При съставянето на йонни уравнения трябва да се ръководи от факта, че формулите на слабо дисоцииращи, неразтворими и газообразни вещества са написани в молекулярна форма. Ако дадено вещество се утаи, тогава, както вече знаете, до формулата му се поставя стрелка, сочеща надолу (↓), а ако по време на реакцията се отделя газообразно вещество, до формулата му се поставя стрелка нагоре ().

Например, ако разтвор на бариев хлорид BaCl 2 се добави към разтвор на натриев сулфат Na 2 SO 4 (фиг. 132), тогава в резултат на реакцията се образува бяла утайка от бариев сулфат BaSO 4. Пишем уравнението на молекулярната реакция:

Ориз. 132.
Реакция между натриев сулфат и бариев хлорид

Пренаписваме това уравнение, изобразявайки силните електролити като йони, а тези, които напускат реакционната сфера, като молекули:

Така записахме пълното уравнение на йонната реакция. Ако изключим идентични йони от двете части на уравнението, т.е. йони, които не участват в реакцията (2Na + и 2Cl - в лявата и десни частиуравнение), тогава получаваме намаленото йонно уравнение на реакцията:

Това уравнение показва, че същността на реакцията се свежда до взаимодействието на бариеви йони Ba 2+ и сулфатни йони, в резултат на което се образува BaSO 4 утайка. В този случай няма никакво значение кои електролити включват тези йони преди реакцията. Подобно взаимодействие може да се наблюдава и между K 2 SO 4 и Ba(NO 3) 2, H 2 SO 4 и BaCl 2 .

Лабораторен опит No17
Взаимодействие на разтвори на натриев хлорид и сребърен нитрат

Към 1 ml разтвор на натриев хлорид в епруветка добавете с пипета няколко капки разтвор на сребърен нитрат. Какво гледате? Запишете молекулярните и йонните уравнения на реакцията. Съгласно съкратеното йонно уравнение предложете няколко варианта за провеждане на такава реакция с други електролити. Запишете молекулярните уравнения на извършените реакции.

По този начин съкратените йонни уравнения са уравнения в общ изглед, които характеризират същността на химичната реакция и показват кои йони реагират и кое вещество се образува в резултат на това.

Ориз. 133.
Взаимодействие азотна киселинаи натриев хидроксид

Ако се добави излишък от разтвор на азотна киселина (фиг. 133) към разтвор на натриев хидроксид, оцветен в червено от фенолфталеин, тогава разтворът ще се обезцвети, което ще служи като сигнал за химическа реакция:

NaOH + HNO 3 \u003d NaNO 3 + H 2 O.

Пълното йонно уравнение за тази реакция е:

Na + + OH - + H + + NO 3 = Na + + NO - 3 + H 2 O.

Но тъй като йоните Na + и NO - 3 в разтвора остават непроменени, те не могат да бъдат написани и в крайна сметка съкратеното уравнение на йонната реакция се записва, както следва:

H + + OH - \u003d H 2 O.

Това показва, че взаимодействието на силна киселина и алкали се свежда до взаимодействието на Н + йони и ОН - йони, в резултат на което се образува ниско дисоцииращо вещество - вода.

Такава реакция на обмен може да възникне не само между киселини и основи, но и между киселини и неразтворими основи. Например, ако получите синя утайка от неразтворим меден (II) хидроксид чрез взаимодействие на меден (II) сулфат с основа (фиг. 134):

и след това разделете получената утайка на три части и добавете разтвор на сярна киселина към утайката в първата епруветка, солна киселина към утайката във втората епруветка и разтвор на азотна киселина към утайката в третата епруветка , тогава утайката ще се разтвори и в трите епруветки (фиг. 135) .

Ориз. 135.
Взаимодействието на меден (II) хидроксид с киселини:
а - сярна; b - сол; в - азот

Това ще означава, че във всички случаи химическа реакция, чиято същност се отразява с помощта на същото йонно уравнение.

