Как составить ионное уравнение если все вещества растворимы - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

1.4.6. Реакции ионного обмена.

Реакции ионного обмена — реакции в водных растворах между электролитами, протекающие без изменений степеней окисления образующих их элементов.

Необходимым условием протекания реакции между электролитами (солями, кислотами и основаниями) является образование малодиссоциирующего вещества (вода, слабая кислота, гидроксид аммония), осадка или газа.

Расcмотрим реакцию, в результате которой образуется вода. К таким реакциям относятся все реакции между любой кислотой и любым основанием. Например, взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом калия:

HNO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O (1)

Исходные вещества, т.е. азотная кислота и гидроксид калия, а также один из продуктов, а именно нитрат калия, являются сильными электролитами, т.е. в водном растворе они существуют практически только в виде ионов. Образовавшаяся вода относится к слабым электролитам, т.е. практически не распадается на ионы. Таким образом, более точно переписать уравнение выше можно, указав реальное состояние веществ в водном растворе, т.е. в виде ионов:

H⁺ + NO₃⁻ + K⁺ + OH^‑ = K⁺ + NO₃⁻ + H₂O (2)

Как можно заметить из уравнения (2), что до реакции, что после в растворе находятся ионы NO₃⁻ и K⁺ . Другими словами, по сути, нитрат-ионы и ионы калия никак не участвовали в реакции. Реакция произошла только благодаря объединению частиц H⁺ и OH⁻ в молекулы воды. Таким образом, произведя алгебраически сокращение одинаковых ионов в уравнении (2):

H⁺ + NO₃⁻ + K⁺ + OH^‑ = K⁺ + NO₃⁻ + H₂O

мы получим:

H⁺ + OH^‑ = H₂O (3)

Уравнения вида (3) называют сокращенными ионными уравнениями, вида (2) — полными ионными уравнениями, а вида (1) — молекулярными уравнениями реакций.

Фактически ионное уравнение реакции максимально отражает ее суть, именно то, благодаря чему становится возможным ее протекание. Следует отметить, что одному сокращенному ионному уравнению могут соответствовать множество различных реакций. Действительно, если взять, к примеру, не азотную кислоту, а соляную, а вместо гидроксида калия использовать, скажем, гидроксид бария, мы имеем следующее молекулярное уравнение реакции:

2HCl+ Ba(OH)₂ = BaCl₂ + 2H₂O

Соляная кислота, гидроксид бария и хлорид бария являются сильными электролитами, то есть существуют в растворе преимущественно в виде ионов. Вода, как уже обсуждалось выше, – слабый электролит, то есть существует в растворе практически только в виде молекул. Таким образом, полное ионное уравнение данной реакции будет выглядеть следующим образом:

2H⁺ + 2Cl⁻ + Ba²⁺ + 2OH⁻ = Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2H₂O

Сократим одинаковые ионы слева и справа и получим:

2H⁺ + 2OH⁻ = 2H₂O

Разделив и левую и правую часть на 2, получим:

H⁺ + OH⁻ = H₂O,

Полученное сокращенное ионное уравнение полностью совпадает с сокращенными ионным уравнением взаимодействия азотной кислоты и гидроксида калия.

При составлении ионных уравнений в виде ионов записывают только формулы:

1) сильных кислот (HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄ ) (список сильных кислот надо выучить!)
2) сильных оснований (гидроксиды щелочных (ЩМ) и щелочно-земельных металлов(ЩЗМ))
3) растворимых солей

В молекулярном виде записывают формулы:

1) Воды H₂O
2) Слабых кислот (H₂S, H₂CO₃, HF, HCN, CH₃COOH (и др. практически все органические)).
3) Слабых оcнований («NH₄OH» и практически все гидроксиды металлов кроме ЩМ и ЩЗМ.
4) Малорастворимых солей (↓) («М» или «Н» в таблице растворимости).
5) Оксидов (и др. веществ, не являющихся электролитами).

Попробуем записать уравнение между гидроксидом железа (III) и серной кислотой. В молекулярном виде уравнение их взаимодействия записывается следующим образом:

2Fe(OH)₃+ 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Гидроксиду железа (III) соответствует в таблице растворимости обозначение «Н», что говорит нам о его нерастворимости, т.е. в ионном уравнении его надо записывать целиком, т.е. как Fe(OH)₃ . Серная кислота растворима и относится к сильным электролитам, то есть существует в растворе преимущественно в продиссоциированном состоянии. Сульфат железа (III), как и практически все другие соли, относится к сильным электролитам, и, поскольку он растворим в воде, в ионном уравнении его нужно писать в виде ионов. Учитывая все вышесказанное, получаем полное ионное уравнение следующего вида:

2Fe(OH)₃ + 6H⁺ + 3SO₄^2- = 2Fe³⁺ + 3SO₄^2- + 6H₂O

Сократив сульфат-ионы слева и справа, получаем:

2Fe(OH)₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 6H₂O

разделив обе части уравнения на 2 получаем сокращенное ионное уравнение:

Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O

Теперь давайте рассмотрим реакцию ионного обмена, в результате которой образуется осадок. Например, взаимодействие двух растворимых солей :

Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓+ 2NaCl

Все три соли – карбонат натрия, хлорид кальция, хлорид натрия и карбонат кальция (да-да, и он тоже) – относятся к сильным электролитам и все, кроме карбоната кальция, растворимы в воде, т.е. есть участвуют в данной реакции в виде ионов:

2Na⁺ + CO₃^2- + Ca²⁺ + 2Cl⁻ = CaCO₃↓+ 2Na⁺ + 2Cl⁻

Сократив одинаковые ионы слева и справа в данном уравнении, получим сокращенное ионное:

CO₃^2- + Ca²⁺ = CaCO₃↓

Последнее уравнение отображает причину взаимодействия растворов карбоната натрия и хлорида кальция. Ионы кальция и карбонат-ионы объединяются в нейтральные молекулы карбоната кальция, которые, соединяясь друг с другом, порождают мелкие кристаллы осадка CaCO₃ ионного строения.

Примечание важное для сдачи ЕГЭ по химии

Чтобы реакция соли1 с солью2 протекала, помимо базовых требований к протеканиям ионных реакций (газ, осадок или вода в продуктах реакции), на такие реакции накладывается еще одно требование – исходные соли должны быть растворимы. То есть, например,

CuS + Fe(NO₃)₂ ≠ FeS + Cu(NO₃)₂

реакция не идет, хотя FeS – потенциально мог бы дать осадок, т.к. нерастворим. Причина того что реакция не идет – нерастворимость одной из исходных солей (CuS).

А вот, например,

Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓+ 2NaCl

протекает, так как карбонат кальция нерастворим и исходные соли растворимы.

