Reacții de schimb ionic - reacții în solutii apoaseîntre electroliți, curgând fără modificări ale stărilor de oxidare ale elementelor care le formează

O condiție necesară pentru reacția dintre electroliți (săruri, acizi și baze) este formarea unei substanțe cu disociere scăzută (apă, acid slab, hidroxid de amoniu), a unui precipitat sau a unui gaz.

Luați în considerare reacția care produce apă. Aceste reacții includ toate reacțiile dintre orice acid și orice bază. De exemplu, interacțiunea acid azotic cu hidroxid de potasiu:

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

Materiile prime, de ex. acidul azotic și hidroxidul de potasiu, precum și unul dintre produse, și anume nitratul de potasiu, sunt electroliți puternici, adică. în soluție apoasă, ele există aproape exclusiv sub formă de ioni. Apa rezultată aparține electroliților slabi, adică. practic nu se descompune în ioni. Astfel, este posibil să rescrieți mai exact ecuația de mai sus indicând starea reală a substanțelor într-o soluție apoasă, adică. sub formă de ioni:

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

După cum se poate observa din ecuația (2), atât înainte, cât și după reacție, în soluție există ioni NO 3 - și K +. Cu alte cuvinte, de fapt, ionii de nitrat și ionii de potasiu nu au participat în niciun fel la reacție. Reacția a avut loc numai datorită combinării particulelor de H + și OH - în molecule de apă. Astfel, având ioni identici reducți algebric în ecuația (2):

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

vom lua:

H + + OH - = H2O (3)

Se numesc ecuații de forma (3). ecuații ionice reduse, de forma (2) — ecuații ionice complete, și de forma (1) — ecuații ale reacțiilor moleculare.

De fapt, ecuația ionică a reacției reflectă la maxim esența acesteia, exact ceea ce face posibilă continuarea. Trebuie remarcat faptul că multe reacții diferite pot corespunde unei ecuații ionice reduse. Într-adevăr, dacă luăm, de exemplu, nu acidul azotic, ci acidul clorhidric și în loc de hidroxid de potasiu folosim, să zicem, hidroxidul de bariu, avem următoarea ecuație de reacție moleculară:

2HCI + Ba(OH)2 = BaCI2 + 2H2O

Acidul clorhidric, hidroxidul de bariu și clorura de bariu sunt electroliți puternici, adică există în soluție în principal sub formă de ioni. Apa, așa cum sa discutat mai sus, este un electrolit slab, adică există în soluție aproape exclusiv sub formă de molecule. În acest fel, ecuație ionică completă această reacție va arăta astfel:

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

Reducem aceiași ioni în stânga și în dreapta și obținem:

2H + + 2OH- = 2H2O

Împărțind ambele părți stânga și dreaptă la 2, obținem:

H ++ OH - \u003d H 2 O,

Primit ecuație ionică redusă coincide complet cu ecuația ionică redusă a interacțiunii acidului azotic și hidroxidului de potasiu.

La compilarea ecuațiilor ionice sub formă de ioni, se scriu doar formule:

1) acizi tari(HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (lista acizilor tari trebuie învățată!)

2) baze puternice (hidroxizi alcalini (ALH) și metale alcalino-pământoase (ALHM))

3) săruri solubile

În formă moleculară, formulele sunt scrise:

1) Apă H2O

2) Acizi slabi (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (și alții, aproape toți organici))

3) Baze slabe (NH4OH și aproape toți hidroxizii metalici, cu excepția metalelor alcaline și a metalelor alcalino-pământoase

4) Săruri ușor solubile (↓) („M” sau „H” în tabelul de solubilitate).

