Jonų mainų reakcijos – reakcijos į vandeniniai tirpalai tarp elektrolitų, teka nepakitus juos sudarančių elementų oksidacijos būsenoms

Būtina elektrolitų (druskų, rūgščių ir bazių) reakcijos sąlyga yra mažai disociuojančios medžiagos (vandens, silpnos rūgšties, amonio hidroksido), nuosėdų arba dujų susidarymas.

Apsvarstykite reakciją, kurios metu susidaro vanduo. Šios reakcijos apima visas reakcijas tarp bet kurios rūgšties ir bet kurios bazės. Pavyzdžiui, sąveika azoto rūgštis su kalio hidroksidu:

HNO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O (1)

Pradinės medžiagos, t.y. azoto rūgštis ir kalio hidroksidas, taip pat vienas iš produktų, būtent kalio nitratas, yra stiprūs elektrolitai, t.y. vandeniniame tirpale jie egzistuoja beveik vien tik jonų pavidalu. Gautas vanduo priklauso silpniems elektrolitams, t.y. praktiškai neskyla į jonus. Taigi galima tiksliau perrašyti aukščiau pateiktą lygtį, nurodant tikrąją medžiagų būseną vandeniniame tirpale, t.y. jonų pavidalu:

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O (2)

Kaip matyti iš (2) lygties, tiek prieš reakciją, tiek po jos tirpale yra NO 3 − ir K + jonų. Kitaip tariant, iš tikrųjų nitratų jonai ir kalio jonai niekaip nedalyvavo reakcijoje. Reakcija įvyko tik dėl H + ir OH − dalelių susijungimo į vandens molekules. Taigi, algebriškai sumažinus identiškus jonus (2) lygtyje:

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O

mes gausime:

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

Vadinamos (3) formos lygtys redukuotos joninės lygtys, formos (2) — pilnas jonines lygtis, ir (1) formos – molekulinės reakcijos lygtys.

Tiesą sakant, joninė reakcijos lygtis maksimaliai atspindi jos esmę, būtent tai, kas leidžia tęsti. Reikėtų pažymėti, kad daug skirtingų reakcijų gali atitikti vieną sumažintą joninę lygtį. Iš tiesų, jei, pavyzdžiui, imtume ne azoto, o druskos rūgštį, ir vietoj kalio hidroksido naudotume, tarkime, bario hidroksidą, gautume tokią molekulinės reakcijos lygtį:

2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

Vandenilio chlorido rūgštis, bario hidroksidas ir bario chloridas yra stiprūs elektrolitai, tai yra, tirpale jie yra daugiausia jonų pavidalu. Vanduo, kaip aptarta aukščiau, yra silpnas elektrolitas, tai yra, tirpale jis egzistuoja beveik vien tik molekulių pavidalu. Šiuo būdu, pilna joninė lygtisši reakcija atrodys taip:

2H + + 2Cl - + Ba 2+ + 2OH - = Ba 2+ + 2Cl - + 2H 2 O

Kairėje ir dešinėje sumažiname tuos pačius jonus ir gauname:

2H + + 2OH - = 2H 2 O

Padalinę kairę ir dešinę puses iš 2, gauname:

H + + OH - \u003d H 2 O,

Gauta redukuota joninė lygtis visiškai sutampa su redukuota jonine azoto rūgšties ir kalio hidroksido sąveikos lygtimi.

Sudarant jonines lygtis jonų pavidalu, rašomos tik formulės:

1) stiprios rūgštys(HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (stiprių rūgščių sąrašą reikia sužinoti!)

2) stiprios bazės (šarminių hidroksidų (ALH) ir šarminių žemės metalų (ALHM))

3) tirpios druskos

Molekuline forma formulės parašytos:

1) Vanduo H2O

2) Silpnos rūgštys (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (ir kitos, beveik visos organinės))

3) Silpnos bazės (NH 4 OH ir beveik visi metalų hidroksidai, išskyrus šarminius metalus ir šarminius žemės metalus

4) Mažai tirpios druskos (↓) („M“ arba „H“ tirpumo lentelėje).

