Условия протекания реакций ионного обмена до конца. Примеры решения задач Что называется реакцией ионного обмена

Опыт №1

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфата меди (II) и добавьте немного раствора гидроксида натрия.

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №2.

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфата алюминия и добавьте немного раствора нитрата бария.

Запишите наблюдения:____________________________________________

Реакции, идущие с выделением газа

Опыт №3

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфида натрия и добавьте столько же раствора серной кислоты.

Запишите наблюдения:____________________________________________

Опыт № 4

Налейте в пробирку 1-2мл раствора карбоната натрия и добавьте столько же раствора серной кислоты.

Запишите наблюдения:__________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего

Вещества.

Опыт №5

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора гидроксида натрия и добавьте две-три капли фенолфталеина. Затем прилейте раствор серной кислоты.

Запишите наблюдения: ____________________________________________

Экспериментальные задания. Растворить образовавшийся в опыте № 1 осадок, и записать при этом происходящие реакции в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде:

Запишите наблюдения: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Какие реакции называются ионными?

2. В каких случаях реакции ионного обмена протекают до конца?

3. В каком направлении протекают реакции ионного обмена?

4. Объясните, почему в опытах №1 и №2 образовались осадки?

5. Объясните, почему в опытах №3 и №4 выделились газообразные вещества?

6. Какими еще кислотами можно было подействовать на растворы сульфита натрия и карбоната натрия (в опытах №3 и №4), чтобы получить аналогичные результаты?

7. Объясните, почему в опыте №5 произошло обесцвечивание? Как называется реакция между щелочью и сильной кислотой?

8. В каких случаях реакции ионного обмена в растворах электролитов являются необратимыми?

9.В каких случаях реакции ионного обмена в растворах электролитов являются обратимыми?

10.В каких случаях реакции ионного обмена в растворах электролитов не протекают?

12.Формулы каких веществ в ионных уравнениях записывают в виде ионов?

13.Формулы каких веществ в ионных уравнениях записывают в виде молекул?

Литература

Ерохин Ю.М. «Химия» Москва: Академа, 2005г. Гл 6, стр. 74 - 80.

Лабораторное занятие №2

«Испытание растворов солей индикаторами.

Гидролиз солей»

Цель: отработка практических навыков определения среды раствора соли, составления уравнений реакций гидролиза солей по первой стадии.

Теория

Вода по отношению к веществам может быть растворителем, реагентом. В том случае, когда вода выступает средой реакции и реагентом, говорят о процессе гидролиза.

Гидролиз солей - реакция обменного взаимодействия соли с водой, в результате которой образуется слабый электролит.

При гидролизе, как правило, степени окисления элементов сохраняются, на основании чего и составляются уравнения гидролиза:

МAn + HOH = MOH + HАn

Соль основание кислота

Гидролизу не подвергаются:

1) соли, нерастворимые в воде;

2) растворимые соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием.

(Например, NaCl, K 2 SО 4 , LiNО 3 , BaBr 2 , CaI 2 и т. д.).

Гидролизу подвергаются:

1) растворимые соли, в состав которых входит хотя бы один слабый ион (Na 2 C0 3 , CuS0 4 , NH 4 F и т. д.).

Это обратимый гидролиз .

2) Соли, напротив которых в таблице растворимости стоит прочерк, необратимо гидролизируются:

Al 2 S 3 + 6Н 2 О ® 2Al(OH) 3 ¯+ 3H 2 S

При составлении уравнений обратимого гидролиза по первой стадии следует придерживаться следующего алгоритма:

Образец №1. Соль образована слабой кислотой и сильным основанием

Na 2 CО 3 Û 2Na + + CО 3 2-

слабый анион

CО 3 2- + Н + ОН - Û НСО 3 - +ОН -

4. Определить среду раствора: ОН - - щелочная среда, Н + - кислая среда, отсутствие Н + и ОН - нейтральная.

Это случай гидролиза по аниону .

Образец №2. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием

1. Записать уравнение диссоциации соли. FeCl 3 Û Fe 3+ +3Cl -

слабый катион

2. Выбрать слабый ион: катион или анион.

3. Записать его взаимодействие с водой. Fe 3+ + Н + ОН - Û Fe ОН 2+ +Н +

4. Определить среду раствора кислая

Это случай гидролиза по катиону .

Если соль образована слабой кислотой и слабым основанием (например, NH 4 NO 2), то проходит гидролиз и по катиону и по аниону.