То же самое касается взаимодействия солей с основаниями. Помимо базовых требований к протеканию реакций ионного обмена, для того чтобы соль с основанием реагировали необходима растворимость их обоих. Таким образом:

Cu(OH)₂ + Na₂S – не протекает,

т.к. Cu(OH)₂ нерастворим, хотя потенциальный продукт CuS был бы осадком.

А вот реакция между NaOH и Cu(NO₃)₂ протекает, так оба исходных вещества растворимы и дают осадок Cu(OH)₂:

2NaOH + Cu(NO₃)₂ = Cu(OH)₂ ↓+ 2NaNO₃

Внимание! Ни в коем случае не распространяйте требование растворимости исходных веществ дальше реакций соль1+ соль2 и соль + основание.

Например, с кислотами выполнение этого требования не обязательно. В частности, все растворимые кислоты прекрасно реагируют со всеми карбонатами, в том числе нерастворимыми.

Другими словами:

1) Соль1+ соль2 — реакция идет если исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок
2) Соль + гидроксид металла – реакция идет, если в исходные вещества растворимы и в продуктах есть осадок или гидроксид аммония.

Рассмотрим третье условие протекания реакций ионного обмена – образование газа. Строго говоря, только в результате ионного обмена образование газа возможно лишь в редких случаях, например, при образовании газообразного сероводорода:

K₂S + 2HBr = 2KBr + H₂S↑

В большинстве же остальных случаев газ образуется в результате разложения одного из продуктов реакции ионного обмена. Например, нужно точно знать в рамках ЕГЭ, что с образованием газа в виду неустойчивости разлагаются такие продукты, как H₂CO₃, «NH₄OH» и H₂SO₃:

H₂CO₃ = H₂O + CO₂ ↑
«NH₄OH» = H₂O + NH₃ ↑
H₂SO₃ = H₂O + SO₂ ↑

(«NH₄OH» — такая запись формулы в кавычках подразумевает, что в реальности вещества с такой формулой не существует. Формула используется для большей простоты промежуточных записей. В реальности вместо «гидроксида аммония» правильнее писать формулу гидрата аммиака NH₃·H₂O).

Другими словами, если в результате ионного обмена образуются угольная кислота, гидроксид аммония или сернистая кислота, реакция ионного обмена протекает благодаря образованию газообразного продукта:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂ ↑
NH₄NO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O + NH₃ ↑
Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + SO₂ ↑

Запишем ионные уравнения для всех указанных выше реакций, приводящих к образованию газов. 1) Для реакции:

K₂S + 2HBr = 2KBr + H₂S↑

В ионном виде будут записываться сульфид калия и бромид калия, т.к. являются растворимыми солями, а также бромоводородная кислота, т.к. относится к сильным кислотам. Сероводород же, являясь малорастворимым и плохо диссоциирцющим на ионы газом, запишется в молекулярном виде:

2K⁺ + S^2- + 2H⁺ + 2Br^— = 2K⁺ + 2Br^— + H₂S↑

Сократив одинаковые ионы получаем:

S^2- + 2H⁺ = H₂S↑

2) Для уравнения:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂ ↑

В ионном виде запишутся Na₂CO₃, Na₂SO₄как хорошо растворимые соли и H₂SO₄ как сильная кислота. Вода является малодиссоциирующим веществом, а CO₂ и вовсе неэлектролит, поэтому их формулы будут записываться в молекулярном виде:

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H ⁺ + SO₄^2- = 2Na⁺ + SO₄² + H₂O + CO₂ ↑
CO₃^2- + 2H ⁺ = H₂O + CO₂↑

3) для уравнения:

NH₄NO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O + NH₃↑

Молекулы воды и аммиака запишутся целиком, а NH₄NO₃, KNO₃ и KOH запишутся в ионном виде , т.к. все нитраты являются хорошо растворимыми солями, а KOH является гидроксидом щелочного металла, т.е. сильным основанием:

NH₄⁺ + NO₃⁻+ K⁺ + OH⁻ = K⁺ + NO₃⁻ + H₂O + NH₃↑
NH₄⁺+ OH⁻ = H₂O + NH₃↑

Для уравнения:

Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + SO₂ ↑

Полное и сокращенное уравнение будут иметь вид:

2Na⁺ + SO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl⁻ = 2Na⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + SO₂ ↑
SO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + SO₂ ↑

Тонкости взаимодействия кислых солей (в частности, гидрокарбонатов, дигидрофосфатов и гидрофосфатов) со щелочами рассмотрены в данной публикации.

Источник

Как составлять ионные уравнения. Задача 31 на ЕГЭ по химии

Достаточно часто школьникам и студентам приходится составлять т. н. ионные уравнения реакций. В частности, именно этой теме посвящена задача 31, предлагаемая на ЕГЭ по химии. В данной статье мы подробно обсудим алгоритм написания кратких и полных ионных уравнений, разберем много примеров разного уровня сложности.

Зачем нужны ионные уравнения

Напомню, что при растворении многих веществ в воде (и не только в воде!) происходит процесс диссоциации — вещества распадаются на ионы. Например, молекулы HCl в водной среде диссоциируют на катионы водорода (H + , точнее, H 3 O + ) и анионы хлора (Cl — ). Бромид натрия (NaBr) находится в водном растворе не в виде молекул, а в виде гидратированных ионов Na + и Br — (кстати, в твердом бромиде натрия тоже присутствуют ионы).

Записывая «обычные» (молекулярные) уравнения, мы не учитываем, что в реакцию вступают не молекулы, а ионы. Вот, например, как выглядит уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Разумеется, эта схема не совсем верно описывает процесс. Как мы уже сказали, в водном растворе практически нет молекул HCl, а есть ионы H + и Cl — . Так же обстоят дела и с NaOH. Правильнее было бы записать следующее:

H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O. (2)

Это и есть полное ионное уравнение . Вместо «виртуальных» молекул мы видим частицы, которые реально присутствуют в растворе (катионы и анионы). Не будем пока останавливаться на вопросе, почему H 2 O мы записали в молекулярной форме. Чуть позже это будет объяснено. Как видите, нет ничего сложного: мы заменили молекулы ионами, которые образуются при их диссоциации.

Впрочем, даже полное ионное уравнение не является безупречным. Действительно, присмотритесь повнимательнее: и в левой, и в правой частях уравнения (2) присутствуют одинаковые частицы — катионы Na + и анионы Cl — . В процессе реакции эти ионы не изменяются. Зачем тогда они вообще нужны? Уберем их и получим краткое ионное уравнение:

H + + OH — = H 2 O. (3)

Как видите, все сводится к взаимодействию ионов H + и OH — c образованием воды (реакция нейтрализации).

Все, полное и краткое ионные уравнения записаны. Если бы мы решали задачу 31 на ЕГЭ по химии, то получили бы за нее максимальную оценку — 2 балла.

