Реакции ионного обмена в растворах
Определение
Реакции, протекающие между ионами в растворах электролитов называются реакциями ионного обмена (РИО).
В ходе РИО не происходит изменение степеней окисления элементов, поэтому РИО не являются окислительно-восстановительными.
Критерием необратимости реакций ионного обмена служит образование слабого электролита.
Правило Бертолле
Реакции ионного обмена протекают практически необратимо в случае, если один из образующихся продуктов реакции "уходит" из сферы реакции в виде:
- газа,
- осадка
- или слабодиссоциирующего электролита (например, воды).
Если в растворе нет ионов, образующих слабый электролит, реакция обратима и в таком случае ее уравнение не пишут, ставя знак "≠"
Для записи ионных уравнений используют молекулярные (1), полные ионные (2) и краткие ионные формы уравнений (3,4):
2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O(1)
2K++2OH−+2H++SO42−=2K++SO42−+2H2O(2)
2OH−+2H+=2H2O(3)
OH−+H+=H2O(4)
Обратите внимание, что в кратком ионном уравнении коэффициенты должны быть минимальны. Поэтому в уравнении (3) все коэффициенты сокращаются на 2, и полученное уравнение (4) считается кратким ионным уравнением.
При составлении РИО следует помнить, что
- вода, металлы, оксиды, газы, осадки на ионы не распадаются и записываются во всех уравнениях в молекулярном виде;
- H2SO3, H2CO3, NH4OH, AgOH являются неустойчивыми и при образовании практически мгновенно разлагаются:
H2SO3=H2O+SO2↑
|
|
|
H2CO3=H2O+CO2↑
NH4OH=H2O+NH3↑
2AgOH=Ag2O↓+H2O
Алгоритм составления реакций ионного обмена
- Записывают молекулярное уравнение и расставляют коэффициенты. При записи химических формул продуктов реакции важно помнить, что сумма зарядов в молекуле должна быть равна нулю.
- Составляют полное ионное уравнение, в котором учитывают результат диссоциации и исходных веществ, и продуктов реакции обмена. В виде ионов записывают все растворимые соединения (обозначенные в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция). Формулы нерастворимых веществ, газов, оксидов, воды записывают в молекулярном виде. Подсчитывают суммарный коэффициент реакции, для чего складывают все коэффициенты в правой и левой части уравнения.
- Для получения сокращенной ионной формы уравнения, приводят подобные, то есть сокращают одинаковые ионы до и после знака равенства в уравнении. Коэффициенты должны быть минимальны, а суммы зарядов в левой и правой части уравнения должны быть одинаковы. Подсчитывают суммарный коэффициент в сокращенной форме (аналогично полной форме).
- Сокращенная ионная форма уравнения отражает суть прошедшей химической реакции.
Пример 1
|
|
|
Взаимодействие оснований с кислотами. Запишите молекулярное, краткое и полное ионные уравнения взаимодействия гидроксида кальция и соляной кислоты. Рассчитайте суммарные коэффициенты в полной и сокращенной форме.
Решение
1. Молекулярное уравнение:
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O
2. Полное ионное уравнение:
Ca2+_+2OH−+2H++2Cl−_=Ca2+_+2Cl−_+2H2O
Сумма коэффициентов равна (1+2+2+ 2+1+2+2)=12.
3. Сокращенное ионное уравнение:
OH−+H+=H2O
Суммарный коэффициент равен(1+1+1)=3.
4. Краткое ионное уравнение показывает, что при взаимодействии гидроксида кальция с соляной кислотой реакция идет практически необратимо, в результате чего образуется растворимая соль кальция и малодиссоциирующее вещество (вода)
Пример 2
Взаимодействие солей с кислотами. Запишите молекулярное, краткое и полное ионные уравнения взаимодействия карбоната калия и азотной кислоты. Рассчитайте суммарные коэффициенты в полной и сокращенной форме.
Решение
1. Молекулярное уравнение:
K2CO3+2HNO3=2KNO3+CO2↑+H2O
2. Полное ионное уравнение:
2K+_+CO32−+2H++2NO3−_=2K+_+2NO3−_+CO2↑+H2O
Сумма коэффициентов равна (2+1+2+2+2+2+1+1)=13.
3. Краткое ионное уравнение:
CO32−+2H+=CO2↑+H2O
Сумма коэффициентов равна (1+2+1+1)=5.
4. Краткое ионное уравнение показывает, что при взаимодействии растворимых карбонатов (щелочных металлов) с сильными кислотами (H+) реакция идет практически необратимо, в результате чего всегда образуется углекислый газ (CO2↑) и малодиссоциирующее вещество (вода)
|
|
|
Пример 3
Взаимодействие солей. Запишите молекулярное, краткое и полное ионные уравнения взаимодействия сульфата алюминия и хлорида бария. Рассчитайте суммарные коэффициенты в полной и сокращенной форме.
Решение:
1. Молекулярное уравнение:
Al2(SO4)3+3BaCl2=3BaSO4↓+2AlCl3
2. Полное ионное уравнение:
2Al3+_+3SO42−+3Ba2++6Cl−_=3BaSO4↓+2Al3+_++6Cl−_
Суммарный коэффициент равен (2+2+3+6+3+2+6)=25
3. Краткое ионное уравнение:
3SO42−+3Ba2+=3BaSO4↓/:3
SO42−+Ba2+=BaSO4↓
Суммарный коэффициент равен (1+1+1+)=3
4. Краткое ионное уравнение показывает, что при взаимодействии растворимых соединений, содержащих сульфат-ион (SO4)2− (сульфатов или серной кислоты) с растворимыми солями бария (Ba+2)реакция идет практически необратимо, в результате чего всегда образуется нерастворимый осадок сульфата бария (BaSO4↓). Такая реакция является качественной реакцией на сульфат-ионы.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!