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

За да проверите това, запишете молекулярните, пълните и съкратените йонни уравнения на горните реакции.

Лабораторен опит No18
Получаване на неразтворим хидроксид и взаимодействието му с киселини

Налейте 1 ml разтвор на железен (III) хлорид или сулфат в три епруветки. Налейте 1 ml алкален разтвор във всяка епруветка. Какво гледате? След това добавете разтвори на сярна, азотна и солна киселина съответно в епруветките, докато утайката изчезне. Запишете молекулярните и йонните уравнения на реакцията.

Предложете няколко варианта за провеждане на такава реакция с други електролити. Запишете молекулните уравнения за предложените реакции.

Помислете за йонни реакции, които протичат с образуването на газ.

Налейте по 2 ml разтвори на натриев карбонат и калиев карбонат в две епруветки. След това в първата се налива солна киселина, а във втората - разтвор на азотна киселина (фиг. 136). И в двата случая ще забележим характерно "кипене" поради отделения въглероден диоксид.

Ориз. 136.
Взаимодействие на разтворими карбонати:
а - в солна киселина; b - с азотна киселина

Нека напишем уравненията на молекулярната и йонна реакция за първия случай:

Реакциите, протичащи в електролитни разтвори, се записват с помощта на йонни уравнения. Тези реакции се наричат ​​йонообменни реакции, тъй като електролитите обменят своите йони в разтвор. Така могат да се направят два извода.

Ключови думи и фрази

1. Молекулни и йонни уравнения на реакциите.
2. Йонообменни реакции.
3. Реакции на неутрализация.

Работа с компютър

1. Вижте електронното приложение. Проучете материала от урока и изпълнете предложените задачи.
2. Търсене онлайн имейл адреси, които могат да служат като допълнителни източници, които разкриват съдържанието на ключовите думи и фрази на параграфа. Предложете на учителя своята помощ при подготовката на нов урок - направете съобщение на ключови думии фрази в следващия параграф.

Въпроси и задачи

Тъй като електролитите в разтвора са под формата на йони, реакциите между разтвори на соли, основи и киселини са реакции между йони, т.е. йонни реакции.Някои от йоните, участващи в реакцията, водят до образуването на нови вещества (слабо дисоцииращи вещества, утайки, газове, вода), докато други йони, присъстващи в разтвора, не дават нови вещества, а остават в разтвора. . За да се покаже взаимодействието на кои йони води до образуването на нови вещества, са съставени молекулни, пълни и кратки йонни уравнения.

AT молекулярни уравненияВсички вещества са представени като молекули. Пълни йонни уравненияпоказва целия списък от йони, присъстващи в разтвора по време на дадена реакция. Кратки йонни уравнениясе състоят само от онези йони, взаимодействието между които води до образуването на нови вещества (леко дисоцииращи вещества, утаяване, газове, вода).

При съставянето на йонни реакции трябва да се помни, че веществата са леко дисоциирани (слаби електролити), слабо - и умерено разтворими (утаяване - “ з”, “М”, вижте приложение‚ таблица 4) и газообразни се записват под формата на молекули. Силните електролити, почти напълно дисоциирани, са под формата на йони. Знакът "↓" след формулата на веществото показва, че това вещество се отстранява от реакционната сфера под формата на утайка, а знакът "" показва отстраняването на вещество под формата на газ.

Процедурата за съставяне на йонни уравнения от известни молекулни уравненияпомислете за примера на реакцията между разтвори на Na 2 CO 3 и HCl.

