1. Главная
  2. Реакции
  3. Цепочки превращений по химии

Цепочки превращений

Цепочка превращений — задание, в котором нужно записать уравнения реакций, позволяющих последовательно получить одно вещество из другого, например Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃. Каждой стрелке соответствует одно уравнение. Чтобы осуществить цепочку, нужно знать генетическую связь классов веществ и их химические свойства. Ниже — алгоритм решения и разобранные цепочки для 8–9 класса и органической химии 10 класса.

Генетическая связь классов неорганических веществ

В основе большинства цепочек лежат два генетических ряда:

  • ряд металла: металл → основный оксид → основание → соль, например Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃;
  • ряд неметалла: неметалл → кислотный оксид → кислота → соль, например S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → BaSO₄.

Если основание нерастворимое (Cu(OH)₂, Fe(OH)₃), его оксид с водой не реагирует, и ряд идёт через соль: CuO → CuCl₂ → Cu(OH)₂. Обратно нерастворимое основание превращается в оксид при нагревании. Так же оксид кремния SiO₂ с водой не реагирует, и кремниевую кислоту получают из силиката. Свойства каждого класса — в разделах оксиды, кислоты, основания и соли.

Как решать цепочки превращений: алгоритм

  1. Пронумеруйте стрелки: сколько стрелок, столько уравнений.
  2. Для каждой пары веществ определите классы: «металл → оксид», «соль → основание» и так далее.
  3. Сравните степени окисления элемента, который переходит по цепочке. Не изменилась — подойдёт реакция обмена, соединения или разложения; изменилась — нужен окислитель или восстановитель.
  4. Подберите второй реагент по свойствам класса: основный оксид + вода → щёлочь; соль + щёлочь → нерастворимое основание; нерастворимое основание при нагревании → оксид.
  5. Проверьте, что реакция возможна: для обмена нужен осадок, газ или вода, для металла с кислотой или солью — подходящее место в ряду активности.
  6. Запишите уравнение, расставьте коэффициенты и условия: t°, катализатор, свет.
Частые ошибки. Железо с соляной кислотой даёт FeCl₂, а не FeCl₃. Медь с разбавленными HCl и H₂SO₄ не реагирует. CuO и Fe₂O₃ с водой не реагируют. Сера сгорает до SO₂, а не до SO₃. Нерастворимое основание при нагревании даёт оксид, а не металл.
H⁺NH₄⁺Li⁺K⁺Na⁺Ag⁺Ba²⁺Ca²⁺Mg²⁺Zn²⁺Cu²⁺Hg²⁺Pb²⁺Fe²⁺Fe³⁺Al³⁺Cr³⁺Mn²⁺
OH⁻—РРРР—РМННН—НННННН
Cl⁻РРРРРНРРРРРРМРРРРР
Br⁻РРРРРНРРРРРММРРРРР
I⁻РРРРРНРРРР—ННР—РРР
S²⁻РРРРРНРМ—ННННН———Н
SO₃²⁻РРРРРНННММ——НН———Н
SO₄²⁻РРРРРМНМРРР—НРРРРР
NO₃⁻РРРРРРРРРРРРРРРРРР
PO₄³⁻РРНРРННННННННННННН
CO₃²⁻РРРРРННННН——НН———Н
SiO₃²⁻Н—РРР—НННН——НН———Н
CH₃COO⁻РРРРРМРРРРРРРР———Р
  • Р — растворимо (больше 1 г в 100 г воды)
  • М — малорастворимо (0,01–1 г)
  • Н — нерастворимо (меньше 0,01 г)
  • «—» — не существует или разлагается водой

Осуществите цепочку превращений: примеры для 8–9 класса

1. Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃ → CO₂

  1. 2Ca + O₂ → 2CaO
  2. CaO + H₂O → Ca(OH)₂ — гашение извести
  3. Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O — помутнение известковой воды
  4. CaCO₃ → CaO + CO₂↑ t° или CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

2. Cu → CuO → CuCl₂ → Cu(OH)₂ → CuO

  1. 2Cu + O₂ → 2CuO t°
  2. CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
  3. CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl — голубой осадок
  4. Cu(OH)₂ → CuO + H₂O t° — осадок чернеет

Последние три превращения можно выполнить в свободном режиме лаборатории: растворите порошок CuO в соляной кислоте при нагревании спиртовкой, прилейте щёлочь в избытке до голубого осадка и снова нагрейте — осадок почернеет. Вторую половину цепочки проверяет и опыт «Оксид меди(II) из гидроксида».

3. Fe → FeCl₂ → Fe(OH)₂ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃

  1. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑
  2. FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl — серо-зелёный осадок
  3. 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃ — на воздухе осадок буреет
  4. 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O t°

Первые два шага тоже есть в лаборатории: железные опилки растворяются в соляной кислоте с выделением водорода, а щёлочь в избытке даёт с полученным раствором серо-зелёный осадок.