5) Oxizi (și alte substanțe care nu sunt electroliți)

Să încercăm să scriem ecuația dintre hidroxidul de fier (III) și acidul sulfuric. În formă moleculară, ecuația interacțiunii lor se scrie după cum urmează:

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

Hidroxidul de fier (III) corespunde denumirii „H” din tabelul de solubilitate, care ne spune despre insolubilitatea sa, adică. în ecuația ionică, trebuie scris în întregime, adică. ca Fe(OH)3. Acid sulfuric solubil și aparține electroliților puternici, adică există în soluție în principal în stare disociată. Sulfatul de fier (III), ca aproape toate celelalte săruri, este un electrolit puternic și, deoarece este solubil în apă, trebuie scris ca ioni în ecuația ionică. Având în vedere toate cele de mai sus, obținem o ecuație ionică completă de următoarea formă:

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

Reducerea ionilor de sulfat din stânga și din dreapta, obținem:

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

împărțind ambele părți ale ecuației la 2, obținem ecuația ionică redusă:

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

Acum să ne uităm la reacția de schimb ionic care are ca rezultat formarea unui precipitat. De exemplu, interacțiunea a două săruri solubile:

Toate cele trei săruri - carbonat de sodiu, clorură de calciu, clorură de sodiu și carbonat de calciu (da, da, și el) - sunt electroliți puternici și totul, cu excepția carbonatului de calciu, este solubil în apă, adică. sunt implicate în această reacție sub formă de ioni:

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

Reducând aceiași ioni din stânga și din dreapta în această ecuație, obținem ionic abreviat:

CO 3 2- + Ca 2+ \u003d CaCO 3 ↓

Ultima ecuație arată motivul interacțiunii soluțiilor de carbonat de sodiu și clorură de calciu. Ionii de calciu și ionii de carbonat sunt combinați în molecule neutre de carbonat de calciu, care, atunci când sunt combinate între ele, dau naștere la mici cristale de precipitat de CaCO 3 cu structură ionică.

Notă importantă pentru promovarea examenuluiîn chimie Pentru ca reacția sării1 cu sare2 să poată continua, pe lângă cerințele de bază pentru apariția reacțiilor ionice (gaz, precipitat sau apă în produșii de reacție), se impune încă o cerință pentru astfel de reacții - sărurile inițiale trebuie să fie solubil. Adică, de exemplu, CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2 nicio reacție, totușiFeS - ar putea precipita, deoarece. insolubil. Motivul pentru care reacția nu merge este insolubilitatea uneia dintre sărurile inițiale (CuS). Și aici, de exemplu, Na 2 CO 3 + CaCl 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaCl continuă, deoarece carbonatul de calciu este insolubil, iar sărurile inițiale sunt solubile. Același lucru este valabil și pentru interacțiunea sărurilor cu bazele. Pe lângă cerințele de bază pentru apariția reacțiilor de schimb ionic, pentru ca sarea să reacționeze cu baza, este necesară solubilitatea ambelor. În acest fel: Cu(OH)2 + Na2S - nu curge deoareceCu(OH) 2 este insolubil, deși produsul potențialCuS ar fi sediment. Iată reacția dintreNaOH șiCu(NO 3) 2 curge, deci ambele materii prime sunt solubile și precipităCu(OH) 2: 2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3 Atenţie! În niciun caz nu extindeți cerința de solubilitate a substanțelor inițiale dincolo de reacțiile sare1 + sare2 și sare + bază. De exemplu, în cazul acizilor, această cerință nu este necesară. În special, toate acizi solubili reacționează perfect cu toți carbonații, inclusiv cu cei insolubili. Cu alte cuvinte: 1) Sarea 1 + sare 2 - reacția continuă dacă sărurile inițiale sunt solubile și există un precipitat în produse 2) Sare + hidroxid metalic - reacția are loc dacă substanțele inițiale sunt solubile și produsele conțin o cușcă sau hidroxid de amoniu.