Итак, еще раз о терминологии:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O — молекулярное уравнение («обычное» уравнения, схематично отражающее суть реакции);
H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O — полное ионное уравнение (видны реальные частицы, находящиеся в растворе);
H + + OH — = H 2 O — краткое ионное уравнение (мы убрали весь «мусор» — частицы, которые не участвуют в процессе).

Алгоритм написания ионных уравнений

Составляем молекулярное уравнение реакции.
Все частицы, диссоциирующие в растворе в ощутимой степени, записываем в виде ионов; вещества, не склонные к диссоциации, оставляем «в виде молекул».
Убираем из двух частей уравнения т. н. ионы-наблюдатели, т. е. частицы, которые не участвуют в процессе.
Проверяем коэффициенты и получаем окончательный ответ — краткое ионное уравнение.

Пример 1 . Составьте полное и краткое ионные уравнения, описывающие взаимодействие водных растворов хлорида бария и сульфата натрия.

Решение . Будем действовать в соответствии с предложенным алгоритмом. Составим сначала молекулярное уравнение. Хлорид бария и сульфат натрия — это две соли. Заглянем в раздел справочника «Свойства неорганических соединений». Видим, что соли могут взаимодействовать друг с другом, если в ходе реакции образуется осадок. Проверим:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl.

Таблица растворимости подсказывает нам, что BaSO 4 действительно не растворяется в воде (направленная вниз стрелка, напомню, символизирует, что данное вещество выпадает в осадок). Молекулярное уравнение готово, переходим к составлению полного ионного уравнения. Обе соли, присутствующие в левой части, записываем в ионной форме, а вот в правой части оставляем BaSO 4 в «молекулярной форме» (о причинах этого — чуть позже!) Получаем следующее:

Ba 2+ + 2Cl — + 2Na + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2Cl — + 2Na + .

Осталось избавиться от балласта: убираем ионы-наблюдатели. В данном случае в процессе не участвуют катионы Na + и анионы Cl — . Стираем их и получаем краткое ионное уравнение:

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.

А теперь поговорим подробнее о каждом шаге нашего алгоритма и разберем еще несколько примеров.

Как составить молекулярное уравнение реакции

Должен сразу вас разочаровать. В этом пункте не будет однозначных рецептов. Действительно, вряд ли можно рассчитывать, что я смогу разобрать здесь ВСЕ возможные уравнения реакций, которые могут встретиться вам на ЕГЭ или ОГЭ по химии.

Ваш помощник — раздел «Свойства неорганических соединений». Если вы хорошо знакомы с четырьмя базовыми классами неорганических веществ (оксиды, основания, кислоты, соли), если вам известны химические свойства этих классов и методы их получения, можете на 95% быть уверены в том, что у вас не будет проблем на экзамене с написанием молекулярных уравнений.

Оставшиеся 5% — это некоторые «специфические» реакции, которые мы не сможем перечислить. Не будем лить слез по поводу этих 5%, а вспомним лучше номенклатуру и химические свойства базовых классов неорганических веществ. Три задания для самостоятельной работы:

Упражнение 1 . Напишите молекулярные формулы следующих веществ: оксид фосфора (V), нитрат цезия, сульфат хрома (III), бромоводородная кислота, карбонат аммония, гидроксид свинца (II), фосфат стронция, кремниевая кислота. Если при выполнении задания у вас возникнут проблемы, обратитесь к разделу справочника «Названия кислот и солей».

Упражнение 2 . Дополните уравнения следующих реакций:

KOH + H 2 SO 4 =
H 3 PO 4 + Na 2 O=
Ba(OH) 2 + CO 2 =
NaOH + CuBr 2 =
K 2 S + Hg(NO 3 ) 2 =
Zn + FeCl 2 =

Упражнение 3 . Напишите молекулярные уравнения реакций (в водном растворе) между: а) карбонатом натрия и азотной кислотой, б) хлоридом никеля (II) и гидроксидом натрия, в) ортофосфорной кислотой и гидроксидом кальция, г) нитратом серебра и хлоридом калия, д) оксидом фосфора (V) и гидроксидом калия.

Искренне надеюсь, что у вас не возникло проблем с выполнением этих трех заданий. Если это не так, необходимо вернуться к теме «Химические свойства основных классов неорганических соединений».

Как превратить молекулярное уравнение в полное ионное уравнение

Начинается самое интересное. Мы должны понять, какие вещества следует записывать в виде ионов, а какие — оставить в «молекулярной форме». Придется запомнить следующее.

В виде ионов записывают:

растворимые соли (подчеркиваю, только соли хорошо растворимые в воде);
щелочи (напомню, что щелочами называют растворимые в воде основания, но не NH 4 OH);
сильные кислоты (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , . ).

Как видите, запомнить этот список совсем несложно: в него входят сильные кислоты и основания и все растворимые соли. Кстати, особо бдительным юным химикам, которых может возмутить тот факт, что сильные электролиты (нерастворимые соли) не вошли в этот перечень, могу сообщить следующее: НЕвключение нерастворимых солей в данный список вовсе не отвергает того, что они являются сильными электролитами.

Все остальные вещества должны присутствовать в ионных уравнениях в виде молекул. Тем требовательным читателям, которых не устраивает расплывчатый термин «все остальные вещества», и которые, следуя примеру героя известного фильма, требуют «огласить полный список» даю следующую информацию.

В виде молекул записывают:

все нерастворимые соли;
все слабые основания (включая нерастворимые гидроксиды, NH 4 OH и сходные с ним вещества);
все слабые кислоты (H 2 СO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, практически все органические кислоты . );
вообще, все слабые электролиты (включая воду. );
оксиды (всех типов);
все газообразные соединения (в частности, H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
простые вещества (металлы и неметаллы);
практически все органические соединения (исключение — растворимые в воде соли органических кислот).

Уф-ф, кажется, я ничего не забыл! Хотя проще, по-моему, все же запомнить список N 1. Из принципиально важного в списке N 2 еще раз отмечу воду.

Пример 2 . Составьте полное ионное уравнение, описывающие взаимодействие гидроксида меди (II) и соляной кислоты.

Решение . Начнем, естественно, с молекулярного уравнения. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание. Все нерастворимые основания реагируют с сильными кислотами с образованием соли и воды:

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

А теперь выясняем, какие вещества записывать в виде ионов, а какие — в виде молекул. Нам помогут приведенные выше списки. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание (см. таблицу растворимости), слабый электролит. Нерастворимые основания записывают в молекулярной форме. HCl — сильная кислота, в растворе практически полностью диссоциирует на ионы. CuCl 2 — растворимая соль. Записываем в ионной форме. Вода — только в виде молекул! Получаем полное ионное уравнение:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl — = Cu 2+ + 2Cl — + 2H 2 O.

Пример 3 . Составьте полное ионное уравнение реакции диоксида углерода с водным раствором NaOH.