Гидролиз солей, образованных многоосновными кислотами и многокислотными основаниями идет ступенчато. Каждая последующая стадия идет в меньшей степени, чем предыдущая.

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы:

штатив с пробирками; универсальная индикаторная бумажка, растворы солей

сульфата натрия, нитрата меди (II), сульфида натрия.

Задание №1 Испытание растворов солей индикатором. Налейте в пробирку немного раствора каждой соли, а затем испытайте действие растворов этих солей на универсальной индикаторной бумажке. Занесите данные в таблицу, укажите среду раствора знаком «+».

Сделайте вывод: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Задание №2. Напишите уравнения реакций гидролиза соли, раствор которой имел кислую среду.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание №3. Напишите уравнения реакций гидролиза соли, раствор которой имел щелочную среду.

Контрольные вопросы

1. Что называется гидролизом соли?

2. В чем сущность гидролиза солей?

3. Какие соли подвергаются гидролизу?

4. Какие соли гидролизуются по аниону? Почему? Приведите примеры таких солей.

5. Какие соли гидролизуются по катиону? Почему? Приведите примеры таких солей.

6. Какие соли гидролизуются и по катиону и по аниону? Приведите примеры таких солей.

7. Для каких солей гидролиз протекает необратимо? Приведите примеры таких солей.

8. Какие соли не гидролизуются? Почему?

9. Какие соли гидролизуются ступенчато? Приведите примеры таких солей.

Литература Ерохин Ю.М. «Химия» Москва: Академа, 2003г. Гл 6, стр. 82 - 85.

В растворах электролитов реакции происходят между гидратированными ионами, поэтому их называют ионными реакциями. В направлении их важное значение имеют природа и прочность химической связи в продуктах реакции. Обычно обмен в растворах электролитов приводит к образованию соединения с более прочной химической связью. Так, при взаимодействии растворов солей хлорида бария ВаСl 2 и сульфата калия K 2 SO 4 в смеси окажутся четыре вида гидратированных ионов Ва 2 +(Н 2 О)n, Сl - (H 2 O)m, K + (H 2 O)p, SO 2 -4 (H 2 O)q, между которыми произойдет реакция по уравнению:

BaCl 2 +K 2 SO 4 =BaSO 4 +2КСl

Сульфат бария выпадет в виде осадка, в кристаллах которого химическая связь между ионами Ва 2+ и SO 2- 4 более прочная, чем связь с гидратирующими их молекулами воды. Связь же ионов К+ и Сl - лишь незначительно превышает сумму энергий их гидратации, поэтому столкновение этих ионов не приведет к образованию осадка.

Следовательно, можно сделать следующий вывод. Реакции обмена происходят при взаимодействии таких ионов, энергия связи между которыми в продукте реакции намного больше, чем сумма энергий их гидратации.

Реакции ионного обмена описываются ионными уравнения-ми. Труднорастворимые, летучие и малодиссоциированные соеди-нения пишут в молекулярной форме. Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одного из указанных видов соединения, это означает, что практически реакции не протекают.

Образование труднорастворимых соединений

Например, взаимодействие между карбонатом натрия и хлоридом бария в виде молекулярного уравнения запишется так:

Na 2 CO 3 + ВаСl 2 = BaCO 3 +2NaCl или в виде:

2Na + +СO 2- 3 +Ва 2+ +2Сl - = BaCO 3 + 2Na + +2Сl -

Прореагировали только ионы Ва 2+ и СО -2 , состояние остальных ионов не изменилось, поэтому краткое ионное уравнение примет вид:

CO 2- 3 +Ba 2+ =BaCO 3

Образование летучих веществ

Молекулярное уравнение взаимодействия карбоната кальция и соляной кислоты запишется так:

СаСO 3 +2НСl=СаСl 2 +Н 2 О+CO 2

Один из продуктов реакции - диоксид углерода СО 2 - выделился из сферы реакции в виде газа. Развернутое ионное уравнение имеет вид:

СаСО 3 +2Н + +2Сl - = Са 2+ +2Сl - +Н 2 O+CO 2

Результат реакции описывается следующим кратким ионным уравнением:

СаСO 3 +2Н + =Са 2+ +Н 2 О+CO 2

Образование малодиссоцированного соединения

Примером такой реакции служит любая реакция нейтрализации, в результате чего образуется вода - малодиссоциированное соединение:

NaOH+НСl=NaCl+Н 2 О

Na + +ОН-+Н + +Cl - = Na + +Сl - +Н 2 О

ОН-+Н+= Н 2 O

Из краткого ионного уравнения следует, что процесс выразился во взаимодействии ионов Н+ и ОН-.