5) Oksidai (ir kitos medžiagos, kurios nėra elektrolitai)

Pabandykime užrašyti lygtį tarp geležies (III) hidroksido ir sieros rūgšties. Molekuline forma jų sąveikos lygtis parašyta taip:

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

Geležies (III) hidroksidas atitinka tirpumo lentelės žymėjimą „H“, kuris mums nurodo apie jo netirpumą, t.y. joninėje lygtyje turi būti įrašyta visa, t.y. kaip Fe(OH)3. Sieros rūgštis tirpus ir priklauso stipriems elektrolitams, tai yra, tirpale jis daugiausia yra disocijuotoje būsenoje. Geležies (III) sulfatas, kaip ir beveik visos kitos druskos, yra stiprus elektrolitas, o kadangi jis tirpsta vandenyje, joninėje lygtyje jis turi būti rašomas kaip jonai. Atsižvelgdami į visa tai, kas išdėstyta aukščiau, gauname šios formos pilną joninę lygtį:

2Fe(OH)3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

Sumažinus sulfato jonus kairėje ir dešinėje, gauname:

2Fe(OH)3 + 6H+ = 2Fe 3+ + 6H2O

padalijus abi lygties puses iš 2, gauname redukuotą joninę lygtį:

Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O

Dabar pažiūrėkime į jonų mainų reakciją, dėl kurios susidaro nuosėdos. Pavyzdžiui, dviejų tirpių druskų sąveika:

Visos trys druskos – natrio karbonatas, kalcio chloridas, natrio chloridas ir kalcio karbonatas (taip, taip, ir jis) – yra stiprūs elektrolitai ir viskas, išskyrus kalcio karbonatą, tirpsta vandenyje, t.y. dalyvauja šioje reakcijoje jonų pavidalu:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

Šioje lygtyje sumažinę tuos pačius jonus kairėje ir dešinėje, gauname sutrumpintą joninį:

CO 3 2- + Ca 2+ \u003d CaCO 3 ↓

Paskutinė lygtis rodo natrio karbonato ir kalcio chlorido tirpalų sąveikos priežastį. Kalcio jonai ir karbonato jonai sujungiami į neutralias kalcio karbonato molekules, kurios, susijungusios viena su kita, sudaro mažus joninės struktūros CaCO 3 nuosėdų kristalus.

Pastaba svarbi išlaikęs egzaminą chemijoje Kad druskos1 reakcija su druska2 vyktų, be pagrindinių joninių reakcijų (dujų, nuosėdų ar vandens reakcijos produktuose) reikalavimų, tokioms reakcijoms keliamas dar vienas reikalavimas - pradinės druskos turi būti tirpus. Tai yra pvz. CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2 bet jokios reakcijosFeS – gali iškristi, nes. netirpios. Priežastis, kodėl reakcija nevyksta, yra vienos iš pradinių druskų netirpumas (CuS). O čia pvz. Na 2 CO 3 + CaCl 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaCl pajamas, nes kalcio karbonatas yra netirpus, o pradinės druskos yra tirpios. Tas pats pasakytina apie druskų sąveiką su bazėmis. Be pagrindinių reikalavimų jonų mainų reakcijoms vykti, norint, kad druska reaguotų su baze, būtinas jų abiejų tirpumas. Šiuo būdu: Cu(OH)2 + Na2S - neteka nesCu(OH) 2 yra netirpus, nors galimas produktasCuS būtų nuosėdos. Štai reakcija tarpNaOH irCu(NO 3) 2 teka, todėl abi pradinės medžiagos yra tirpios ir nusėdaCu(OH) 2: 2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3 Dėmesio! Jokiu būdu nepradėkite reikalavimo dėl pradinių medžiagų tirpumo daugiau nei reakcijose druska1 + druska2 ir druska + bazė. Pavyzdžiui, su rūgštimis šis reikalavimas nėra būtinas. Visų pirma, visi tirpios rūgštys puikiai reaguoja su visais karbonatais, įskaitant netirpius. Kitaip tariant: 1) Druska 1 + druska 2 - reakcija vyksta, jei pradinės druskos yra tirpios, o produktuose yra nuosėdų 2) Druska + metalo hidroksidas - reakcija vyksta, jei pradinės medžiagos yra tirpios, o produktuose yra narvelis arba amonio hidroksidas.