Решение . Диоксид углерода — типичный кислотный оксид, NaOH — щелочь. При взаимодействии кислотных оксидов с водными растворами щелочей образуются соль и вода. Составляем молекулярное уравнение реакции (не забывайте, кстати, о коэффициентах):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 — оксид, газообразное соединение; сохраняем молекулярную форму. NaOH — сильное основание (щелочь); записываем в виде ионов. Na 2 CO 3 — растворимая соль; пишем в виде ионов. Вода — слабый электролит, практически не диссоциирует; оставляем в молекулярной форме. Получаем следующее:

СO 2 + 2Na + + 2OH — = Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Пример 4 . Сульфид натрия в водном растворе реагирует с хлоридом цинка с образованием осадка. Составьте полное ионное уравнение данной реакции.

Решение . Сульфид натрия и хлорид цинка — это соли. При взаимодействии этих солей выпадает осадок сульфида цинка:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.

Я сразу запишу полное ионное уравнение, а вы самостоятельно проанализируете его:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl — = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl — .

Предлагаю вам несколько заданий для самостоятельной работы и небольшой тест.

Упражнение 4 . Составьте молекулярные и полные ионные уравнения следующих реакций:

NaOH + HNO 3 =
H 2 SO 4 + MgO =
Ca(NO 3 ) 2 + Na 3 PO 4 =
CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

Упражнение 5 . Напишите полные ионные уравнения, описывающие взаимодействие: а) оксида азота (V) с водным раствором гидроксида бария, б) раствора гидроксида цезия с иодоводородной кислотой, в) водных растворов сульфата меди и сульфида калия, г) гидроксида кальция и водного раствора нитрата железа (III).

В следующей части статьи мы научимся составлять краткие ионные уравнения и разберем большое количество примеров. Кроме того, мы обсудим специфические особенности задания 31, которое вам предстоит решать на ЕГЭ по химии.

Как записать сокращенное ионное уравнение если все вещества растворимые

Урок посвящен изучению темы «Реакции ионного обмена». На нём вы рассмотрите сущность реакций, протекающих между растворами кислот, солей и щелочей. На уроке будет дано определение новому понятию реакции ионного обмена.

Также будут рассмотрены условия протекания реакций ионного обмена до конца. Чтобы лучше понять, какие необходимо соблюдать условия протекания реакций ионного обмена до конца, будет проведено повторение, что собой представляют эти реакции, их сущность. Приводятся примеры на закрепление этих понятий.

Урок поможет закрепить умение составлять уравнения реакций ионного обмена в молекулярной и ионной формах, научит составлять по сокращенному ионному уравнению молекулярные.

I. Сущность реакций ионного обмена

Реакциями ионного обмена называют реакции между растворами электролитов, в результате которых они обмениваются своими ионами.

Реакции ионного обмена протекают до конца (являются практически необратимыми) в тех случаях, если образуются слабый электролит, осадок (нерастворимое или малорастворимое вещество), газ.

AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃
Реакция протекает до конца, так как выпадает осадок хлорида серебра

Сu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O
Реакция идет до конца, так как образуется слабый электролит вода

Na₂CO₃ + 2H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O
Реакция протекает до конца, так как образуется углекислый газ

Правила написания уравнений реакций в ионном виде

1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.

2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.

3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.

4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.

На ионы диссоциируют

Реагенты (исходные вещества)

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

(включая Ca(OH)₂ – M)

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду:

Р — растворимое вещество;

М — малорастворимое вещество;

ТР — таблица растворимости.

Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)

в молекулярном, полном и кратком ионном виде

1) Записываем уравнение РИО в молекулярном виде:

Взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия:

2) Используя ТР указываем растворимость веществ воде:

— Если продукт является М или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓

— Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑

3) Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице — ПАМЯТКЕ

Cu 2 + + SO₄ 2- + 2Na + + 2OH — = 2Na + + 2SO₄ + Cu(OH)₂↓

Полный ионный вид

4) Записываем уравнение реакции в кратком ионном виде. Сокращаем одинаковые ионы, вычёркивая их из уравнения реакции.

Помните! РИО необратима и практически осуществима, если в продуктах образуются:

Краткий ионный вид

Вывод – данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, т.к. образовался осадок Cu(OH)₂↓

Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием осадка:

Пример №1

а) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:

б) Полное ионное уравнение реакции:

2Al 3+ + 3SO₄ 2- + 3Ba 2+ + 6Cl — = 3BaSO₄↓ + 2Al 3+ + 6Cl —

в) Cокращенное ионное уравнение реакции:

Пример №2

а) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

б) Полное ионное уравнение реакции:

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.

Полное ионное уравнение реакции:

2Na + + CO₃ 2- + 2H + + 2Cl — = 2Na + + CO₂↑ + H₂O + 2Cl —

Cокращенное ионное уравнение реакции:

О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода (IV).

Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием газа:

Пример №1

Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:

Полное ионное уравнение реакции:

2K + + S 2– + 2H + + 2Cl – = 2K + + 2Cl – + H₂S↑

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Пример №2

Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:

Полное ионное уравнение реакции:

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным уравнением. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу три признака: выделение газа, образование осадка и выделение воды.

Посмотрите видео-опыт: “Реакция нейтрализации”

Пример №1

Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:

KOH (р) + HCl (р) = KCl(р) + H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

K + + OH – + H + + Cl – = K + + Cl – + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Пример №2

Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca 2+ + H₂O.

Пример №3

Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

Полное ионное уравнение реакции:

В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.

V. Выполнение заданий

Задание №1. Определите, может ли осуществляться взаимодействие между растворами гидроксида калия и хлорида аммония, записать реакциив молекулярном, полном, кратком ионном виде.

— Составляем химические формулы веществ по их названиям, используя валентности и записываем РИО в молекулярном виде (проверяем растворимость веществ по ТР):

так как NH₄OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH₃уравнение РИО примет окончательный вид

— Cоставляем полное ионное уравнение РИО, используя ТР (не забывайте в правом верхнем углу записывать заряд иона):

K + + OH — + NH₄ + + Cl — = K + + Cl — + NH₃ ↑+ H₂O

— Cоставляем краткое ионное уравнение РИО, вычёркивая одинаковые ионы до и после реакции:

Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH₃ ↑) и малодиссоциирующее вещество вода (H₂O).

Подберите вещества, взаимодействие между которыми в водных растворах выражается следующими сокращёнными уравнениями. Составьте соответствующие молекулярное и полное ионное уравнения.

— Используя ТР подбираем реагенты — растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H + и CO₃ 2- .

— Составляем молекулярное уравнение РИО:

так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO₂ ↑ и воду H₂O, уравнение примет окончательный вид:

— Составляем полное ионное уравнение РИО:

6H + +2 PO₄ 3- + 6 K + + 3CO₃ 2- -> 6 K + + 2 PO₄ 3- + 3CO₂ ↑ + 3H₂O

— Составляем краткое ионное уравнение РИО:

Сокращаем коэффициенты на три и получаем:

В конечном итоге мы получили искомое сокращённое ионное уравнение, следовательно, задание выполнено верно.