1. Уравнението на реакцията е написано в молекулярна форма:

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 CO 3

2. Уравнението се пренаписва в йонна форма, докато добре дисоцииращите вещества се записват под формата на йони, а слабо дисоцииращите вещества (включително вода), газове или трудно разтворими вещества се записват под формата на молекули. Коефициентът преди формулата на веществото в молекулното уравнение се отнася еднакво за всеки от йоните, които изграждат веществото, и следователно се изважда в йонното уравнение преди йона:

2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=>2Na + + 2Cl - + CO 2 + H 2 O

3. От двете части на равенството се изключват (редуцират) йони, които се срещат в лявата и дясната част (подчертани със съответните тирета):

2 Na++ CO 3 2- + 2H + + 2Cl-<=> 2Na+ + 2Cl-+ CO 2 + H 2 O

4. Йонното уравнение се записва в окончателния му вид (кратко йонно уравнение):

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

Ако в хода на реакцията се образуват и/или слабо дисоциирани, и/или слабо разтворими, и/или газообразни веществаи/или вода и такива съединения липсват в изходните материали, тогава реакцията ще бъде практически необратима (→) и за нея може да се състави молекулно, пълно и кратко йонно уравнение. Ако такива вещества съществуват както в реагентите, така и в продуктите, тогава реакцията ще бъде обратима (<=>):

молекулярно уравнение: CaCO 3 + 2HCl<=>CaCl2 + H2O + CO2

Пълно йонно уравнение: CaCO 3 + 2H + + 2Cl -<=>Ca 2+ + 2Cl - + H 2 O + CO 2

Когато всяка силна киселина се неутрализира с която и да е силна основа, се отделя около топлина за всеки образуван мол вода:

Това предполага, че подобни реакции се свеждат до един процес. Ще получим уравнението на този процес, ако разгледаме по-подробно една от горните реакции, например първата. Пренаписваме уравнението му, записвайки силните електролити в йонна форма, тъй като те съществуват в разтвор под формата на йони, и слабите електролити в молекулярна форма, тъй като те са в разтвор главно под формата на молекули (водата е много слаб електролит, вижте § 90):

Като се има предвид полученото уравнение, виждаме, че по време на реакцията йоните и не са се променили. Затова пренаписваме уравнението отново, като изключваме тези йони от двете страни на уравнението. Получаваме:

По този начин реакциите на неутрализация на всяка силна киселина с всяка силна основа се свеждат до същия процес - до образуването на водни молекули от водородни йони и хидроксидни йони. Ясно е, че топлинните ефекти на тези реакции също трябва да бъдат еднакви.

Строго погледнато, реакцията на образуване на вода от йони е обратима, което може да се изрази с уравнението

Въпреки това, както ще видим по-долу, водата е много слаб електролит и се дисоциира само в незначителна степен. С други думи, равновесието между водните молекули и йоните е силно изместено към образуването на молекули. Следователно на практика реакцията на неутрализация на силна киселина със силна основа протича докрай.

При смесване на разтвор на всяка сребърна сол със солна киселина или с разтвор на някоя от нейните соли винаги се образува характерна бяла сиренеста утайка от сребърен хлорид:

Подобни реакции също се свеждат до един процес. За да получим неговото йонно-молекулно уравнение, ние пренаписваме, например, уравнението на първата реакция, записвайки силните електролити, както в предишния пример, в йонна форма и веществото в утайката в молекулярна форма:

Както може да се види, йоните и не претърпяват промени по време на реакцията. Затова ги елиминираме и пренаписваме уравнението отново:

Това е йонно-молекулярното уравнение на разглеждания процес.

Тук също трябва да се има предвид, че утайката от сребърен хлорид е в равновесие с йони и в разтвор, така че процесът, изразен с последното уравнение, е обратим:

Въпреки това, поради ниската разтворимост на сребърния хлорид, това равновесие е много силно изместено надясно. Следователно можем да предположим, че реакцията на образуване от йони практически приключва.

Образуването на утайка винаги ще се наблюдава, когато йони и са в значителна концентрация в един разтвор. Следователно, с помощта на сребърни йони е възможно да се открие наличието на йони в разтвор и, обратно, с помощта на хлоридни йони, наличието на сребърни йони; йонът може да служи като реагент за йон, а йонът като реагент за йон.