Все три вида реакций идут необратимо, до конца.

Если слить растворы, например, хлорида натрия и нитрата кальция, то, как показывает ионное уравнение, никакой реакции не произойдет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни малодиссоциирующего соединения:

По таблице растворимости устанавливаем, что AgNO 3 , КСl, KNO 3 - растворимые соединения, AgCl - нерастворимое вещество.

Составляем ионное уравнение реакции с учетом растворимости соединений:

Краткое ионное уравнение раскрывает сущность происходящего химического превращения. Видно, что фактически приняли участие в реакции лишь ионы Ag+ и Сl - . Остальные ионы остались без изменения.

Пример 2. Составьте молекулярное и ионное уравнение реакции между: а) хлоридом железа (III) и гидроксидом калия; б) сульфатом калия и иодидом цинка.

а) Составляем молекулярное уравнение реакции между FeCl 3 и КОН:

По таблице растворимости устанавливаем, что из полученных соединений нерастворим только гидроксид железа Fe(OH) 3 . Составляем ионное уравнение реакции:

В ионном уравнении показано, что коэффициенты 3, стоящие в молекулярном уравнении, в равной степени относятся к ионам. Это общее правило составления ионных уравнений. Изобразим уравнение реакции в краткой ионной форме:

Это уравнение показывает, что в реакции принимали участие лишь ионы Fe3+ и ОН-.

б) Составим молекулярное уравнение для второй реакции:

K 2 SO 4 +ZnI 2 = 2KI+ZnSO 4

Из таблицы растворимости следует, что исходные и полученные соединения растворимы, поэтому реакция обратима, не доходит до конца. Действительно, здесь не образуется ни осадка, ни газообразного соединения, ни малодиссоциированного соединения. Составим полное ионное уравнение реакции:

2К + +SO 2- 4 +Zn 2+ +2I - + 2К + + 2I - +Zn 2+ +SO 2- 4

Пример 3. По ионному уравнению: Cu 2+ +S 2- -= CuS составить молекулярное уравнение реакции.

Ионное уравнение показывает, что в левой части уравнения Должны быть молекулы соединений, имеющих в своем составе ионы Cu 2+ и S 2-. Эти вещества должны быть растворимы в воде.

По таблице растворимости выберем два растворимых соединения, в состав которых входят катион Cu 2+ и анион S 2-. Составим молекулярное уравнение реакции между данными соединениями:

CuSO 4 +Na 2 S CuS+Na 2 SO 4

Задача 1 . Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворе HCN (С м = 10 -3 М), если  = 4,2∙10 -3 .

Решение: Диссоциация цианистоводородной кислоты протекает по уравнению HCN ↔ H + + CN - ; концентрации ионов и в растворе равны между собой (т.к.  Н+ :  С N - = 1:1, где

 - стехиометрические коэффициенты) т.е. = =  C м, моль/л; Тогда = = 4,2∙10 -3 ∙ 10 -3 = 4,210 -7 моль/л.

Решение : Гидроксид аммония диссоциирует следующим образом:

NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH - , константа диссоциации имеет вид

К д =;

концентрации ионов аммония и гидроксида совпадают ( (NH 4 +) : (OH -) = 1:1), обозначим их за х :

= = х моль/л , тогда выражение для К д примет вид

1,810 -5 = х 2 / 0,01-х . Считая, что х << С м, решаем уравнение

1,810 -5 =x 2 / 0,01, относительно х : х =
=4,2∙10 -4 моль/л; = 4,2∙10 -4 моль/л.

Концентрации ионов водорода и гидроксида связаны через ионное произведение воды К w = =10 -14 , выразим концентрацию ионов водорода = K w / и рассчитаем её значение:

110 -14 /4,210 -4 = 2,310 -11 моль/л.

Задача 3 . Определить рН раствора НСl ( =1), если С м =2∙10 -3 М

Решение: Диссоциация соляной кислоты протекает по уравнению

HCl  H + + Cl - , концентрация ионов водорода =  C м =1∙2∙10 -3 = =2∙10 -3 моль/л. Водородный показатель рН = - lg = - lg2∙10 -3 = 2,7.