Задание №3. Запишите реакцию обмена между оксидом натрия и фосфорной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

1. Составляем молекулярное уравнение, при составлении формул учитываем валентности (см. ТР)

3Na₂O (нэ) + 2H₃PO₄ (р) -> 2Na₃PO₄ (р) + 3H₂O (мд), где нэ — неэлектролит, на ионы не диссоциирует,
мд — малодиссоциирующее вещество, на ионы не раскладываем, вода — признак необратимости реакции

2. Составляем полное ионное уравнение:

3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение:

3Na₂O + 6H + -> 6Na + + 3H₂O
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
Na₂O + 2H + -> 2Na + + H₂O

Данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, так как в продуктах образуется малодиссоциирующее вещество вода.

VI. Задания для самостоятельной работы

Задание №1. Посмотрите следующий эксперимент:

Составьте уравнение реакции ионного обмена карбоната натрия с серной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

Задание №2. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

Задание №3. Посмотрите следующий эксперимент:

Составьте уравнение реакции ионного обмена хлорида бария с сульфатом магния в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

Задание №4. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

Как составлять уравнения ионных реакций

Знания, необходимые для составления уравнений ионных реакций:

умение отличать электролит от неэлектролита;
умение составлять уравнения диссоциации электролитов;
умение устанавливать значение зарядов ионов.

Таблица растворимости:

Таблица электрохимического ряда напряжений металлов:

В ионных уравнениях химические формулы веществ записывают в двух видах — в виде ионов, либо в виде молекул. Возникает естественный вопрос, — когда то или иное вещество надо записывать в виде иона или молекулы?

В виде ионов записывают формулы следующих веществ:

сильные кислоты: H₂SO₄, HNO₃, HI. ;
сильные основания: KOH, NaOH, Ba(OH)₂. ;
растворимые в воде соли: KNO₃, BaCl₂, NaBr.

В виде молекул записывают формулы следующих веществ:

В случае, если среди продуктов реакции имеются нерастворимые или малорастворимые вещества (осадок), возле таких веществ ставят стрелку вниз (↓). Газообразные и летучие соединения соответственно обозначаются стрелкой, направленной вверх (↑).

Алгоритм составления уравнения ионных реакций

Записать уравнение в молекулярной форме:
В тех случаях, когда реакция идет не до конца, у продуктов реакции, выпадающих в осадок или выделяющихся в виде газа, ставят стрелку:
Записывают уравнение в ионном виде для тех веществ, которые диссоциируют на ионы, с указанием их зарядов:
Определяют наличие одинаковых ионов в левой и правой части уравнения — это ионы, не принимающие участия в реакции, поэтому, их можно убрать, такая форма записи ионного уравнения называется сокращенной:

ионы водорода и металлов имеют положительный заряд;
ионы гидроксония и кислотных остатков — отрицательный заряд;
как правило, заряд иона численно равен валентности атома.

Составление молекулярных уравнений по ионным

Теперь рассмотрим обратную задачу — как составить молекулярное уравнение, если известно сокращенное ионное уравнение.

Дано сокращенное ионное уравнение взаимодействия между фосфором и хлором:
По таблице Растворимостей (см. выше) подбираем соответствующие вещества, содержащие нужный катион и анион — хлорид натрия (NaCl) и нитрат свинца (II) (Pb(NO₃)₂);
Пишем формулы выбранных веществ, которые должны прореагировать:
Пишем формулы получившихся в результате реакции веществ:
Осталось расставить стехиометрические коэффициенты, чтобы уравнять кол-во вещества в левой и правой части уравнения:

Реакции обмена в водных растворах электролитов могут протекать до конца (необратимые реакции)) или же одновременно протекать в противоположных направлениях (обратимые реакции).

Условия протекания необратимых реакций:

образование осадка;
выделение газа;
образование малодиссоциирующего вещества (например, воды).

В случае, если в растворе нет ионов, способных связаться между собой, реакция является обратимой, т.е., не протекает до конца.

Пример необратимой реакции с выпадением осадка был приведен выше — взаимодействие хлорида натрия и нитрата свинца (II).

Пример необратимой реакции с выделением газа — взаимодействие карбоната натрия и соляной кислоты:

Пример необратимой реакции с образованием воды — взаимодействие гидроксида калия и азотной кислоты:

Пример обратимой реакции взаимодействия слабого электролита (CH₃COOH) и нерастворимого основания (Cu(OH)₂):

Если в реакцию вступают сильные электролиты, не дающие в результате взаимодействия малорастворимых или малодиссоциирующих веществ, то такие реакции не протекают — в растворе образуется смесь ионов, которые никак не взаимодействуют друг с другом:

Левая и правая части уравнения содержат абсолютные одинаковые ионы, которые можно сократить, поэтому никакой реакции не происходит.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

источники:

http://kardaeva.ru/89-dlya-uchenika/9-klass/140-reaktsii-ionnogo-obmena-i-usloviya-ikh-protekaniya

http://prosto-o-slognom.ru/chimia/04_uravnenie_ionnoj_reaktsii.html

Источник

Загрузить PDF

Ионные уравнения являются неотъемлемой частью химии. В них представлены лишь те компоненты, которые изменяются в ходе химической реакции. Чаще всего ионные уравнения используют для описания окислительно-восстановительных реакций, реакций обмена и нейтрализации.^[1] Чтобы записать ионное уравнение, необходимо выполнить три основных шага: сбалансировать молекулярное уравнение химической реакции, перевести его в полное ионное уравнение (то есть записать компоненты в том виде, в каком они существуют в растворе) и, наконец, записать краткое ионное уравнение.