Să luăm în considerare a treia condiție pentru apariția reacțiilor de schimb ionic - formarea gazului. Strict vorbind, numai ca urmare a schimbului de ioni, formarea de gaz este posibilă numai în cazuri rare, de exemplu, în timpul formării hidrogenului sulfurat gazos:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

În majoritatea celorlalte cazuri, gazul se formează ca urmare a descompunerii unuia dintre produșii reacției de schimb ionic. De exemplu, trebuie să știți cu siguranță în cadrul examenului că odată cu formarea gazului, din cauza instabilității, produse precum H 2 CO 3, NH 4 OH și H 2 SO 3 se descompun:

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

Cu alte cuvinte, dacă ca urmare a schimbului de ioni, acid carbonic, hidroxid de amoniu sau acid sulfuros, reacția de schimb ionic are loc ca urmare a formării unui produs gazos:

Să notăm ecuațiile ionice pentru toate reacțiile de mai sus care conduc la formarea gazelor. 1) Pentru reacție:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

In forma ionica se vor inregistra sulfura de potasiu si bromura de potasiu, deoarece. sunt săruri solubile, precum și acid bromhidric, tk. se referă la acizi tari. Hidrogenul sulfurat, fiind un gaz slab solubil și slab disociat în ioni, se va scrie în formă moleculară:

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

Reducerea acelorași ioni obținem:

S2- + 2H+ = H2S

2) Pentru ecuație:

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

În formă ionică, Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 se vor scrie ca săruri foarte solubile și H 2 SO 4 ca un acid puternic. Apa este o substanță cu disociere scăzută, iar CO 2 nu este deloc un electrolit, așa că formulele lor vor fi scrise în formă moleculară:

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

CO32- + 2H+ = H2O + CO2

3) pentru ecuație:

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

Moleculele de apă și amoniac vor fi înregistrate ca un întreg, iar NH 4 NO 3 , KNO 3 și KOH vor fi înregistrate în formă ionică, deoarece toți nitrații sunt săruri foarte solubile, iar KOH este un hidroxid de metal alcalin, adică baza puternica:

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

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

Pentru ecuație:

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

Ecuația completă și prescurtată va arăta astfel:

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

Echilibrează ecuația moleculară completă.Înainte de a scrie ecuația ionică, ecuația moleculară originală trebuie echilibrată. Pentru a face acest lucru, este necesar să plasați coeficienții corespunzători în fața compușilor, astfel încât numărul de atomi ai fiecărui element din partea stângă să fie egal cu numărul lor din partea dreaptă a ecuației.

• Notați numărul de atomi ai fiecărui element de pe ambele părți ale ecuației.
• Adăugați coeficienți în fața elementelor (cu excepția oxigenului și hidrogenului), astfel încât numărul de atomi ai fiecărui element din partea stângă și dreaptă a ecuației să fie același.
• Echilibrează atomii de hidrogen.
• Echilibrează atomii de oxigen.
• Numărați numărul de atomi ai fiecărui element de pe ambele părți ale ecuației și asigurați-vă că este același.
• De exemplu, după echilibrarea ecuației Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni, obținem 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

Determinați starea fiecărei substanțe care participă la reacție. Adesea, acest lucru poate fi judecat după starea problemei. Există anumite reguli care ajută la determinarea stării în care se află un element sau o conexiune.

Determinați ce compuși se disociază (se separă în cationi și anioni) în soluție.În timpul disocierii, compusul se descompune în componente pozitive (cation) și negative (anion). Aceste componente vor intra apoi în ecuația ionică a reacției chimice.

Calculați sarcina fiecărui ion disociat. Când faceți acest lucru, amintiți-vă că metalele formează cationi încărcați pozitiv, iar atomii nemetalici se transformă în anioni negativi. Determinați sarcinile elementelor conform tabelului periodic. De asemenea, este necesar să echilibrați toate sarcinile în compuși neutri.

Rescrieți ecuația astfel încât toți compușii solubili să fie separați în ioni individuali. Orice lucru care disociază sau ionizează (cum ar fi acizii puternici) se va împărți în doi ioni separați. În acest caz, substanța va rămâne în stare dizolvată ( rr). Verificați dacă ecuația este echilibrată.