Задача 4 . Определить молярную концентрацию гидроксида аммония, если рН=11, а Кд=1,8∙10 -5 .

Решение: Концентрация ионов водорода =10 - pH =10 -11 моль/л. Из ионного произведения воды определяем концентрацию = K w / = 10 -14 /10 -11 =10 -3 моль/л. Гидроксид аммония - слабое основание и характеризуется уравнением реакции диссоциации

NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH - . Выражение для константы диссоциации

К д =.

из закона Оствальда следует, что = =  ∙C м, а К д =  2 С м. Объединяя уравнения, получимС м = 2 /K д = 10 -6 / 1.8∙10 -5 = 0,056 моль/л

Произведение растворимости

Вещества, в зависимости от своей природы, обладают различной растворимостью в воде, которая колеблется от долей миллиграмма до сотен граммов на литр. Трудно растворимые электролиты образуют насыщенные растворы очень маленьких концентраций, поэтому можно считать, что степень их диссоциации достигает единицы. Таким образом, насыщенный раствор труднорастворимого электролита представляет собой систему, состоящую из собственно раствора, находящегося в равновесии с осадком растворенного вещества. При постоянных внешних условиях скорость растворения осадка равна скорости процесса кристаллизации: К n А m ↔ n К + m + m A - n (1)

осадок раствор

Для описания этого гетерогенного равновесного процесса используют константу равновесия, называемую произведением растворимости ПР = n m , где и – концентрации ионов в насыщенном растворе (моль/л). Например:

AgCl= Ag + +Cl - , ПР = ; здесь n=m =1.

PbI 2 = Pb 2+ +2I - , ПР = 2 ; здесь n =1, m =2.

ПР зависит от природы растворенного вещества и температуры. ПР является табличной величиной. Зная ПР, можно вычислить концентрацию насыщенного раствора вещества, а также оценить его растворимость в г на 100 мл воды (величинаs , приводимая в справочной литературе) и определить возможности выпадения вещества в осадок.

Для уравнения (1) взаимосвязь концентрации насыщенного раствора трудно растовримого вещества (С м, моль/л) с величиной ПР определяется следующим уравнением:

где n иm –стехиометричекие коэффициенты в ур. 1.

Задача 5. Концентрация насыщенного раствора (С м)Mg(OH) 2 равна 1,1 10 -4 моль/л. Записать выражение для ПР и вычислить его величину.

Решение: В насыщенном раствореMg(OH) 2 устанавливается равновесие между осадком и растворомMg(OH) 2 ↔Mg 2+ +2OH - , для которого выражение ПР имеет вид ПР = 2 . Зная концентрации ионов, можно найти его численное значение. Учитывая полную диссоциацию

Mg(OH) 2, концентрация его насыщенного раствора С м = = 1,110 -4 моль/л, а = 2 = 2,210 -4 моль/л. Следовательно, ПР= 2 =1,1. 10 -4 (2,2 10 -4) 2 = 5,3. 10 -12 .

Задача 6. Вычислить концентрацию насыщенного раствора и ПР хромата серебра, если в 0,5 л воды растворяется 0,011 г соли.

Решение: Для определения молярной концентрации насыщенного раствораAg 2 CrO 4 воспользуемся формулойC M = , гдеm - масса растворенного вещества (г), М- молярная масса (г/моль),V - объем раствора (л). М(Ag 2 CrO 4 ) =332 г/моль. См =9,48 . 10 -5 моль/л. Растворение хромата серебра (I) сопровождается полной (=1) диссоциацией соли:Ag 2 CrO 4 ↔ 2Ag + +CrO 4 2- , ПР= 2 , где = С м = 9,48 . 10 -5 моль/л, а = 2 =1,89610 -4 .

Таким образом ПР = (1,89610 -4) 2 (9,4810 -5) = 3,410 -12 .

Задача 7 . Можно ли приготовить растворы соли СаСО 3 с концентрациями СаСО 3 С 1 =10 -2 М и С 2 = 10 -6 М, если ПР СаСО 3 = 3,810 -9 .

Решение: Зная величину ПР, можно рассчитать концентрацию

насыщенного раствора соли и, сравнив ее с предлагаемыми

концентрациями, сделать вывод о возможности или невозможности приготовления растворов. Растворение карбоната кальция протекает по схеме CaCO 3 ↔Ca 2+ +CO 3 2- В данном уравненииn = m = 1, тогда

=
≈ 6,2 10 -5 моль/л,

С 1 > С м – раствор приготовить нельзя, так как будет выпадать осадок;

С 2 < С м – раствор приготовить можно.