1
Поймите разницу между молекулярными и ионными соединениями. Для записи ионного уравнения первым делом следует определить участвующие в реакции ионные соединения. Ионными называют те вещества, которые в водных растворах диссоциируют (распадаются) на заряженные ионы.^[2] Молекулярные соединения не распадаются на ионы. Они состоят из двух неметаллических элементов, и иногда их называют ковалентными соединениями.^[3]
- Ионные соединения могут возникать между металлом и неметаллом, металлом и многоатомными ионами, либо между несколькими многоатомными ионами.
- Если вы сомневаетесь, к какой группе принадлежит то или иное соединение, посмотрите на свойства составляющих его элементов в таблице Менделеева.^[4]
2
Определите растворимость соединения. Не все ионные соединения растворяются в водных растворах, то есть не все из них диссоциируют на отдельные ионы. Прежде чем приступить к записи уравнения, следует найти растворимость каждого соединения. Ниже приведены краткие правила растворимости. Более подробные сведения и исключения из правил можно найти в таблице растворимости.^[5]
- Следуйте правилам в том порядке, в котором они приведены ниже:
- все соли Na⁺, K⁺ и NH₄⁺ растворяются;
- все соли NO₃^—, C₂H₃O₂^—, ClO₃^— и ClO₄^— растворимы;
- все соли Ag⁺, Pb²⁺ и Hg₂²⁺ нерастворимы;
- все соли Cl^—, Br^— и I^— растворяются;
- соли CO₃^2-, O^2-, S^2-, OH^—, PO₄^3-, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2- и SO₃^2- нерастворимы (за некоторыми исключениями);
- соли SO₄^2- растворимы (за некоторыми исключениями).
3
Определите катион и анион соединения. Катионами называют положительно заряженные ионы (обычно это металлы). Анионы имеют отрицательный заряд, как правило это ионы неметаллов. Некоторые неметаллы могут образовывать не только анионы, но и катионы, в то время как атомы металлов всегда выступают в роли катионов.^[6]
- Например, в соединении NaCl (поваренная соль) Na является положительно заряженным катионом, поскольку это металл, а Cl представляет собой отрицательно заряженный анион, так как это неметалл.
4
Определите участвующие в реакции многоатомные (сложные) ионы. Такие ионы представляют собой заряженные молекулы, между атомами которых существует такая сильная связь, что они не диссоциируют при химических реакциях.^[7] Необходимо выявить многоатомные ионы, поскольку они обладают своим зарядом и не распадаются на отдельные атомы. Многоатомные ионы могут иметь как положительный, так и отрицательный заряд.
- При изучении общего курса химии вам, скорее всего, понадобится запомнить некоторые из наиболее распространенных многоатомных ионов.
- К наиболее распространенным многоатомным ионам относятся CO₃^2-, NO₃^—, NO₂^—, SO₄^2-, SO₃^2-, ClO₄^— и ClO₃^—.^[8]
- Существует множество других многоатомных ионов, которые можно найти в учебнике химии или интернете.^[9]
Реклама

1
Сбалансируйте полное молекулярное уравнение. Прежде чем приступить к записи ионного уравнения, следует сбалансировать исходное молекулярное уравнение. Для этого необходимо расставить соответствующие коэффициенты перед соединениями, так чтобы число атомов каждого элемента в левой части равнялось их количеству в правой части уравнения.
- Запишите число атомов каждого элемента по обе стороны уравнения.
- Добавьте перед элементами (кроме кислорода и водорода) коэффициенты, так чтобы количество атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения было одинаковым.
- Сбалансируйте атомы водорода.
- Сбалансируйте атомы кислорода.
- Пересчитайте количество атомов каждого элемента по обе стороны уравнения и убедитесь, что оно одинаково.
- Например, после балансировки уравнения Cr + NiCl₂ —> CrCl₃ + Ni получаем 2Cr + 3NiCl₂ —> 2CrCl₃ + 3Ni.
2
Определите, в каком состоянии находится каждое вещество, которое участвует в реакции. Часто об этом можно судить по условию задачи. Есть определенные правила, которые помогают определить, в каком состоянии находится элемент или соединение.^[10]
- Если в условии задачи не указано состояние того или иного элемента, используйте для его определения таблицу Менделеева.
- Если в условии сказано, что соединение находится в растворе, отметьте это (р-р).
- Если в уравнение входит вода, определите по таблице растворимости, диссоциирует ли данное ионное соединение.^[11] В случае высокой растворимости соединение диссоциирует в воде (р-р). Если соединение имеет низкую растворимость, оно останется в твердом виде (тв).
- Если в реакции не участвует вода, ионное соединение останется в твердом виде (тв).
- Если в задаче фигурирует кислота или основание, они будут растворены в воде (р-р).
- В качестве примера рассмотрим реакцию 2Cr + 3NiCl₂ —> 2CrCl₃ + 3Ni. В чистом виде элементы Cr и Ni находятся в твердой фазе. NiCl₂ и CrCl₃ представляют собой растворимые ионные соединения, то есть они находятся в растворе. Таким образом, данное уравнение можно переписать в следующем виде: 2Cr_(тв) + 3NiCl_2(р-р) —> 2CrCl_3(р-р) + 3Ni_(тв).
3
Определите, какие соединения диссоциируют (разделяются на катионы и анионы) в растворе. При диссоциации соединение распадается на положительный (катион) и отрицательный (анион) компоненты. Эти компоненты затем войдут в ионное уравнение химической реакции.
- Не диссоциируют твердые тела, жидкости, газы, молекулярные соединения, ионные соединения с низкой растворимостью, многоатомные ионы и слабые кислоты.
- Полностью диссоциируют ионные соединения с высокой растворимостью (используйте таблицу растворимости) и сильные кислоты (HCl_(р-р), HBr_(р-р), HI_(р-р), H₂SO_4(р-р), HClO_4(р-р) и HNO_3(р-р)).^[12]
- Учтите, что хотя многоатомные ионы не диссоциируют, они могут входить в состав ионного соединения и отделиться от него в растворе.
4
Посчитайте заряд каждого диссоциировавшего иона. При этом помните, что металлы образуют положительно заряженные катионы, а атомы неметаллов превращаются в отрицательные анионы. Определите заряды элементов по таблице Менделеева. Необходимо также сбалансировать все заряды в нейтральных соединениях.
- В приведенном выше примере NiCl₂ диссоциирует на Ni²⁺ и Cl^—, а CrCl₃ распадается на Cr³⁺ и Cl^—.
- Ион никеля имеет заряд 2+, поскольку он соединен с двумя ионами хлора, каждый из которых имеет единичный отрицательный заряд. При этом один ион Ni должен сбалансировать два отрицательно заряженных иона Cl. Ион Cr имеет заряд 3+, так как он должен нейтрализовать три отрицательно заряженных иона Cl.
- Помните о том, что многоатомные ионы имеют свои собственные заряды.^[13]
5
Перепишите уравнение так, чтобы все растворимые соединения были разделены на отдельные ионы. Все что диссоциирует или ионизируется (например, сильные кислоты) распадется на два отдельных иона. При этом вещество останется в растворенном состоянии (р-р). Проверьте, чтобы уравнение было сбалансировано.
- Твердые вещества, жидкости, газы, слабые кислоты и ионные соединения с низкой растворимостью не изменят своего состояния и не разделятся на ионы. Оставьте их в прежнем виде.
- Молекулярные соединения просто рассеются в растворе, и их состояние изменится на растворенное (р-р). Есть три молекулярных соединения, которые не перейдут в состояние (р-р), это CH_4(г), C₃H_8(г) и C₈H_18(ж).
- Для рассматриваемой реакции полное ионное уравнение запишется в следующем виде: 2Cr_(тв) + 3Ni²⁺_(р-р) + 6Cl^—_(р-р) —> 2Cr³⁺_(р-р) + 6Cl^—_(р-р) + 3Ni_(тв). Если хлор не входит в состав соединения, он распадается на отдельные атомы, поэтому мы умножили количество ионов Cl на 6 с обеих сторон уравнения.
6
Сократите одинаковые ионы в левой и правой части уравнения. Можно вычеркнуть лишь те ионы, которые полностью идентичны с обеих сторон уравнения (имеют одинаковые заряды, нижние индексы и так далее). Перепишите уравнение без этих ионов.
- В нашем примере обе части уравнения содержат 6 ионов Cl^—, которые можно вычеркнуть. Таким образом, получаем краткое ионное уравнение: 2Cr_(тв) + 3Ni²⁺_(р-р) —> 2Cr³⁺_(р-р) + 3Ni_(тв).
- Проверьте результат. Суммарные заряды левой и правой частей ионного уравнения должны быть равны.
Реклама