Panagrinėkime trečiąją jonų mainų reakcijų atsiradimo sąlygą – dujų susidarymą. Griežtai kalbant, tik dėl jonų mainų dujų susidarymas įmanomas tik retais atvejais, pavyzdžiui, susidarant dujiniam vandenilio sulfidui:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Daugeliu kitų atvejų dujos susidaro skaidant vieną iš jonų mainų reakcijos produktų. Pavyzdžiui, egzamino metu turite tiksliai žinoti, kad susidarius dujoms dėl nestabilumo suyra tokie produktai kaip H 2 CO 3, NH 4 OH ir H 2 SO 3:

H 2 CO 3 \u003d H 2 O + CO 2

NH 4 OH \u003d H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2

Kitaip tariant, jei dėl jonų mainų, anglies rūgšties, amonio hidroksidas arba sieros rūgštis, jonų mainų reakcija vyksta dėl to, kad susidaro dujinis produktas:

Užrašykime visų aukščiau išvardytų reakcijų, dėl kurių susidaro dujos, jonines lygtis. 1) Dėl reakcijos:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Jonine forma bus registruojamas kalio sulfidas ir kalio bromidas, nes. yra tirpios druskos, taip pat vandenilio bromido rūgštis, tk. reiškia stiprias rūgštis. Vandenilio sulfidas, kuris yra blogai tirpios ir blogai į jonus besiskiriančios dujos, bus parašytas molekuline forma:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br - \u003d 2K + + 2Br - + H 2 S

Sumažinę tuos pačius jonus, gauname:

S2- + 2H+ = H2S

2) Dėl lygties:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

Joninėje formoje Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 bus rašomos kaip labai tirpios druskos, o H 2 SO 4 – kaip stipri rūgštis. Vanduo yra mažai disociuojanti medžiaga, o CO 2 visai nėra elektrolitas, todėl jų formulės bus parašytos molekuline forma:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- \u003d 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

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

3) lygčiai:

NH 4 NO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O + NH 3

Vandens ir amoniako molekulės bus registruojamos kaip visuma, o NH 4 NO 3, KNO 3 ir KOH – jonine forma, nes visi nitratai yra labai tirpios druskos, o KOH yra šarminių metalų hidroksidas, t.y. tvirtas pagrindas:

NH 4 + + NO 3 - + K + + OH - = K + + NO 3 - + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH - \u003d H 2 O + NH 3

Dėl lygties:

Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + SO 2

Visa ir sutrumpinta lygtis atrodys taip:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + SO 2

Subalansuokite visą molekulinę lygtį. Prieš rašant joninę lygtį, pirminė molekulinė lygtis turi būti subalansuota. Norėdami tai padaryti, prieš junginius reikia išdėstyti atitinkamus koeficientus, kad kiekvieno elemento atomų skaičius kairėje būtų lygus jų skaičiui dešinėje lygties pusėje.

• Užrašykite kiekvieno elemento atomų skaičių abiejose lygties pusėse.
• Pridėkite koeficientus prieš elementus (išskyrus deguonį ir vandenilį), kad kiekvieno elemento atomų skaičius kairėje ir dešinėje lygties pusėse būtų vienodas.
• Subalansuokite vandenilio atomus.
• Subalansuokite deguonies atomus.
• Suskaičiuokite kiekvieno elemento atomų skaičių abiejose lygties pusėse ir įsitikinkite, kad jis yra vienodas.
• Pavyzdžiui, subalansavus lygtį Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni, gauname 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

Nustatykite kiekvienos reakcijoje dalyvaujančios medžiagos būseną. Dažnai tai galima spręsti pagal problemos būklę. Yra tam tikros taisyklės, padedančios nustatyti, kokioje būsenoje yra elementas ar ryšys.

Nustatykite, kurie junginiai tirpale disocijuoja (atsiskiria į katijonus ir anijonus). Disociacijos metu junginys skyla į teigiamus (katijonus) ir neigiamus (anijonus). Tada šie komponentai pateks į joninę cheminės reakcijos lygtį.

Apskaičiuokite kiekvieno disocijuoto jono krūvį. Tai darydami atminkite, kad metalai sudaro teigiamai įkrautus katijonus, o nemetalų atomai virsta neigiamais anijonais. Nustatykite elementų krūvius pagal periodinę lentelę. Taip pat būtina subalansuoti visus krūvius neutraliuose junginiuose.

Perrašykite lygtį taip, kad visi tirpūs junginiai būtų atskirti į atskirus jonus. Viskas, kas disocijuoja arba jonizuojasi (pvz., stiprios rūgštys), suskils į du atskirus jonus. Tokiu atveju medžiaga išliks ištirpusi ( rr). Patikrinkite, ar lygtis subalansuota.