Реакции ионного обмена

Для растворов электролитов характерны реакции ионного обмена. Обязательным условием протекания таких реакций практически до конца является удаление из раствора тех или иных ионов вследствие:

1) образования осадка

FeSO 4 + 2 NaOH  Fe(OH) 2  + Na 2 SO 4 - молекулярное уравнение (МУ)

Fe 2+ +SO 4 2- +2Na + +2OH - Fe(OH) 2 +2Na + +SO 4 2- ионно-молекулярное уравнение (ИМУ).

Fe 2+ +2OH -  Fe(OH) 2  (ПР Fe (OH) 2 = 4,810 -16) – краткое ионно-молекулярное уравнение образования осадка;

2) выделение газа

Na 2 CO 3 + 2H 2 SO 4  H 2 CO 3 + 2NaHSO 4 (МУ)

2Na + +CO 3 2- + 2H + + 2HSO 4 -  H 2 C0 3 + 2Na + + 2HSO 4 - (ИМУ)

2H + + CO 3 2-  H 2 C0 3  H 2 O + C0 2  - ионно - молекулярное ур-е

образования летучего соединения.

3) образование слабых электролитов

а) простые вещества:

2KCN + H 2 SO 4 2HCN + K 2 SO 4 (МУ)

2K + + 2CN - + 2H + +SO 4 2-  2HCN + 2K + +SO 4 2- (ИМУ)

CN - +H + HCN(К д HCN = 7,8 10 -10) –ионно-молекулярное ур-е образования слабого электролитаHCN.

б) комплексные соединения:

ZnCl 2 + 4NH 3 Cl 2 (МУ)

Zn 2+ + 2Cl - +4NH 3  2+ + 2Cl - -(ИМУ)

Zn 2+ +4NH 3  2+ - краткое ионно-молекулярное уравнение образования комплексного катиона.

Встречаются процессы, при которых слабые электролиты или малорастворимые соединения входят в число исходных веществ и продуктов реакции. Равновесие в этом случае смещается в сторону образования веществ, имеющих наименьшую константу диссоциации или в сторону образования менее растворимого вещества:

А) NH 4 OH + HCl  NH 4 Cl + H 2 O (МУ)

NH 4 OH + H + + Cl -  NH 4 + + Cl - + H 2 O

NH 4 OH + H +  NH 4 + + H 2 O (ИМУ)

К д ( NH 4 OH) =1,8 10 -5 > К д ( H 2 O) =1,810 -16 .

Равновесие сдвинуто в сторону образования молекул воды.

Б) AgCl + NaI AgI + NaCl (МУ)

AgCl + Na + +I - AgI+ Na + +Cl -

AgCl + I - AgI + Cl - (ИМУ)

ПР AgCl =1,7810 -10 > ПР AgI =8,310 -17 .

Равновесие сдвинуто в сторону образования осадка AgI.

В) Могут встречаться процессы, в уравнениях которых есть и малорастворимое соединение и слабый электролит

MnS + 2HCl  MnCl 2 + H 2 S (МУ)

MnS + 2H + +2Cl -  Mn 2+ + 2Cl - + H 2 S

MnS + 2 H +  Mn 2+ + H 2 S (ИМУ)

ПР MnS =2,510 -10 ; =
=1,58.10 -5 моль/л

K д H 2 S = K 1 K 2 = 610 -22 ; =
=5,4.10 -8 моль/л

Связывание ионов S 2- в молекулыH 2 Sпроисходит полнее, чем вMnS, поэтому реакция протекает в прямом направлении, в сторону образованияH 2 S

Гидролиз солей

Гидролиз является результатом поляризационного взаимодействия ионов соли с их гидратной оболочкой. Гидролиз - это обменная реакция в растворе между молекулами воды и ионами соли. В результате гидролиза, благодаря образованию слабого электролита (слабой кислоты или слабого основания), изменяется ионное равновесие Н 2 О⇄Н + + ОН - из-за связывания Н + или ОН - и изменяется рН-среды. Гидролизу подвергаются соли, в состав которых входят ионы слабой кислоты или слабого основания. Соли, образованные ионами сильной кислоты и сильного основания, гидролизу не подвергаются (NaCl,Na 2 SO 4). Продуктами гидролиза могут быть слабые электролиты, малодиссоциирующие, труднорастворимые и летучие вещества. Гидролиз - стадийная реакция, в случае многозарядного иона число стадий равно его заряду. Гидролизу покатиону подвергаются соли, образованные анионами сильной кислоты и катионами слабого основания. Например, к слабым основаниям относятся гидроксидыp - иd -металлов (К д 10 -4), а также гидроксид аммония.