Советы

Приучите себя всегда записывать агрегатное состояние всех компонентов во всех уравнениях химических реакций.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 72 073 раза.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Реакции ионного обмена – это химические взаимодействия, в которых участвуют вещества, находящиеся в состоянии водных растворов. При этом степень окисления элементов, из которых они состоят, никогда не изменяется. Такие реакции проходят только с веществами, являющимися электролитами.

Электролиты

Это химические соединения, обладающие свойством проводить электрический ток.

В данных процессах реагирующие вещества обмениваются ионами друг с другом. Эти ионы образуют новые устойчивые связи.

Правило Бертолле

В соответствии с этим правилом можно определить, будет ли реакция ионного обмена протекать до конца. Такая реакция будет идти, если:

образуется твердое вещество, являющееся практически нерастворимым (его легко обнаружить по выпавшему на дне пробирки осадку):

Ba(OH)₂+H₂SO₄→BaSO₄↓+2H₂O;

происходит образование летучего газообразного вещества (пузырьки газа всплывают из раствора на поверхность):

CaCO₃+2HNO₃→Ca(NO₃)₂+CO₂↑+H₂O;

образуется хорошо растворяющееся в воде вещество, являющееся слабым малодиссоциирующим электролитом (также может образовываться вода, которая тоже относится к слабым электролитам):

3NaOH+H₃PO₄→Na₃PO₄+3H₂O;

происходит формирование комплексного иона (образуется комплексная соль):

2KOH+ZnO+H₂O→K₂[Zn(OH)₄].

Для протекания реакции достаточно выполнения хотя бы одного из приведенных здесь условий. Если же не соблюдается ни одно условие, реакция в водном растворе так и не начнется.

Как составить ионное уравнение реакции

При составлении ионных уравнений необходимо учитывать, что:

вещества, которые не растворяются в воде, не могут диссоциировать, т.е. в таком случае реакция ионного обмена начаться не может;
вещества, относящиеся к малорастворимым, также присутствуют в растворах, находясь в них в виде ионов;
если в процессе реакции образуется малорастворимое соединение, при записи уравнения в ионном виде оно условно считается нерастворимым;
суммарные значения зарядов в левой и правой частях уравнения должны иметь одинаковую величину.

Составляя ионное уравнение, нужно всегда придерживаться следующей последовательности действий:

Записать уравнение реакции в обычном, молекулярном виде. Чтобы правильно составить формулы образующихся соединений, необходимо к положительно заряженному иону одного реагирующего вещества (это начальный элемент его формулы) присоединить отрицательный ион другого вещества. Для оставшихся ионов следует проделать аналогичную операцию.

MgCl₂+2AgNO₃→2AgCl+Mg(NO₃)₂

Используя таблицу растворимости, определить степень растворимости каждого соединения. Эти данные нужно получить для веществ из обеих частей уравнения.

MgCl₂+2AgNO₃→2AgCl+Mg(NO₃)₂

Составить уравнение, которое отображает процесс диссоциации соединений, считающихся растворимыми. Это нужно сделать как для исходных компонентов, так и для конечных продуктов реакции.

MgCl₂↔Mg²⁺+2Cl^—

AgNO₃↔Ag⁺+NO₃^—

AgCl – эта соль не диссоциирует, поскольку согласно данным, полученным из таблицы растворимости, она является нерастворимой:

Mg(NO₃)₂↔Mg²⁺+2NO₃^—

В соответствии с данными, полученными при выполнении предыдущего шага, составить полное ионное уравнение.

Mg²⁺+2Cl^—+2Ag⁺+2NO₃^—→2AgCl↓+Mg²⁺+2NO₃^—

Записать ионное уравнение в сокращенном виде. Для этого достаточно просто убрать из левой и правой частей полного ионного уравнения совпадающие и одинаковые ионы.

Mg²⁺+ 2Cl^—+ 2Ag⁺+~~2NO~~₃^— → 2AgCl↓+Mg²⁺+~~2NO~~₃^—
Удалив все парные ионы, получим:

Ag⁺+Cl^—→AgCl↓

Ионное уравнение наглядно отображает сущность протекания реакции. В нем содержится информация, из которой можно узнать, что же на самом деле происходит в растворе. Что касается сокращенной записи ионного уравнения, то тут стоит отметить, что в виде одного и того же ионного уравнения может быть записано несколько реакций с разными веществами. Проиллюстрируем этот факт двумя примерами.

Примеры реакций ионного обмена

Пример 1	Пример 2
HNO₃+KOH→KNO₃+H₂O	2HCl+Ba(OH)₂→BaCl₂+2H₂O
H⁺+NO₃^—+K⁺+OH^—→K⁺+NO₃^—+H₂O	2H⁺+2Cl^—+Ba²⁺+2OH^—→Ba²⁺+2Cl^—+2H₂O
H⁺+OH^—→H₂O	H⁺+OH^—→H₂O

Данные примеры свидетельствуют, что химические процессы, наблюдающиеся в обеих случаях, схожи по своей сути.
Следует иметь в виду, что некоторые вещества при их растворении в воде начинают активно разлагаться. В частности, к ним относятся такие соли, как сульфид алюминия (Al₂S₃) и трехвалентный ацетат хрома (Cr(CH₃COO)₃). Это значит, что такие соединения в результате проведения реакций ионного обмена получить не удастся.

Тест по теме «Реакции ионного обмена»

Источник

Реакции ионного обмена и условия их протекания

I. Сущность реакций ионного обмена

Примеры:

AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃
Реакция протекает до конца, так как выпадает осадок хлорида серебра

Сu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O
Реакция идет до конца, так как образуется слабый электролит вода

Na₂CO₃ + 2H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O
Реакция протекает до конца, так как образуется углекислый газ

II. РИО, идущие с образованием осадка

Посмотрите видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с образованием ярко-окрашенных солей”

Запишем реакцию: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Правила написания уравнений реакций в ионном виде

Интерактивное объяснение алгоритма

5. Помните!

