полученным растворам оставить стоять на воздухе. Какие изменения происходят с осадком?
В пробирку к полученному раствору добавьте азотной кислоты.
Записать уравнения реакций, наблюдения. Указать условия протекания реакций. Проанализировать полученные результаты.
Задание 5: Выполните экспериментально цепочку превращения:
ZnO→ Zn SO4 → Zn(OH)2 → ZnCl2
Гранулы цинка опустить в пробирку с раствором серной кислоты.
В образовавшийся раствор в пробирке, добавить гидроксида натрия. Выпадает осадок.
В пробирку к полученному раствору добавьте серной кислоты.
Записать уравнения реакций, наблюдения. Указать условия протекания реакций. Проанализировать полученные результаты.
ФОРМА ОТЧЕТА ПО ПРОВЕДЕННОЙ РАБОТЕ В ТЕТРАДЕ ДЛЯ ЛПЗ:
ТЕМА:
ЦЕЛЬ:
ОБОРУДОВАНИЕ: приборы –
Реактивы –
ХОД РАБОТЫ:
П/П
ЧТО ДЕЛАЮ
ЧТО НАБЛЮДАЮ
УРАВНЕНИЯ
РЕАКЦИИ
Задание 1: Выполните экспериментально цепочку превращения:
CuSO4 → Cu(OH)2 → CuO
1
Опыт 1(краткое описание опыта)
(указать наблюдаемые явления)
2
Опыт 2(краткое описание опыта)
(указать наблюдаемые явления)
3
Опыт 3(краткое описание опыта)
(указать наблюдаемые явления)
ВЫВОД ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ……………………………………………………………
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:…………………………………………
Ответить на контрольные вопросы, если указаны решить задачи и упражнения.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:
Что такое Генетическая связь?
Что такое Генетический ряд веществ?
Приведите примеры генетического ряда металлов?
Из данных веществ составьте генетический ряд, используя все формулы. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить эту цепочку превращений:
I вариант: CaSO4, Ca, CaO, Ca(OH)2
II вариант: Na2SO4, NaOH, Na, Na2O
Разработала: Кулова А.В.
преподаватель химии и биологии
КГКП «Риддерский аграрно-технический колледж»
Урок 16. генетическая связь неорганических и органических веществ — Химия — 11 класс
Химия, 11 класс
Урок № 16. Генетическая связь неорганических и органических веществ
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению взаимосвязи неорганических и органических соединений: свойствам органических и неорганических веществ, взаимосвязи различных классов соединений, уравнениям химических реакций, отражающих её.
Глоссарий
Генетическая связь – это связь между классами соединений, отражающая возможность превращения вещества одного класса в вещество другого класса.
Генетический ряд – это цепочка превращений веществ, которые имеют в составе один и тот же химический элемент.
Витализм – это устаревшее учение о существовании сверхъестественной «жизненной силы», которая наполняет органическую природу и определяет её свойства.
Фридрих Вёлер – великий немецкий врач и химик, синтезировал мочевину и щавелевую кислоту из неорганических соединений, первым получил карбид кальция, из которого под действием воды синтезировал ацетилен.
Синтез-газ – это смесь монооксида углерода и водорода, получают паровой конверсией или частичным окислением метана, газификацией угля. Используется для синтеза метанола, синтеза Фишера-Тропша.
Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.
Дополнительная литература:
1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тесто по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.
2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.
Открытые электронные ресурсы:
- Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
До девятнадцатого века в химии господствовал витализм – учение о «жизненной силе». Виталисты считали, что «жизненная сила» отличает живое вещество от неживого. Поэтому синтез органических соединений из неорганических казался им принципиально невозможным.
В начале девятнадцатого века немецкий врач и химик Фридрих Вёлер опроверг теорию витализма. Из неорганических веществ он получил мочевину и щавелевую кислоту.
В 1828 году Ф. Вёлер при нагревании цианида аммония неожиданно для себя получил мочевину – вещество, которое образуется при метаболизме белков у млекопитающих и рыб. Ранее, в 1824 году, Ф. Вёлер получил щавелевую кислоту из дициана. Дициан – бесцветный ядовитый газ со слабым запахом. Его получают в электрической дуге при взаимодействии углерода с азотом. При гидролизе дициана в кислой среде образуется щавелевая кислота.
В лабораторной практике для получения метана и ацетилена используют карбиды – соединения углерода с металлами. Их получают при реакции оксидов кальция и алюминия с коксом. Карбид алюминия получают также прямой реакцией алюминия с углеродом. При взаимодействии с водой карбида кальция выделяется ацетилен, а карбида алюминия – метан. Реакции взрывоопасны!
В промышленных масштабах получают метанол из неорганических веществ – смеси монооксида углерода, углекислого газа и водорода. Эта смесь носит название синтез-газ. Процесс ускоряют катализаторы из оксида цинка или меди.
На основе полученных органических веществ можно синтезировать неисчислимое множество соединений. Из ацетилена получают бензол, ацетальдегид, акрилонитрил, виниловые эфиры, винилхлорид, винилацетилен. Метан является предшественником нитрометана, ацетилена, хлороформа, фреонов, метанола и синтез-газа. Из метанола синтезируют формальдегид, метилтион, метиламин, диметиланилин, винилацетат, диметиловый эфир, винилметиловый эфир.