• Solidele, lichidele, gazele, acizii slabi și compușii ionici cu solubilitate scăzută nu își vor schimba starea și nu se vor separa în ioni. Lasă-le așa cum sunt.
• Compușii moleculari se vor disipa pur și simplu în soluție, iar starea lor se va schimba în dizolvată ( rr). Se află trei compuși moleculari, care nu du-te la stat ( rr), acesta este CH 4( G), C3H8( G) și C8H18( și) .
• Pentru reacția luată în considerare, ecuația ionică completă poate fi scrisă sub următoarea formă: 2Cr ( televizor) + 3Ni 2+ ( rr) + 6Cl - ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 6Cl - ( rr) + 3Ni ( televizor). Dacă clorul nu face parte din compus, se descompune în atomi individuali, așa că înmulțim numărul de ioni de Cl cu 6 de ambele părți ale ecuației.

Anulați aceiași ioni din partea stângă și dreaptă a ecuației. Puteți tăia doar acei ioni care sunt complet identici de ambele părți ale ecuației (au aceleași sarcini, indice și așa mai departe). Rescrie ecuația fără acești ioni.

• În exemplul nostru, ambele părți ale ecuației conțin 6 ioni Cl -, care pot fi tăiați. Astfel, obținem o scurtă ecuație ionică: 2Cr ( televizor) + 3Ni 2+ ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 3Ni ( televizor) .
• Verificați rezultatul. Încărcăturile totale ale stângii și părțile potrivite ecuația ionică trebuie să fie egală.

În soluțiile de electroliți, reacțiile apar între ionii hidratați, motiv pentru care se numesc reacții ionice. În direcția lor, natura și rezistența legăturii chimice din produsele de reacție sunt de mare importanță. De obicei, schimbul în soluții de electroliți duce la formarea unui compus cu o legătură chimică mai puternică. Deci, în timpul interacțiunii soluțiilor de săruri de clorură de bariu BaCl 2 și sulfat de potasiu K 2 SO 4 în amestec vor exista patru tipuri de ioni hidratați Ba 2 + (H 2 O) n, Cl - (H 2 O) m , K + (H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O) q, între care se va produce o reacție conform ecuației:

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

Sulfatul de bariu va precipita sub formă de precipitat, în cristalele căruia legătură chimicăîntre ionii Ba 2+ și SO 2- 4 este mai puternică decât legătura cu moleculele de apă care îi hidratează. Legătura dintre ionii K+ și Cl - depășește doar puțin suma energiilor lor de hidratare, astfel încât ciocnirea acestor ioni nu va duce la formarea unui precipitat.

Prin urmare, se poate trage următoarea concluzie. Reacțiile de schimb apar în timpul interacțiunii unor astfel de ioni, energia de legare între care în produsul de reacție este mult mai mare decât suma energiilor lor de hidratare.

Reacțiile de schimb ionic sunt descrise prin ecuații ionice. Compușii puțin solubili, volatili și ușor disociați sunt scriși în formă moleculară. Dacă în timpul interacțiunii soluțiilor de electroliți nu se formează niciunul dintre tipurile indicate de compuși, aceasta înseamnă că practic nu au loc reacții.

Formarea de compuși puțin solubili

De exemplu, interacțiunea dintre carbonatul de sodiu și clorura de bariu sub forma unei ecuații moleculare este scrisă astfel:

Na 2 CO 3 + BaCl 2 \u003d BaCO 3 + 2NaCl sau sub forma:

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

Doar ionii Ba 2+ și CO -2 au reacționat, starea ionilor rămași nu s-a schimbat, așa că ecuația ionică scurtă va lua forma:

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

Formarea substanțelor volatile

Ecuația moleculară pentru interacțiunea dintre carbonatul de calciu și acidul clorhidric este scrisă după cum urmează:

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

Unul dintre produșii de reacție - dioxid de carbon CO 2 - a fost eliberat din sfera de reacție sub formă de gaz. Ecuația ionică extinsă are forma:

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

Rezultatul reacției este descris de următoarea ecuație ionică scurtă:

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

Formarea unui compus ușor disociat

Un exemplu de astfel de reacție este orice reacție de neutralizare, care are ca rezultat formarea apei - un compus ușor disociat:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O

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

OH- + H + \u003d H2O

Din ecuația ionică scurtă rezultă că procesul a fost exprimat în interacțiunea ionilor H+ și OH-.

Toate cele trei tipuri de reacții merg ireversibil, până la capăt.

Dacă soluțiile de, de exemplu, clorură de sodiu și azotat de calciu sunt drenate, atunci, după cum arată ecuația ionică, nu va avea loc nicio reacție, deoarece nu se formează nici un precipitat, nici un gaz, nici un compus cu disociere scăzută:

Conform tabelului de solubilitate, stabilim că AgNO 3, KCl, KNO 3 sunt compuși solubili, AgCl este o substanță insolubilă.

Compunem ecuația ionică a reacției, ținând cont de solubilitatea compușilor:

O scurtă ecuație ionică dezvăluie esența transformării chimice în curs. Se poate observa că doar ionii Ag+ și Сl - au luat parte efectiv la reacție. Restul ionilor au rămas neschimbați.

Exemplul 2. Realizați o ecuație de reacție moleculară și ionică între: a) clorură de fier (III) și hidroxid de potasiu; b) sulfat de potasiu și iodură de zinc.

a) Compunem ecuația moleculară pentru reacția dintre FeCl 3 și KOH:

Conform tabelului de solubilitate, stabilim ca din compusii obtinuti numai hidroxidul de fier Fe (OH) 3 este insolubil. Compunem ecuația reacției ionice:

Ecuația ionică arată că coeficienții 3 din ecuația moleculară se aplică în mod egal ionilor. Aceasta este regula generală pentru scrierea ecuațiilor ionice. Să descriem ecuația reacției într-o formă ionică scurtă:

Această ecuație arată că numai ionii Fe3+ și OH- au luat parte la reacție.

b) Să facem o ecuație moleculară pentru a doua reacție:

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

Din tabelul de solubilitate rezultă că compușii inițiali și obținuți sunt solubili, prin urmare reacția este reversibilă, nu ajunge la final. Într-adevăr, aici nu se formează nici un precipitat, nici un compus gazos, nici un compus ușor disociat. Să compunem ecuația completă a reacției ionice:

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

Exemplul 3. Conform ecuației ionice: Cu 2+ +S 2- -= CuS, se întocmește o ecuație moleculară pentru reacție.

Ecuația ionică arată că în partea stângă a ecuației ar trebui să fie molecule de compuși care conțin ioni Cu 2+ și S 2-. Aceste substanțe trebuie să fie solubile în apă.

Conform tabelului de solubilitate, selectăm doi compuși solubili, care includ cationul Cu 2+ și anionul S 2-. Să facem o ecuație de reacție moleculară între acești compuși:

CuS04 + Na2S CuS + Na2SO4

1. Notați formulele substanțelor care au reacționat, puneți semnul „egal” și notați formulele substanțelor formate. Configurați coeficienți.

2. Folosind tabelul de solubilitate, notează sub formă ionică formulele substanțelor (săruri, acizi, baze) indicate în tabelul de solubilitate prin litera „P” (foarte solubil în apă), excepția este hidroxidul de calciu, care, deși indicat prin litera „M”, cu toate acestea, într-o soluție apoasă, se disociază bine în ioni.

3. Trebuie amintit că metalele, oxizii de metale și nemetale, apa, nu se descompun în ioni. substante gazoase, compuși insolubili în apă, indicați în tabelul de solubilitate prin litera „H”. Formulele acestor substanțe sunt scrise în formă moleculară. Obțineți ecuația ionică completă.