На ионы диссоциируют

Реагенты (исходные вещества)

Продукты реакции

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

1. Соли

2. Кислоты

3. Основания

(включая Ca(OH)₂ – M)

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

1. Соли

2. Кислоты

3. Основания

Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду:

H₂CO₃ ↔ H₂O + CO₂↑

H₂SO₃ ↔ H₂O + SO₂↑

NH₄OH↔ H₂O + NH₃↑

H₂S↑ (сероводород сам выделяется в виде газа)

Р — растворимое вещество;

М — малорастворимое вещество;

ТР — таблица растворимости.

Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)

в молекулярном, полном и кратком ионном виде

1) Записываем уравнение РИО в молекулярном виде:

Взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия:

CuSO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

2) Используя ТР указываем растворимость веществ воде:

— Если продукт является М или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓

— Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑

Р Р Р Н

CuSO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

Молекулярный вид

3) Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице — ПАМЯТКЕ

Cu²⁺+ SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^— = 2Na⁺ + 2SO₄ + Cu(OH)₂↓

Полный ионный вид

Помните! РИО необратима и практически осуществима, если в продуктах образуются:

газ, вода, осадок

Cu²⁺ + 2OH⁺ = Cu(OH)₂↓

Краткий ионный вид

Вывод – данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, т.к. образовался осадок Cu(OH)₂↓

Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием осадка:

Пример №1

а) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:

Al₂(SO₄)₃ (р) + 3BaCl₂ (р) = 3BaSO₄↓ + 2AlCl₃(р)

б) Полное ионное уравнение реакции:

2Al³⁺+ 3SO₄^2- + 3Ba²⁺ + 6Cl^— = 3BaSO₄↓ + 2Al³⁺ + 6Cl^—

в) Cокращенное ионное уравнение реакции:

SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Пример №2

а) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

Fe(OH)₃ (н) + H₃PO₄ (р) = FePO₄↓ + 3H₂O

б) Полное ионное уравнение реакции:

Fe(OH)₃ + 3H⁺ + PO₄^3-= FePO₄↓ + 3H₂O.

III. РИО, идущие с образованием газа

Посмотрите опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с выделением газа»

Na₂CO₃ + 2HСl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции:

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^— = 2Na⁺ + CO₂↑+ H₂O + 2Cl^—

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂↑+ H₂O

Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием газа:

Пример №1

Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:

K₂S + 2HCl = 2KCl + H₂S↑

Полное ионное уравнение реакции:

2K⁺ + S^2– + 2H⁺ + 2Cl^– = 2K⁺ + 2Cl^– + H₂S↑

Cокращенное ионное уравнение реакции:

S^2– + 2H⁺ = H₂S↑

Пример №2

Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:

3СaCO₃ + 2H₃РO₄ = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции:

3СaCO₃ + 6H⁺ + 2 РO₄^3- = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

IV. РИО, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества

Посмотрите видео-опыт: “Реакция нейтрализации”

Пример №1

Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:

KOH (р) + HCl (р) = KCl(р) + H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

K⁺ + OH^– + H⁺ + Cl^– = K⁺ + Cl^– + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

H⁺ + OH^– = H₂O

Пример №2

Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:

CaO (оксид) + 2HNO₃ (р) = Ca(NO₃)₂ (р) + H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H⁺ + 2NO₃^— = Ca²⁺ + 2NO₃^— + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca²⁺ + H₂O.

Пример №3

Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

3Mg(OH)₂ (н) + 2H₃PO₄ (р) = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

3Mg(OH)₂ + 6H⁺ + 2PO₄^3- = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O

В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.

V. Выполнение заданий

Решение

KOH + NH₄Cl = KCl + NH₄OH

так как NH₄OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH₃уравнение РИО примет окончательный вид

KOH (p) + NH₄Cl (p) = KCl (p) + NH₃↑+ H₂O

K⁺ + OH^— + NH₄⁺+ Cl^— = K⁺ + Cl^— + NH₃↑+ H₂O

— Cоставляем краткое ионное уравнение РИО, вычёркивая одинаковые ионы до и после реакции:

OH^— + NH₄⁺= NH₃↑+ H₂O

— Делаем вывод:

Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH₃↑) и малодиссоциирующее вещество вода (H₂O).

Задание №2. Дана схема: 2H⁺ + CO₃^2-= H₂O + CO₂↑

Решение

— Используя ТР подбираем реагенты — растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H⁺и CO₃^2-.

Например, кислота — H₃PO₄ (p) и соль -K₂CO₃ (p).

— Составляем молекулярное уравнение РИО:

2H₃PO₄ (p) +3 K₂CO₃ (p) -> 2K₃PO₄ (p) + 3H₂CO₃ (p)

2H₃PO₄ (p) +3 K₂CO₃ (p) -> 2K₃PO₄ (p) + 3CO₂ ↑ + 3H₂O

— Составляем полное ионное уравнение РИО:

6H⁺+2PO₄^3-+ 6K⁺+ 3CO₃^2--> 6K⁺+ 2PO₄^3-+ 3CO₂ ↑ + 3H₂O

— Составляем краткое ионное уравнение РИО:

6H⁺+3CO₃^2-= 3CO₂ ↑ + 3H₂O

Сокращаем коэффициенты на три и получаем:

2H⁺+CO₃^2-= CO₂ ↑ + H₂O

— Делаем вывод:

В конечном итоге мы получили искомое сокращённое ионное уравнение, следовательно, задание выполнено верно.

Решение

1. Составляем молекулярное уравнение, при составлении формул учитываем валентности (см. ТР)

2. Составляем полное ионное уравнение:

3Na₂O + 6H⁺ + 2PO₄^3- -> 6Na⁺ + 2PO₄^3—+ 3H₂O

3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение:

3Na₂O + 6H⁺ -> 6Na⁺ + 3H₂O
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
Na₂O + 2H⁺ -> 2Na⁺ + H₂O

VI. Задания для самостоятельной работы

Задание №1. Посмотрите следующий эксперимент:

“Взаимодействие карбоната натрия с серной кислотой”

Задание №2. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:

ZnF₂ + Ca(OH)₂ ->
K₂S + H₃PO₄ ->

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

Задание №3. Посмотрите следующий эксперимент:

“Осаждение сульфата бария”

Задание №4. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:

Hg(NO₃)₂ + Na₂S ->
K₂SO₃ + HCl ->

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

VII. Тренажеры

Тренажер №1: «Реакции ионного обмена»

Интерактивное задание LearningApps.org по теме: “Реакции между ионами”

ЦОРы

Видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с образованием ярко-окрашенных солей”

Видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с выделением газа»

Видео-опыт: “Реакция нейтрализации”

Источник