Вышеприведенные синтезы иллюстрируют генетическую связь между классами органических веществ. Термин генетическая связь означает, что вещество одного класса может превращаться в вещество другого класса.
Генетическая связь записывается в виде генетических рядов – цепочек превращений веществ, имеющих в составе один и тот же химический элемент. Генетические ряды органических веществ очень разветвленные и сложные, в чем вы убедились на примере ацетилена, метанола, метана.
Генетические ряды неорганических веществ намного проще, потому что неорганические вещества делятся на меньшее число классов.
Генетический ряд металлов, образующих растворимые гидроксиды, представлен последовательностью реакций: из простого вещества получают основный оксид, затем гидроксид, затем соль. Помните, что у металлов, образующих нерастворимые в воде гидроксиды, генетический ряд выглядит несколько иначе: за оксидом следует соль, и только затем гидроксид.
Генетический ряд неметаллов аналогичен таковому металлов. Простое вещество образует кислотный оксид, затем кислоту и, наконец, соль.
Теперь вы знаете, что между генетическими рядами органических и неорганических соединений нет чётких границ, и можете обосновать это на примере синтеза мочевины, щавелевой кислоты, метана, ацетилена, метанола.
Не стоит забывать, что существует и обратный путь от органических веществ к неорганическим. Так, в реакции горения все органические вещества окисляются до углекислого газа и воды. При окислении щавелевой кислоты перманганатом калия в кислой среде она образует углекислый газ. Под действием высоких температур метан разлагается на углерод и водород. Последняя реакция – способ получения водорода.
В клетках живых организмов постоянно происходит синтез и распад органических соединений. В ходе фотосинтеза в хлоропластах растений из воды и углекислого газа образуется глюкоза. В клетках млекопитающих углеводы и жиры окисляются до воды и углекислого газа, а белки распадаются с образованием мочевины.
ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
1. Решение задачи на множественный выбор.
Условие задачи: Выберите верные генетические ряды и запишите их номера.
- Cu -> CuO -> Cu(OH)2 -> CuSO4
- Al -> Al4C3 -> CH4 -> CH3Cl -> CH3OH
- Ag2O -> [Ag(NH3)2]OH -> CH3COOAg
- CaC2 -> CH4 -> CH3Cl -> CH3CH2CH3
Решение:
Первый вариант неверный, потому что гидроксид меди нерастворим в воде и может быть получен только реакцией обмена соли меди и щелочи.
Второй вариант верный.
Третий вариант верный.
Четвертый вариант неверный, потому что метан получают гидролизом карбида алюминия. Карбид кальция под действием воды образует ацетилен.
2.Решение задачи на вписывание формул.
Условие задачи: Введите формулы пропущенных веществ в генетическом ряду.
Al4C3 -> (1) -> CH3Cl -> (2) -> C2H4 -> (3) -> OHCH2CH2OH
Решение:
При гидролизе карбида алюминия образуется метан (1). Галогенированный метан взаимодействует с металлическим натрием (синтез Вюрца) и образует этан (2). Этилен получают дегидрированием этана. Далее под действием пероксибензойной кислоты этилен превращается в окись этилена (3). При гидролизе этиленоксида образуется этиленгликоль.
1. |
Выбери вещества одного ряда
Сложность: лёгкое |
1 |
2. |
«Верно-неверно» о генетических рядах
Сложность: лёгкое |
1 |
3. |
Превращения солей
Сложность: лёгкое |
2 |
4. |
Генетический ряд неметалла
Сложность: среднее |
2 |
5. |
Получение соли из основания
Сложность: среднее |
3 |
6. |
Ряд неактивного металла
Сложность: среднее |
2 |
7. |
Выбери реагенты для превращения
Сложность: сложное |
3 |
8. |
Найди число атомов в веществе
Сложность: сложное |
4 |
9. |
Найди молекулярную массу
Сложность: сложное |
4 |
1. | Выбери вещества одного ряда | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Требуется выбрать формулы веществ одного генетического ряда. |
2. | «Верно-неверно» о генетических рядах | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Закрепляются теоретические знания по теме. |
3. | Превращения солей | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 2 Б. | Надо выбрать формулу вещества, с помощью которого можно из соли получить другое вещество. |
4. | Генетический ряд неметалла | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Требуется дополнить схемы реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: неметалл — оксид — кислота — соль. |
5. | Получение соли из основания | 2 вид — интерпретация | среднее | 3 Б. | Задание на закрепление знаний о свойствах щелочей и нерастворимых оснований, получении соли из основания. |
6. | Ряд неактивного металла | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Надо дописать формулу в схему реакции, характеризующей превращения неактивного металла и его соединений. |
7. | Выбери реагенты для превращения | 3 вид — анализ | сложное | 3 Б. | Надо выбрать формулы веществ, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений. |
8. | Найди число атомов в веществе | 3 вид — анализ | сложное | 4 Б. | Надо осуществить превращение и определить число атомов в молекуле его продукта. |
9. | Найди молекулярную массу | 3 вид — анализ | сложное | 4 Б. | Задание на осуществление цепочки превращений с известным исходным веществом и формулами реагентов. |