4. Reduceți ionii identici înainte și după semnul egal din ecuație. Obțineți ecuația ionică redusă.

5. Amintiți-vă!

P - substanță solubilă;

M - substanță slab solubilă;

TP - tabel de solubilitate.

Algoritm pentru compilarea reacțiilor de schimb ionic (RIO)

în formă moleculară, completă și scurtă ionică

Exemple de compilare a reacțiilor de schimb ionic

1. Dacă în urma reacției se eliberează o substanță cu disociere scăzută (md) - apa.

În acest caz, ecuația ionică completă este aceeași cu ecuația ionică redusă.

2. Dacă în urma reacției se eliberează o substanță insolubilă în apă.

În acest caz, ecuația reacției ionice complete coincide cu cea redusă. Această reacție continuă până la sfârșit, așa cum demonstrează două fapte simultan: formarea unei substanțe insolubile în apă și eliberarea apei.

3. Dacă în urma reacţiei se eliberează o substanţă gazoasă.

FINALIZAȚI SARCINILE PE TEMA „REACȚII DE SCHIMB DE IONI”

Sarcina numărul 1.
Determinați dacă interacțiunea dintre soluțiile următoarelor substanțe poate fi realizată, notați reacțiile în formă moleculară, completă, ionică scurtă:
hidroxid de potasiu și clorură de amoniu.

Soluţie

Compilarea formule chimice substanțele după numele lor, folosind valențe și scriem RIO în formă moleculară (verificăm solubilitatea substanțelor conform TR):

KOH + NH4CI = KCI + NH4OH

întrucât NH4 OH este o substanță instabilă și se descompune în apă și gaz NH3, ecuația RIO va lua forma finală

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

Compunem ecuația ionică RIO completă folosind TR (nu uitați să notați sarcina ionului în colțul din dreapta sus):

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

Compunem o scurtă ecuație ionică RIO, ștergând aceiași ioni înainte și după reacție:

Oh - +NH 4 + =NH 3 + H2O

Încheiem:
Interacțiunea dintre soluțiile următoarelor substanțe poate fi realizată, deoarece produsele acestui RIO sunt gaz (NH3) și o substanță cu disociere scăzută apă (H2O).

Sarcina numărul 2

Schema dată:

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

Selectați substanțe, a căror interacțiune în soluții apoase este exprimată prin următoarele ecuații prescurtate. Scrieți ecuațiile moleculare și ionice complete corespunzătoare.

Folosind TR, selectăm reactivi - substanțe solubile în apă care conțin ioni 2H + și CO3 2- .

De exemplu, acid - H 3 PO4 (p) și sare -K2 CO3 (p).

Compunem ecuația moleculară RIO:

2H 3 PO4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 PO4 (p) + 3H2 CO3 (p)

Deoarece acidul carbonic este o substanță instabilă, se descompune în dioxid de carbon CO 2 și apă H2 O, ecuația va lua forma finală:

2H 3 PO4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 PO4 (p) + 3CO2 + 3 ore2 O

Compunem ecuația ionică RIO completă:

6H + +2PO4 3- + 6K+ + 3CO3 2- -> 6K+ + 2PO4 3- + 3CO2 + 3 ore2 O

Compunem o scurtă ecuație ionică RIO:

6H + +3CO3 2- = 3CO2 + 3 ore2 O

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

Încheiem:

În cele din urmă, am obținut ecuația ionică redusă dorită, prin urmare, sarcina a fost finalizată corect.

Sarcina numărul 3

Notați reacția de schimb dintre oxidul de sodiu și acidul fosforic în formă moleculară, completă și scurtă ionică.