• Kietosios medžiagos, skysčiai, dujos, silpnos rūgštys ir mažai tirpūs joniniai junginiai nepakeis savo būsenos ir neišsiskils į jonus. Palikite juos tokius, kokie yra.
• Molekuliniai junginiai tiesiog išsisklaidys tirpale, o jų būsena pasikeis į ištirpusią ( rr). Yra trys molekuliniai junginiai, kuris ne eiti į valstiją ( rr), tai yra CH 4( G), C 3 H 8 ( G) ir C 8 H 18 ( ir) .
• Nagrinėjamos reakcijos visą joninę lygtį galima parašyti tokia forma: 2Cr ( tv) + 3Ni 2+ ( rr) + 6Cl - ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 6Cl - ( rr) + 3Ni ( tv). Jei chloras nėra junginio dalis, jis skyla į atskirus atomus, todėl Cl jonų skaičių padauginame iš 6 abiejose lygties pusėse.

Atšaukite tuos pačius jonus kairėje ir dešinėje lygties pusėse. Galite išbraukti tik tuos jonus, kurie yra visiškai identiški abiejose lygties pusėse (turi vienodus krūvius, indeksus ir pan.). Perrašykite lygtį be šių jonų.

• Mūsų pavyzdyje abiejose lygties pusėse yra 6 Cl - jonai, kuriuos galima perbraukti. Taigi gauname trumpą joninę lygtį: 2Cr ( tv) + 3Ni 2+ ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 3Ni ( tv) .
• Patikrinkite rezultatą. Bendras kairiojo ir teisingos dalys joninė lygtis turi būti lygi.

Elektrolitų tirpaluose reakcijos vyksta tarp hidratuotų jonų, todėl jie ir vadinami joninės reakcijos. Jų kryptimi didelę reikšmę turi cheminio ryšio pobūdis ir stiprumas reakcijos produktuose. Paprastai keičiantis elektrolitų tirpalams susidaro junginys su stipresniu cheminiu ryšiu. Taigi, sąveikaujant bario chlorido BaCl 2 druskų ir kalio sulfato K 2 SO 4 tirpalams, keturių tipų hidratuoti jonai Ba 2 + (H 2 O) n, Cl - (H 2 O) m, K + (H) 2 O) bus mišinyje p, SO 2 -4 (H 2 O) q, tarp kurių vyks reakcija pagal lygtį:

BaCl 2 + K 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 KCl

Bario sulfatas nusodins nuosėdų pavidalu, kurių kristaluose cheminis ryšys tarp Ba 2+ ir SO 2- 4 jonų yra stipresnis nei ryšys su juos hidratuojančiomis vandens molekulėmis. Ryšys tarp K+ ir Cl - jonų tik šiek tiek viršija jų hidratacijos energijų sumą, todėl dėl šių jonų susidūrimo nuosėdos nesusidarys.

Todėl galima padaryti tokią išvadą. Kai sąveikauja tokie jonai, atsiranda mainų reakcijos, kurių jungimosi energija reakcijos produkte yra daug didesnė nei jų hidratacijos energijų suma.

Jonų mainų reakcijos apibūdinamos joninėmis lygtimis. Mažai tirpūs, lakūs ir šiek tiek disocijuoti junginiai užrašomi molekuline forma. Jei elektrolitų tirpalų sąveikos metu nesusidaro nė vienas iš nurodytų tipų junginių, tai reiškia, kad reakcijos praktiškai nevyksta.

Mažai tirpių junginių susidarymas

Pavyzdžiui, natrio karbonato ir bario chlorido sąveika molekulinės lygties forma parašyta taip:

Na 2 CO 3 + BaCl 2 \u003d BaCO 3 + 2NaCl arba tokia forma:

2Na + + CO 2- 3 + Ba 2+ + 2Cl - \u003d BaCO 3 + 2Na + + 2Cl -

Reagavo tik Ba 2+ ir CO -2 jonai, likusių jonų būsena nepasikeitė, todėl trumpoji joninė lygtis įgis tokią formą:

CO 2- 3 + Ba 2+ \u003d BaCO 3

Lakiųjų medžiagų susidarymas

Kalcio karbonato ir druskos rūgšties sąveikos molekulinė lygtis parašyta taip:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Vienas iš reakcijos produktų – anglies dioksidas CO 2 – išsiskyrė iš reakcijos sferos dujų pavidalu. Išplėstinė joninė lygtis turi tokią formą:

CaCO 3 + 2H + + 2Cl - \u003d Ca 2+ + 2Cl - + H 2 O + CO 2

Reakcijos rezultatas apibūdinamas tokia trumpa jonine lygtimi:

CaCO 3 + 2H + \u003d Ca 2+ + H 2 O + CO 2

Šiek tiek disocijuoto junginio susidarymas

Tokios reakcijos pavyzdys yra bet kokia neutralizacijos reakcija, dėl kurios susidaro vanduo - šiek tiek disocijuotas junginys:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Na + + OH- + H + + Cl - \u003d Na + + Cl - + H 2 O

OH- + H + \u003d H2O

Iš trumpos joninės lygties matyti, kad procesas buvo išreikštas H+ ir OH- jonų sąveika.

Visų trijų tipų reakcijos praeina negrįžtamai, iki galo.

Jei, pavyzdžiui, natrio chlorido ir kalcio nitrato tirpalai nusausinami, tada, kaip rodo joninė lygtis, reakcija neįvyks, nes nesusidaro nei nuosėdos, nei dujos, nei mažai disociuojantis junginys:

Pagal tirpumo lentelę nustatome, kad AgNO 3, KCl, KNO 3 yra tirpūs junginiai, AgCl – netirpi medžiaga.

Atsižvelgdami į junginių tirpumą, sudarome joninę reakcijos lygtį:

Trumpa joninė lygtis atskleidžia vykstančios cheminės transformacijos esmę. Matyti, kad reakcijoje iš tikrųjų dalyvavo tik Ag+ ir Сl - jonai. Likę jonai liko nepakitę.

2 pavyzdys. Sudarykite molekulinės ir joninės reakcijos lygtį tarp: a) geležies (III) chlorido ir kalio hidroksido; b) kalio sulfatas ir cinko jodidas.

a) Sudarome FeCl 3 ir KOH reakcijos molekulinę lygtį:

Pagal tirpumo lentelę nustatome, kad iš gautų junginių netirpus yra tik geležies hidroksidas Fe (OH) 3. Sudarome joninės reakcijos lygtį:

Jonų lygtis rodo, kad koeficientai 3 molekulinėje lygtyje vienodai taikomi jonams. Tai yra bendroji joninių lygčių rašymo taisyklė. Pavaizduokime reakcijos lygtį trumpa jonine forma:

Ši lygtis rodo, kad reakcijoje dalyvavo tik Fe3+ ir OH- jonai.

b) Sudarykite antrosios reakcijos molekulinę lygtį:

K 2 SO 4 + ZnI 2 \u003d 2KI + ZnSO 4

Iš tirpumo lentelės matyti, kad pradiniai ir gauti junginiai yra tirpūs, todėl reakcija yra grįžtama, nepasiekia pabaigos. Iš tiesų čia nesusidaro nei nuosėdos, nei dujinis junginys, nei šiek tiek disocijuotas junginys. Sudarykite visą joninės reakcijos lygtį:

2K + + SO 2- 4 + Zn 2+ + 2I - + 2K + + 2I - + Zn 2+ + SO 2- 4

3 pavyzdys. Pagal joninę lygtį: Cu 2+ +S 2- -= CuS, sudarykite reakcijos molekulinę lygtį.

Joninė lygtis rodo, kad kairėje lygties pusėje turi būti junginių, turinčių Cu 2+ ir S 2- jonų, molekulės. Šios medžiagos turi būti tirpios vandenyje.

Pagal tirpumo lentelę parenkame du tirpius junginius, tarp kurių yra Cu 2+ katijonas ir S 2- anijonas. Sudarykite šių junginių molekulinės reakcijos lygtį:

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

1. Užrašykite sureagavusių medžiagų formules, padėkite „lygybės“ ženklą ir užrašykite susidariusių medžiagų formules. Nustatykite koeficientus.

2. Naudodamiesi tirpumo lentele jonine forma surašykite medžiagų (druskų, rūgščių, bazių) formules, kurios tirpumo lentelėje pažymėtos raide „P“ (labai tirpus vandenyje), išimtis yra kalcio hidroksidas, kuris, nors žymimas raide „M“, tačiau vandeniniame tirpale jis gerai disocijuoja į jonus.