Хлорид цинка - соль, образованная слабым основанием Zn(OH) 2 и сильной кислотой HCl. Катион цинка имеет заряд 2+, поэтому гидролиз будет проходить в две ступени:

Zn 2+ + HOH ↔ ZnOH + + H + I ступень

ZnOH + +HOH↔ Zn(OH) 2 +H + IIступень

В результате этого взаимодействия возникает избыток ионов Н + ([Н + ]  [ОН - ]) , раствор подкисляется (рН<7).

Гидролиз по аниону . Данный тип гидролиза характерен для солей, образованных анионами слабой кислоты (К д 10 -3) и катионами сильного основания (K д >10 -3). Рассмотрим гидролиз карбоната калия - соли, образованной слабой угольной кислотойH 2 CO 3 (K д I = 4,5. 10 -7) и сильным основаниемKOH, карбоксо-анион имеет заряд (2-). Гидролиз протекает в две ступени:

CO 3 2- +H 2 O↔HCO 3 - +OH - Iступень

HCO 3 - +H 2 O↔H 2 CO 3 +OH - IIступень

В этом случае высвобождаются ионы ОН - ([Н + ]  [ОН - ]) - раствор подщелачивается (рН >7).

Необратимый гидролиз . Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются по катиону и аниону. Результат гидролиза будет зависить от значения К д основания и кислоты. Рассмотрим гидролиз фторида аммония - соли, образованной слабым

основанием NH 4 OH (К д =1,8 . 10 -5) и слабой кислотой HF (К д = 6,8 . 10 -4):

NH 4 F + HOH  NH 4 OH + HF

В этом случае К д ( NH 4 OH)  К д ( HF) , следовательно, гидролиз (в основном) пойдет по катиону и реакция среды будет слабокислой.

На уроке 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.

Тема: Химическая связь. Электролитическая диссоциация

Урок: Условия протекания реакций ионного обмена до конца

Если попробовать провести реакцию взаимодействия гидроксида натрия с хлоридом калия, то реакция не произойдет. В реакции обмен ионами происходит, только продукты не образуются. Рассмотрим причины этого. Образующиеся в результате взаимного притяжения вещества, могут диссоциировать.

1. Реакции, ионного обмена, идущие с образованием осадка.

Ранее были рассмотрены уравнения реакций, в результате которых образовывался осадок.

Все эти реакции относились к реакциям ионного обмена. Можно сделать вывод, что одним из условий протекания реакции ионного обмена до конца является образование осадка.

BaCl 2 + Na 2 CO 3 → BaCO 3 ↓ + 2NaCl.

Ba 2+ +2Cl - + 2Na + + CO 3 2- →BaCO 3 ↓ + 2Na + +2Cl - полное ионное уравнение

Ba 2+ + CO 3 2- → BaCO 3 ↓ сокращенное ионное уравнение.

Запишем еще одно уравнение реакции, приводящее к образованию осадка.

СuSO 4 + 2NaОН→ Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Сu 2+ + SO 4 2- +2Na + + 2ОН - → Cu(OH) 2 ↓ + 2Na + + SO 4 2- полное ионное уравнение

Сu 2+ + 2ОН - → Cu(OH) 2 ↓ сокращенное ионное уравнение.

Вывод: реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате получается осадок.

Рис. 1. Реакция нейтрализации ()

Рассмотрим реакцию нейтрализации гидроксида натрия с соляной кислотой.

NaOH + HCl → NaCl+ H 2 O

Na + + OH - + H + + Cl - →Na + + Cl - + H 2 O полное ионное уравнение

OH - + H + → H 2 O сокращенное ионное уравнение

Эта реакция протекает до конца, потому что в результате получается малодиссоциирующее вещество - вода.

Вывод: реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате получается малодиссоциирующее вещество.

Вы знаете, что карбонат кальция хорошо взаимодействует с соляной кислотой.