1. Compunem o ecuație moleculară, la compilarea formulelor, luăm în considerare valențe (vezi TR)

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

unde ne este un non-electrolit, nu se disociază în ioni,
md - o substanță cu disociere scăzută, nu ne descompunem în ioni, apa este un semn al ireversibilității reacției

2. Compunem o ecuație ionică completă:

3Na 2 O+6H+ + 2PO4 3- -> 6Na+ + 2PO 4 3- + 3 ore2 O

3. Anulăm aceiași ioni și obținem o scurtă ecuație ionică:

3Na 2 O+6H+ -> 6Na+ + 3 ore2 O
Reducem coeficienții cu trei și obținem:
N / A2 O+2H+ -> 2Na+ + H2 O

Această reacție este ireversibilă, adică merge până la capăt, deoarece în produse se formează o substanță cu disociere scăzută.

SARCINI PENTRU MUNCĂ INDEPENDENTĂ

Sarcina numărul 1

Reacția dintre carbonatul de sodiu și acidul sulfuric

Scrieți o ecuație pentru reacția de schimb ionic al carbonatului de sodiu cu acidul sulfuric în formă moleculară, completă și scurtă ionică.

Sarcina numărul 2

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

Sarcina numărul 3

Consultați următorul experiment

Precipitarea sulfatului de bariu

Scrieți o ecuație pentru reacția de schimb ionic al clorurii de bariu cu sulfatul de magneziu în formă moleculară, completă și scurtă ionică.

Sarcina numărul 4

Completați ecuațiile reacției în formă moleculară, completă și ionică scurtă:

Hg (NR 3 ) 2 + Na2 S ->
K2 ASA DE3 + HCI ->

Când finalizați sarcina, utilizați tabelul cu solubilitatea substanțelor în apă. Amintiți-vă despre excepții!

Când orice acid puternic este neutralizat cu orice bază puternică, se eliberează aproximativ căldură pentru fiecare mol de apă format:

Acest lucru sugerează că astfel de reacții sunt reduse la un singur proces. Vom obține ecuația acestui proces dacă luăm în considerare mai detaliat una dintre reacțiile de mai sus, de exemplu, prima. Îi rescriem ecuația, scriind electroliți puternici sub formă ionică, deoarece există în soluție sub formă de ioni, și electroliți slabi sub formă moleculară, deoarece sunt în soluție în principal sub formă de molecule (apa este un electrolit foarte slab, vezi § 90):

Având în vedere ecuația rezultată, vedem că în timpul reacției, ionii și nu s-au schimbat. Prin urmare, rescriem din nou ecuația, excluzând acești ioni din ambele părți ale ecuației. Primim:

Astfel, reacțiile de neutralizare a oricărui acid puternic cu orice bază tare se reduc la același proces - la formarea moleculelor de apă din ioni de hidrogen și ioni de hidroxid. Este clar că și efectele termice ale acestor reacții trebuie să fie aceleași.

Strict vorbind, reacția de formare a apei din ioni este reversibilă, ceea ce poate fi exprimat prin ecuație

Totuși, așa cum vom vedea mai jos, apa este un electrolit foarte slab și se disociază doar într-o măsură neglijabilă. Cu alte cuvinte, echilibrul dintre moleculele de apă și ioni este puternic deplasat către formarea moleculelor. Prin urmare, în practică, reacția de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare continuă până la sfârșit.

Când amestecați o soluție de orice sare de argint cu acid clorhidric sau cu o soluție din oricare dintre sărurile sale, se formează întotdeauna un precipitat alb de clorură de argint caracteristic:

Reacțiile similare sunt, de asemenea, reduse la un singur proces. Pentru a obține ecuația sa ionico-moleculară rescriem, de exemplu, ecuația primei reacții, scriind electroliți puternici, ca în exemplul anterior, sub formă ionică, iar substanța din precipitat sub formă moleculară:

După cum se poate observa, ionii și nu suferă modificări în timpul reacției. Prin urmare, le eliminăm și rescriem din nou ecuația:

Aceasta este ecuația ion-moleculară a procesului luat în considerare.