В бъдеще ще използваме широко йонно-молекулярната форма за писане на уравненията на реакциите, включващи електролити.

За да съставите йонно-молекулярни уравнения, трябва да знаете кои соли са разтворими във вода и кои са практически неразтворими. основни характеристикиразтворимостта във вода на най-важните соли е дадена в табл. петнадесет.

Таблица 15. Разтворимост на най-важните соли във вода

Йонно-молекулярните уравнения помагат да се разберат характеристиките на реакциите между електролитите. Помислете за пример за няколко реакции, включващи слаби киселини и основи.

Както вече беше споменато, неутрализирането на всяка силна киселина от всяка силна основа е придружено от същия термичен ефект, тъй като се свежда до същия процес - образуването на водни молекули от водородни йони и хидроксидни йони.

Въпреки това, когато силна киселина се неутрализира със слаба основа, слаба киселина със силна или слаба основа, топлинните ефекти са различни. Нека напишем йонно-молекулярните уравнения за такива реакции.

Неутрализиране на слаба киселина (оцетна киселина) със силна основа (натриев хидроксид):

Тук силните електролити са натриев хидроксид и получената сол, а слабите са киселина и вода:

Както може да се види, само натриевите йони не претърпяват промени по време на реакцията. Следователно йонно-молекулярното уравнение има формата:

Неутрализиране на силна киселина (азотна киселина) със слаба основа (амониев хидроксид):

Тук под формата на йони трябва да напишем киселината и получената сол, а под формата на молекули - амониев хидроксид и вода:

Йоните не претърпяват промени. Пропускайки ги, получаваме йонно-молекулярното уравнение:

Неутрализиране на слаба киселина (оцетна киселина) със слаба основа (амониев хидроксид):

В тази реакция всички вещества, с изключение на получените слаби електролити. Следователно йонно-молекулярната форма на уравнението има формата:

Сравнявайки получените йонно-молекулни уравнения, виждаме, че всички те са различни. Следователно е ясно, че топлините на разглежданите реакции не са еднакви.

Както вече споменахме, реакциите на неутрализация силни киселини силни основи, по време на който водородните йони и хидроксидните йони се комбинират във водна молекула, протичат почти до края. Реакциите на неутрализация, от друга страна, при които поне едно от изходните вещества е слаб електролит и в които молекули на слабо свързани вещества присъстват не само от дясната, но и от лявата страна на йонно-молекулярното уравнение, не продължавайте до края.

Те достигат състояние на равновесие, в което солта съществува съвместно с киселината и основата, от които е получена. Следователно е по-правилно уравненията на такива реакции да се напишат като обратими реакции.

Тема: химическа връзка. Електролитна дисоциация

Урок: Писане на уравнения за йонообменни реакции

Нека съставим уравнение за реакцията между железен (III) хидроксид и азотна киселина.

Fe(OH) 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

(Железният (III) хидроксид е неразтворима основа, поради което не се излага. Водата е слабо дисоциирано вещество, практически не се дисоциира на йони в разтвор.)

Fe(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Fe 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

Зачеркнете същия брой нитратни аниони отляво и отдясно, напишете съкратеното йонно уравнение:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Тази реакция протича докрай, т.к образува се слабо дисоциирано вещество - вода.

Нека напишем уравнение за реакцията между натриев карбонат и магнезиев нитрат.

Na 2 CO 3 + Mg (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Записваме това уравнение в йонна форма:

(Магнезиевият карбонат е неразтворим във вода и следователно не се разпада на йони.)

2Na + + CO 3 2- + Mg 2+ + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + MgCO 3 ↓

Зачертаваме същия брой нитратни аниони и натриеви катиони отляво и отдясно, пишем съкратеното йонно уравнение:

CO 3 2- + Mg 2+ \u003d MgCO 3 ↓

Тази реакция протича докрай, т.к образува се утайка - магнезиев карбонат.