СаCO 3 +2HCl → СaCl 2 + H 2 O + CO 2

СаCO 3 +2H + + 2Cl - → Са 2+ +2Cl - + H 2 O + CO 2 полное ионное уравнение

2H + + СаCO 3 → Са 2+ + H 2 O + CO 2 сокращенное ионное уравнение.

В результате этой реакции получается углекислый газ, которой образуется при разложении слабой угольной кислоты. Обратите внимание, что карбонат кальция - это нерастворимое вещество, на ионы не распадается. В полном ионном уравнении записываем в виде ионов только хлороводород и хлорид кальция. Остальные формулы остаются без изменения, так как эти вещества не подвергаются .

Вывод: реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате её получается газ.

На этом уроке вы рассмотрели условия протекания реакций ионного обмена до конца. Реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате получается осадок, малодиссоциирующее вещество или газ.

1. Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. М.: Просвещение. 2009 г.119с.:ил.

2. Попель П.П.Химия:8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений/П.П. Попель, Л.С.Кривля. -К.: ИЦ «Академия»,2008.-240 с.: ил.

3. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. Учебник. Издательство: Дрофа.:2001. 224с.

1. №№ 3,4,5 (с.22) Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. М.: Просвещение. 2009 г.119с.:ил.

2. Что наблюдаете при изготовлении теста, когда к соде добавляете уксус? Напишите уравнение реакции.

3. Почему в чайнике образуется накипь? Как её удалить? Напишите уравнения реакций.

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.

5. Помните!

Р - растворимое вещество;

М - малорастворимое вещество;

ТР - таблица растворимости.

Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)

в молекулярном, полном и кратком ионном виде

Примеры составления реакций ионного обмена

1. Если в результате реакции выделяется малодиссоциирующее (мд) вещество – вода.

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

2. Если в результате реакции выделяется нерастворимое в воде вещество.

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.

3. Если в результате реакции выделяется газообразное вещество.

ВЫПОЛНИТЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ "РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА"

Задание №1.
Определите, может ли осуществляться взаимодействие между растворами следующих веществ, записать реакциив молекулярном,полном, кратком ионном виде:
гидроксид калия и хлорид аммония.

Решение

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

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

так как NH4 OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH3 уравнение РИО примет окончательный вид

KOH (p) + NH4 Cl (p) = KCl (p) + NH3 + H2 O

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

K+ + OH- + NH4 + + Cl- = K+ + Cl- + NH3 + H2 O

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

OH - + NH4 + = NH3 + H2 O

Делаем вывод:
Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH3 ) и малодиссоциирующее вещество вода (H2 O).

Задание №2

Дана схема:

2H + + CO3 2- = H 2 O + CO 2

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 CO 3 2- .

Например, кислота - H 3 PO 4 (p) и соль -K 2 CO 3 (p).

Составляем молекулярное уравнение РИО:

2H 3 PO 4 (p) +3 K 2 CO 3 (p) -> 2K 3 PO 4 (p) + 3H 2 CO 3 (p)

так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO 2 и воду H 2 O, уравнение примет окончательный вид:

2H 3 PO 4 (p) +3 K 2 CO 3 (p) -> 2K 3 PO 4 (p) + 3CO 2 + 3H 2 O

Составляем полное ионное уравнение РИО:

6H + +2PO 4 3- + 6K + + 3CO 3 2- -> 6K + + 2PO 4 3- + 3CO 2 + 3H 2 O

Составляем краткое ионное уравнение РИО:

6H + +3CO 3 2- = 3CO 2 + 3H 2 O

2H + +CO 3 2- = CO 2 + H 2 O

Делаем вывод:

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)

3Na 2 O (нэ) + 2H 3 PO 4 (р) -> 2Na 3 PO 4 (р) + 3H 2 O (мд)

где нэ - неэлектролит, на ионы не диссоциирует,
мд - малодиссоциирующее вещество, на ионы не раскладываем, вода - признак необратимости реакции

2. Составляем полное ионное уравнение:

3Na 2 O + 6H + + 2PO 4 3- -> 6Na + + 2PO4 3- + 3H 2 O

3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение:

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

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

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задание №1

Взаимодействие карбоната натрия и серной кислоты

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

Задание №2

ZnF 2 + Ca(OH) 2 ->
K 2 S + H 3 PO 4 ->

Задание №3

Посмотрите следующий эксперимент

Осаждение сульфата бария

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:

Hg(NO 3 ) 2 + Na 2 S ->
K 2 SO 3 + HCl ->

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