Aici trebuie de asemenea avut în vedere că precipitatul de clorură de argint este în echilibru cu ionii și în soluție, astfel încât procesul exprimat prin ultima ecuație este reversibil:

Cu toate acestea, din cauza solubilității scăzute a clorurii de argint, acest echilibru este foarte puternic deplasat spre dreapta. Prin urmare, putem presupune că reacția de formare din ioni practic ajunge la sfârșit.

Formarea unui precipitat va fi întotdeauna observată atunci când ionii și sunt într-o concentrație semnificativă într-o soluție. Prin urmare, cu ajutorul ionilor de argint, este posibil să se detecteze prezența ionilor într-o soluție și, invers, cu ajutorul ionilor de clorură, prezența ionilor de argint; un ion poate servi ca reactant pentru un ion, iar un ion ca reactant pentru un ion.

În viitor, vom folosi pe scară largă forma ion-moleculară de scriere a ecuațiilor reacțiilor care implică electroliți.

Pentru a întocmi ecuații ion-moleculare, trebuie să știți care săruri sunt solubile în apă și care sunt practic insolubile. caracteristici generale solubilitatea în apă a celor mai importante săruri este dată în tabel. cincisprezece.

Tabelul 15. Solubilitatea celor mai importante săruri în apă

Ecuațiile ionico-moleculare ajută la înțelegerea caracteristicilor reacțiilor dintre electroliți. Luați în considerare, ca exemplu, mai multe reacții care implică acizi și baze slabe.

După cum sa menționat deja, neutralizarea oricărui acid puternic de către orice bază puternică este însoțită de același efect termic, deoarece se reduce la același proces - formarea de molecule de apă din ioni de hidrogen și ioni de hidroxid.

Cu toate acestea, atunci când un acid puternic este neutralizat cu o bază slabă, un acid slab cu o bază puternică sau slabă, efectele termice sunt diferite. Să scriem ecuațiile ion-moleculare pentru astfel de reacții.

Neutralizarea unui acid slab (acid acetic) cu o bază tare (hidroxid de sodiu):

Aici, electroliții puternici sunt hidroxidul de sodiu și sarea rezultată, iar cei slabi sunt acidul și apa:

După cum se poate observa, numai ionii de sodiu nu suferă modificări în timpul reacției. Prin urmare, ecuația ion-moleculară are forma:

Neutralizarea unui acid puternic (acid azotic) cu o bază slabă (hidroxid de amoniu):

Aici, sub formă de ioni, trebuie să scriem acidul și sarea rezultată și sub formă de molecule, hidroxid de amoniu și apă:

Ionii nu suferă modificări. Omițându-le, obținem ecuația ion-moleculară:

Neutralizarea unui acid slab (acid acetic) cu o bază slabă (hidroxid de amoniu):

În această reacție, toate substanțele, cu excepția electroliților slabi rezultați. Prin urmare, forma ion-moleculară a ecuației are forma:

Comparând ecuațiile ion-moleculare obținute, vedem că toate sunt diferite. Prin urmare, este clar că căldurile reacțiilor considerate nu sunt aceleași.

După cum sa menționat deja, reacțiile de neutralizare ale acizilor puternici baze puternice, timp în care ionii de hidrogen și ionii de hidroxid sunt combinați într-o moleculă de apă, curg aproape până la capăt. Reacții de neutralizare, pe de altă parte, în care cel puțin una dintre substanțele inițiale este un electrolit slab și în care molecule de substanțe slab asociate sunt prezente nu numai în partea dreaptă, ci și în partea stângă a ecuației ion-moleculare, nu mergeți până la capăt.

Ele ajung într-o stare de echilibru în care sarea coexistă cu acidul și baza din care este derivată. Prin urmare, este mai corect să scrieți ecuațiile unor astfel de reacții ca reacții reversibile.