Нека напишем уравнение за реакцията между натриев карбонат и азотна киселина.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 \u003d 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Въглеродният диоксид и водата са продукти на разлагането на получената слаба въглена киселина.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + CO 2 + H 2 O

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

Тази реакция протича докрай, т.к в резултат на това се отделя газ и се образува вода.

Нека съставим две уравнения на молекулни реакции, които съответстват на следното редуцирано йонно уравнение: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Съкратеното йонно уравнение показва същността на йонообменната реакция. В този случай можем да кажем, че за да се получи калциев карбонат, е необходимо първото вещество да съдържа калциеви катиони, а второто да съдържа карбонатни аниони. Нека съставим молекулните уравнения на реакциите, които отговарят на това условие:

CaCl 2 + K 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Оржековски П.А. Химия: 9. клас: учеб. за общ инст. / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: AST: Астрел, 2007. (§17)

2. Оржековски П.А. Химия: 9. клас: учебник за общообразовател. инст. / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М .: Астрел, 2013. (§ 9)

3. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учебник. за 9 клетки. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фелдман. - М .: Образование, АО "Московски учебници", 2009 г.

4. Хомченко И.Д. Сборник от задачи и упражнения по химия за гимназия. - М .: РИА "Нова вълна": Издател Умеренков, 2008 г.

5. Енциклопедия за деца. Том 17. Химия / Глава. изд. В.А. Володин, водещ. научен изд. И. Леенсън. - М.: Аванта +, 2003.

Допълнителни уеб ресурси

1. Единична колекцияцифрови образователни ресурси (видео преживявания по темата): ().

2. Електронна версия на списание "Химия и живот": ().

Домашна работа

1. Маркирайте в таблицата със знак плюс двойки вещества, между които са възможни йонообменни реакции, отивайки до края. Напишете уравнения на реакцията в молекулярна, пълна и намалена йонна форма.

Реактивни вещества	К2 CO3		AgNO3	FeCl3	HNO3
CuCl2

2. с. 67 No 10,13 от П.А. Оржековски "Химия: 9 клас" / P.A. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013.

11. Електролитна дисоциация. Йонни уравненияреакции

11.5. Уравнения на йонни реакции

Тъй като електролитите се разлагат на йони във водни разтвори, може да се твърди, че реакциите във водни електролитни разтвори са реакции между йони. Такива реакции могат да протичат както с промяна в степента на окисление на атомите:

Fe 0   + 2 H + 1 Cl \u003d Fe + 2 Cl 2 + H 0 2

и без промяна:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

В общия случай реакциите между йони в разтвори се наричат ​​йонни, а ако са обменни, тогава йонообменни реакции. Йонообменните реакции протичат само когато се образуват вещества, които напускат реакционната сфера под формата на: а) слаб електролит (например вода, оцетна киселина); б) газ (CO 2, SO 2 ); в) трудно разтворимо вещество (утайка). Формулите на слабо разтворимите вещества се определят съгласно таблицата за разтворимост (AgCl, BaSO 4, H 2 SiO 3, Mg (OH) 2, Cu (OH) 2 и др.). Формулите за газовете и слабите електролити трябва да се запомнят. Имайте предвид, че слабите електролити могат да бъдат силно разтворими във вода: например CH 3 COOH, H 3 PO 4, HNO 2.

Същността на йонообменните реакции отразява уравнения на йонни реакции, които се получават от молекулярни уравнения, предмет на следните правила:

1) под формата на йони, формулите на слаби електролити, неразтворими и слабо разтворими вещества, газове, оксиди, хидроаниони на слаби киселини (HS -, HSO 3 -, HCO 3 -, H 2 PO 4 -, HPO 4 2 - ) не се записват; изключение прави HSO йонът 4 - в разреден разтвор); хидроксокации на слаби основи (MgOH +, CuOH +); комплексни йони ( 3− , 2− , 2−);

2) под формата на йони са представени формули на силни киселини, основи, водоразтворими соли. Формулата Ca(OH) 2 се представя като йони, ако се използва варовита вода, но не и като йони, ако варното мляко съдържа неразтворими частици Ca(OH) 2.