3. Reikia atsiminti, kad metalai, metalų ir nemetalų oksidai, vanduo, neskyla į jonus. dujinių medžiagų, vandenyje netirpūs junginiai, tirpumo lentelėje pažymėti raide „H“. Šių medžiagų formulės parašytos molekuline forma. Gaukite visą joninę lygtį.

4. Sumažinkite identiškus jonus prieš ir po lygties ženklo. Gaukite redukuotą joninę lygtį.

5. Prisiminkite!

P - tirpi medžiaga;

M - blogai tirpi medžiaga;

TP – tirpumo lentelė.

Jonų mainų reakcijų (RIO) sudarymo algoritmas

molekulinės, pilnos ir trumposios joninės formos

Jonų mainų reakcijų sudarymo pavyzdžiai

1. Jeigu dėl reakcijos išsiskiria mažai disociuojanti (md) medžiaga – vanduo.

AT Ši byla pilnoji joninė lygtis yra tokia pati kaip redukuotoji joninė lygtis.

2. Jei dėl reakcijos išsiskiria vandenyje netirpi medžiaga.

Šiuo atveju visos joninės reakcijos lygtis sutampa su redukuota. Ši reakcija vyksta iki galo, ką liudija du faktai iš karto: vandenyje netirpios medžiagos susidarymas ir vandens išsiskyrimas.

3. Jei dėl reakcijos išsiskiria dujinė medžiaga.

ATLIEK UŽDUOTIS TEMA "JONŲ MAITINIMO REAKCIJOS"

Užduotis numeris 1.
Nustatykite, ar galima sąveikauti tarp šių medžiagų tirpalų, užrašykite reakcijas molekuline, pilna, trumpa jonine forma:
kalio hidroksidas ir amonio chloridas.

Sprendimas

Kompiliavimas chemines formules medžiagas pagal jų pavadinimus, naudojant valentingus ir parašyti RIO molekuline forma (medžiagų tirpumą tikriname pagal TR):

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

kadangi NH4 OH yra nestabili medžiaga ir skyla į vandenį ir dujas NH3, RIO lygtis įgis galutinę formą

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

Visą RIO jonų lygtį sudarome naudodami TR (nepamirškite užrašyti jono krūvio viršutiniame dešiniajame kampe):

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

Sudarome trumpą RIO joninę lygtį, išbraukdami tuos pačius jonus prieš ir po reakcijos:

Oi - +NH 4 + =NH 3 + H2O

Darome išvadą:
Galima atlikti šių medžiagų tirpalų sąveiką, nes šio RIO produktai yra dujos (NH3) ir mažai disociuojanti medžiaga vanduo (H2 O).

Užduotis numeris 2

Pateikta schema:

2H + + CO 3 2- = H2 O+CO2

Pasirinkite medžiagas, kurių sąveika vandeniniuose tirpaluose išreiškiama šiomis sutrumpintomis lygtimis. Parašykite atitinkamas molekulines ir pilnąsias jonines lygtis.

Naudodamiesi TR, parenkame reagentus – vandenyje tirpias medžiagas, turinčias 2H jonų + ir CO3 2- .

Pavyzdžiui, rūgštis - H 3 PO4 (p) ir druska -K2 CO3 (p).

Sudarome RIO molekulinę lygtį:

2H 3 PO4 (p) +3 K2 CO3 (p) –> 2 tūkst3 PO4 (p) + 3H2 CO3 (p)

Kadangi anglies rūgštis yra nestabili medžiaga, ji skyla į anglies dvideginis CO 2 ir vanduo H2 O, lygtis įgis galutinę formą:

2H 3 PO4 (p) +3 K2 CO3 (p) –> 2 tūkst3 PO4 (p) + 3CO2 + 3H2 O

Sudarome visą RIO joninę lygtį:

6H + +2PO4 3- + 6 tūkst+ + 3CO3 2- -> 6 tūkst+ + 2PO4 3- + 3CO2 + 3H2 O

Sudarome trumpą RIO joninę lygtį:

6H + +3CO3 2- = 3CO2 + 3H2 O

2H + +CO3 2- = CO2 + H2 O

Darome išvadą:

Galų gale gavome norimą sumažintą joninę lygtį, todėl užduotis buvo atlikta teisingai.

Užduotis numeris 3

Užrašykite apykaitos reakciją tarp natrio oksido ir fosforo rūgšties molekulinėje, pilnoje ir trumpoje joninėje formoje.