4. Fe → FeCl₃ → FeCl₂ → FeCl₃ → Fe(OH)₃

  1. 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ t° — хлор окисляет железо до +3
  2. 2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂ — железо восстанавливает Fe³⁺ до Fe²⁺
  3. 2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃
  4. FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl — бурый осадок

5. S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → BaSO₄

  1. S + O₂ → SO₂ t°
  2. 2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃ t°, кат. V₂O₅
  3. SO₃ + H₂O → H₂SO₄
  4. H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2HCl — белый осадок

6. P → P₂O₅ → H₃PO₄ → Na₃PO₄ → Ag₃PO₄

  1. 4P + 5O₂ → 2P₂O₅ t°
  2. P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄
  3. H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O
  4. Na₃PO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄↓ + 3NaNO₃ — жёлтый осадок

7. Na → NaOH → Na₂CO₃ → NaCl → AgCl

  1. 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑
  2. 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O
  3. Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O
  4. NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃ — белый творожистый осадок

8. Al → AlCl₃ → Al(OH)₃ → Al₂O₃ и Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄]

  1. 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑
  2. AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl — щёлочь добавляют по каплям
  3. 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O t°
  4. Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] — в избытке щёлочи осадок растворяется (опыт «Гидроксид алюминия»)

Цепочки с неизвестным веществом X

Если в цепочке вместо формулы стоит X, определите его по соседям: что можно получить из предыдущего вещества и из чего получается следующее. В цепочке Cu → X → Cu(OH)₂ вещество X — растворимая соль меди(II): из неё щёлочь осаждает гидроксид. Получить её из меди можно хлором или концентрированной серной кислотой, но не разбавленными кислотами: Cu + Cl₂ → CuCl₂ t° или Cu + 2H₂SO₄ (конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O t°. Часто подходят несколько вариантов, и годится любой химически верный.

Цепочки превращений по органической химии: 10 класс

Органические цепочки строят на взаимных превращениях классов: алканы → алкены и алкины → галогенпроизводные и спирты → альдегиды → кислоты → сложные эфиры. Внимательно следите за условиями: от них часто зависит продукт. Хлорэтан с водным раствором щёлочи даёт спирт, а со спиртовым — этилен (C₂H₅Cl + KOH → C₂H₄↑ + KCl + H₂O).

1. CH₄ → C₂H₂ → C₂H₄ → C₂H₅OH → CH₃CHO

  1. 2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ 1500 °C
  2. C₂H₂ + H₂ → C₂H₄ t°, кат.
  3. C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH t°, p, H₃PO₄ — гидратация
  4. C₂H₅OH + CuO → CH₃CHO + Cu + H₂O t° — окисление спирта

2. CaC₂ → C₂H₂ → C₆H₆ → C₆H₅NO₂ → C₆H₅NH₂

  1. CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑
  2. 3C₂H₂ → C₆H₆ t°, активированный уголь — тримеризация ацетилена
  3. C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O H₂SO₄ (конц.) — нитрование
  4. C₆H₅NO₂ + 3H₂ → C₆H₅NH₂ + 2H₂O t°, кат. — восстановление нитробензола

3. C₂H₆ → C₂H₅Cl → C₂H₅OH → C₂H₄ → C₂H₄Br₂

  1. C₂H₆ + Cl₂ → C₂H₅Cl + HCl hν
  2. C₂H₅Cl + NaOH → C₂H₅OH + NaCl водный раствор
  3. C₂H₅OH → C₂H₄↑ + H₂O H₂SO₄ (конц.), t > 140 °C
  4. C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂ — обесцвечивание бромной воды

4. (C₆H₁₀O₅)ₙ → C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ → CH₃COONa

  1. (C₆H₁₀O₅)ₙ + nH₂O → nC₆H₁₂O₆ H⁺, t° — гидролиз крахмала
  2. C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂↑ дрожжи — спиртовое брожение
  3. C₂H₅OH + CH₃COOH ⇄ CH₃COOC₂H₅ + H₂O H₂SO₄ (конц.), t° — этерификация
  4. CH₃COOC₂H₅ + NaOH → CH₃COONa + C₂H₅OH t° — щелочной гидролиз эфира

Проведите опыт онлайн

Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.

Оксид меди(II) из гидроксида

Голубой осадок Cu(OH)₂ при нагревании на спиртовке чернеет — образуется CuO.

Открыть в лаборатории

Ионы меди(II)

Щёлочь к раствору медного купороса — голубой осадок гидроксида меди(II).

Открыть в лаборатории

Гидроксид алюминия

Щёлочь к хлориду алюминия — белый студенистый осадок, в избытке растворяется.

Открыть в лаборатории

Получение водорода

Металл в кислоте, сбор газа над водой в пробирку и проба горящей лучиной — хлопок.

Открыть в лаборатории

Читайте также

Частые вопросы

Как решать цепочки превращений по химии?

Пронумеруйте стрелки, для каждой пары веществ определите классы и степени окисления, подберите реагент по свойствам класса, проверьте возможность реакции по таблице растворимости и ряду активности, затем запишите и уравняйте уравнение с условиями.

Что делать, если в цепочке есть вещество X?

Определите X по соседям: оно должно получаться из предыдущего вещества и превращаться в следующее. Например, в цепочке Cu → X → Cu(OH)₂ подойдёт CuCl₂ или CuSO₄.

Можно ли получить Cu(OH)₂ из CuO в одну стадию?

Нет. Оксид меди(II) с водой не реагирует, поэтому сначала его растворяют в кислоте, а затем к раствору соли добавляют щёлочь: CuO → CuCl₂ → Cu(OH)₂.

Как получить FeCl₃ из железа?

Нагреть железо в хлоре: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ t°. С соляной кислотой железо даёт только хлорид железа(II) FeCl₂, который потом можно окислить хлором до FeCl₃.