Има пълни йонни и съкратени (кратки) уравнения на йонни реакции. В редуцираното йонно уравнение липсват йоните, представени в двете страни на пълното йонно уравнение. Примери за писане на молекулярни, пълни йонни и намалени йонни уравнения:

• NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 - молекулярно,

Na + + HCO 3 - + H + + Cl - \u003d Na + + Cl - + H 2 O + CO 2   - пълен йонен,

HCO 3 − + H + = H 2 O + CO 2   - съкратено йонен;

• BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KCl - молекулярно,

Ba 2 + + 2 Cl - + 2 K + + SO 4 2 - = BaSO 4   ↓ + 2 K + + 2 Cl - - пълен йонен,

Ba 2 + + SO 4 2 - = BaSO 4   ↓ - съкратено йонен.

Понякога пълните йонни и намалените йонни уравнения са еднакви:

Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O

Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2 - = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O,

а за някои реакции йонното уравнение изобщо не може да бъде написано:

3Mg(OH) 2 + 3H 3 PO 4 = Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 6H 2 O

Пример 11.5. Посочете двойка йони, които могат да присъстват в пълното йонно-молекулно уравнение, ако то съответства на намалено йонно-молекулно уравнение

Ca 2 + + SO 4 2 - \u003d CaSO 4.

1) SO 3 2 − и H + ; 3) CO 3 2 - и K + 2) HCO 3 - и K +; 4) Cl - и Pb 2+.

Решение. Верният отговор е 2):

Ca 2 + + 2 HCO 3 - + 2 K + + SO 4 2 - = CaSO 4   ↓ + 2 HCO 3 - + 2 K + (Ca(HCO 3) 2 разтворим в сол) или Ca 2+ + SO 4 2 - = CaSO4.

За други случаи имаме:

1) CaSO 3 + 2H + + SO 4 2 - = CaSO 4 ↓ + H 2 O + SO 2;

3) CaCO 3 + 2K + + SO 4 2 - (реакцията не протича);

4) Ca 2+ + 2Cl - + PbSO 4 (реакцията не протича).

Отговор: 2).

Вещества (йони), които реагират помежду си във воден разтвор (т.е. взаимодействието между тях е придружено от образуване на утайка, газ или слаб електролит), не могат да съществуват едновременно във воден разтвор в значителни количества.

Таблица 11.2

Примери за двойки йони, които не съществуват заедно в значителни количества във воден разтвор

Пример 11.6. Посочете в тази серия: HSO 3 - , Na + , Cl - , CH 3 COO - , Zn 2+ - формули на йони, които не могат да присъстват в значителни количества: а) в кисела среда; б) в алкална среда.

Решение. а) В кисела среда, т.е. заедно с H + йони не могат да присъстват HSO 3 - и CH 3 COO - аниони, тъй като те реагират с водородни катиони, образувайки слаб електролит или газ:

CH 3 COO − + H + ⇄ CH 3 COOH

HSO 3 - + H + ⇄ H 2 O + SO 2

б) HSO 3 - и Zn 2+ йони не могат да присъстват в алкална среда, тъй като те реагират с хидроксидни йони, за да образуват или слаб електролит, или утайка:

HSO 3 - + OH - ⇄ H 2 O + SO 3 2 -

Zn 2+ + 2OH– = Zn(OH) 2 ↓.

Отговор: а) HSO 3 - и CH 3 COO -; б) HSO 3 - и Zn 2+.

Остатъците от киселинни соли на слаби киселини не могат да присъстват в значителни количества нито в кисела, нито в алкална среда, тъй като и в двата случая се образува слаб електролит.

Същото може да се каже и за остатъците от основни соли, съдържащи хидроксо група:

CuOH + + OH - \u003d Cu (OH) 2 ↓