1. Sudarome molekulinę lygtį, sudarydami formules atsižvelgiame į valentingumą (žr. TR)

3Na 2 O (ne) + 2H3 PO4 (p) -> 2Na3 PO4 (p) + 3H2 O (md)

kur ne yra ne elektrolitas, nesiskiria į jonus,
md - mažai disociuojanti medžiaga, mes neskylame į jonus, vanduo yra reakcijos negrįžtamumo požymis

2. Sudarome pilną joninę lygtį:

3Na 2 O+6H+ + 2PO4 3- -> 6Na+ + 2PO 4 3- + 3H2 O

3. Atšaukiame tuos pačius jonus ir gauname trumpą joninę lygtį:

3Na 2 O+6H+ -> 6Na+ + 3H2 O
Sumažiname koeficientus trimis ir gauname:
Na2 O+2H+ -> 2Na+ + H2 O

Ši reakcija yra negrįžtama, t.y. eina iki galo, nes produktuose susidaro mažai disociuojanti medžiaga, vanduo.

SAVARANKIŠKO DARBO UŽDUOTYS

Užduotis numeris 1

Natrio karbonato ir sieros rūgšties reakcija

Parašykite natrio karbonato jonų mainų reakcijos su sieros rūgštimi molekulinės, pilnosios ir trumposios joninės formos reakcijos lygtį.

Užduotis numeris 2

ZnF 2 + Ca(OH)2 ->
K2 S+H3 PO4 ->

Užduotis numeris 3

Patikrinkite toliau pateiktą eksperimentą

Bario sulfato nusodinimas

Parašykite bario chlorido jonų mainų reakcijos su magnio sulfatu molekulinės, pilnosios ir trumposios joninės formos lygtį.

Užduotis numeris 4

Užpildykite reakcijos lygtis molekuline, pilnąja ir trumpąja jonine forma:

Hg (NR 3 ) 2 + Na2 S ->
K2 TAIP3 + HCl ->

Atlikdami užduotį naudokite medžiagų tirpumo vandenyje lentelę. Prisiminkite apie išimtis!

Kai kuri nors stipri rūgštis neutralizuojama bet kokia stipria baze, kiekvienam susidariusio vandens moliui išsiskiria maždaug šiluma:

Tai rodo, kad tokios reakcijos sumažinamos iki vieno proceso. Šio proceso lygtį gausime, jei išsamiau išnagrinėsime vieną iš aukščiau pateiktų reakcijų, pavyzdžiui, pirmąją. Perrašome jos lygtį, rašydami stiprius elektrolitus jonine forma, nes jie tirpale egzistuoja jonų pavidalu, o silpnus elektrolitus – molekulinės formos, nes jie tirpale daugiausia yra molekulių pavidalu (vanduo yra labai silpnas elektrolitas, žr. § 90):

Atsižvelgdami į gautą lygtį, matome, kad reakcijos metu jonai ir nepakito. Todėl dar kartą perrašome lygtį, neįtraukdami šių jonų iš abiejų lygties pusių. Mes gauname:

Taigi bet kokios stiprios rūgšties neutralizavimo su bet kokia stipria baze reakcijos redukuojasi iki to paties proceso – iki vandens molekulių susidarymo iš vandenilio jonų ir hidroksido jonų. Akivaizdu, kad šių reakcijų šiluminis poveikis taip pat turi būti vienodas.

Griežtai kalbant, vandens susidarymo iš jonų reakcija yra grįžtama, kurią galima išreikšti lygtimi

Tačiau, kaip matysime toliau, vanduo yra labai silpnas elektrolitas ir disocijuoja tik nežymiai. Kitaip tariant, pusiausvyra tarp vandens molekulių ir jonų stipriai pasislenka molekulių susidarymo link. Todėl praktiškai stiprios rūgšties neutralizavimo reakcija su stipria baze vyksta iki galo.

Sumaišius bet kokios sidabro druskos tirpalą su vandenilio chlorido rūgštis arba su bet kurios iš jo druskų tirpalu visada susidaro būdingos baltos sūrios sidabro chlorido nuosėdos:

Panašios reakcijos taip pat sumažinamos iki vieno proceso. Norėdami gauti jo joninę-molekulinę lygtį, perrašome, pavyzdžiui, pirmosios reakcijos lygtį, įrašydami stiprius elektrolitus, kaip ir ankstesniame pavyzdyje, jonine forma, o medžiagą nuosėdose - molekuline forma:

Kaip matyti, jonai ir nesikeičia reakcijos metu. Todėl mes juos pašaliname ir dar kartą perrašome lygtį:

Tai yra nagrinėjamo proceso jonų-molekulinė lygtis.

Čia taip pat reikia turėti omenyje, kad sidabro chlorido nuosėdos yra pusiausvyroje su jonais ir tirpale, todėl paskutine lygtimi išreikštas procesas yra grįžtamas:

Tačiau dėl mažo sidabro chlorido tirpumo ši pusiausvyra labai stipriai pasislenka į dešinę. Todėl galime manyti, kad susidarymo iš jonų reakcija praktiškai baigiasi.

Nuosėdų susidarymas visada bus stebimas, kai jonų ir jų koncentracija viename tirpale yra didelė. Todėl sidabro jonų pagalba galima nustatyti jonų buvimą tirpale ir, atvirkščiai, chlorido jonų pagalba – sidabro jonų buvimą; jonas gali tarnauti kaip reagentas jonui, o jonas kaip jonų reagentas.

Ateityje plačiai naudosime jonų molekulinę formą reakcijų, susijusių su elektrolitais, lygtis.

Norint sudaryti jonų molekulines lygtis, reikia žinoti, kurios druskos tirpsta vandenyje, o kurios praktiškai netirpios. bendrosios charakteristikos Lentelėje pateiktas svarbiausių druskų tirpumas vandenyje. penkiolika.

15 lentelė. Svarbiausių druskų tirpumas vandenyje

Joninės molekulinės lygtys padeda suprasti elektrolitų reakcijų ypatybes. Apsvarstykite, kaip pavyzdį, keletą reakcijų, susijusių su silpnomis rūgštimis ir bazėmis.

Kaip jau buvo minėta, bet kurios stiprios rūgšties neutralizavimas bet kokia stipria baze yra susijęs su tuo pačiu terminiu efektu, nes tai susiję su tuo pačiu procesu - vandens molekulių susidarymu iš vandenilio jonų ir hidroksido jonų.

Tačiau kai stipri rūgštis neutralizuojama silpna baze, silpna rūgštis stipraus ar silpno pagrindo šiluminis poveikis skiriasi. Parašykime tokių reakcijų jonų molekulines lygtis.

Silpnos rūgšties (acto rūgšties) neutralizavimas stipria baze (natrio hidroksidu):

Čia stiprūs elektrolitai yra natrio hidroksidas ir susidariusi druska, o silpnieji – rūgštis ir vanduo:

Kaip matyti, reakcijos metu nekinta tik natrio jonai. Todėl jonų molekulinė lygtis yra tokia:

Stiprios rūgšties (azoto rūgšties) neutralizavimas silpna baze (amonio hidroksidu):

Čia jonų pavidalu turime parašyti rūgštį ir susidariusią druską, o molekulių pavidalu – amonio hidroksidą ir vandenį:

Jonai nepasikeičia. Praleidę juos, gauname jonų molekulinę lygtį:

Silpnos rūgšties (acto rūgšties) neutralizavimas silpna baze (amonio hidroksidu):

Šioje reakcijoje visos medžiagos, išskyrus susidariusius silpnus elektrolitus. Todėl jonų molekulinė lygties forma yra tokia:

Palyginus gautas jonų molekulines lygtis, matome, kad jos visos yra skirtingos. Todėl aišku, kad nagrinėjamų reakcijų įkaitai nėra vienodi.

Kaip jau minėta, stiprių rūgščių neutralizavimo su stipriomis bazėmis reakcijos, kurių metu vandenilio jonai ir hidroksido jonai susijungia į vandens molekulę, vyksta beveik iki galo. Neutralizacijos reakcijos, kai bent viena iš pradinių medžiagų yra silpnas elektrolitas ir kai silpnai susijusių medžiagų molekulės yra ne tik dešinėje, bet ir kairėje jonų-molekulinės lygties pusėje, nevyksta. pabaiga.

Jie pasiekia pusiausvyros būseną, kai druska egzistuoja kartu su rūgštimi ir baze, iš kurios ji gaunama. Todėl teisingiau tokių reakcijų lygtis rašyti kaip grįžtamąsias reakcijas.