Реакції іонного обміну - реакції у водних розчинах між електролітами, що протікають без змін ступенів окислення елементів, що їх утворюють.

Необхідною умовою перебігу реакції між електролітами (солями, кислотами та основами) є утворення малодисоціюючої речовини (вода, слабка кислота, гідроксид амонію), осаду або газу.

Розглянемо реакцію, в результаті якої утворюється вода. До таких реакцій відносяться всі реакції між будь-якою кислотою та будь-якою основою. Наприклад, взаємодія азотної кислоти з гідроксидом калію:

HNO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O (1)

Вихідні речовини, тобто. азотна кислота і гідроксид калію, і навіть один із продуктів, саме нітрат калію, є сильними електролітами, тобто. у водному розчині вони існують практично лише у вигляді іонів. Вода, що утворилася, відноситься до слабких електролітів, тобто. практично не розпадається на іони. Отже, точніше переписати рівняння вище можна, вказавши реальний стан речовин, у водному розчині, тобто. у вигляді іонів:

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

Як можна помітити з рівняння (2), що до реакції, що після розчину знаходяться іони NO 3 − і K + . Інакше кажучи, насправді, нітрат-іони і іони калію не брали участь у реакції. Реакція відбулася лише завдяки об'єднанню частинок H + та OH – у молекули води. Таким чином, зробивши алгебраїчне скорочення однакових іонів у рівнянні (2):

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

ми отримаємо:

H + + OH = H 2 O (3)

Рівняння виду (3) називають скороченими іонними рівняннями, виду (2) повними іонними рівняннями, а виду (1) молекулярними рівняннями реакцій.

Фактично іонне рівняння реакції максимально відображає її суть, саме те, завдяки чому стає можливим її перебіг. Слід зазначити, що одного скороченого іонного рівняння можуть відповідати безліч різних реакцій. Дійсно, якщо взяти, наприклад, не азотну кислоту, а соляну, а замість гідроксиду калію використовувати, скажімо, гідроксид барію, ми маємо таке молекулярне рівняння реакції:

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

Соляна кислота, гідроксид барію та хлорид барію є сильними електролітами, тобто існують у розчині переважно у вигляді іонів. Вода, як вже обговорювалося вище, – слабкий електроліт, тобто існує у розчині практично лише у вигляді молекул. Таким чином, повне іонне рівнянняданої реакції виглядатиме так:

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

Скоротимо однакові іони ліворуч і праворуч і отримаємо:

2H + + 2OH − = 2H 2 O

Розділивши і ліву та праву частину на 2, отримаємо:

H + + OH − = H 2 O,

Отримане скорочене іонне рівнянняповністю збігається зі скороченими іонним рівнянням взаємодії азотної кислоти та гідроксиду калію.

При складанні іонних рівнянь у вигляді іонів записують лише формули:

1) сильних кислот (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 , HNO 3 , HClO 4) (список сильних кислот треба вивчити!)

2) сильних основ (гідрокси лужних (ЩМ) та лужноземельних металів (ЩЗМ))

3) розчинних солей

У молекулярному вигляді записують формули:

1) Води H 2 O

2) Слабкі кислоти (H 2 S, H 2 CO 3 , HF, HCN, CH 3 COOH (та ін практично всі органічні)).

3) Слабких підстав (NH 4 OH і майже всі гідроксиди металів крім ЩМ і ЩЗМ.

4) Малорозчинних солей (↓) («М» або «Н» у таблиці розчинності).

5) Оксидів (та інших речовин, які є електролітами).

Спробуємо записати рівняння між гідроксидом заліза (III) та сірчаною кислотою. У молекулярному вигляді рівняння їх взаємодії записується так:

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

Гідроксиду заліза (III) відповідає у таблиці розчинності позначення «Н», що свідчить про його нерозчинність, тобто. у іонному рівнянні його треба записувати цілком, тобто. як Fe(OH) 3 . Сірчана кислота розчинна і відноситься до сильних електролітів, тобто існує в розчині переважно продісоційованому стані. Сульфат заліза (III), як і практично всі інші солі, відноситься до сильних електролітів, і оскільки він розчинний у воді, в іонному рівнянні його потрібно писати у вигляді іонів. Враховуючи все сказане вище, отримуємо повне іонне рівняння наступного виду:

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

Скоротивши сульфат-іони ліворуч і праворуч, отримуємо:

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

розділивши обидві частини рівняння на 2, отримуємо скорочене іонне рівняння:

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

Тепер розглянемо реакцію іонного обміну, у результаті якої утворюється осад. Наприклад, взаємодія двох розчинних солей:

Усі три солі – карбонат натрію, хлорид кальцію, хлорид натрію та карбонат кальцію (так-так, і він теж) – відносяться до сильних електролітів і всі, крім карбонату кальцію, розчиняються у воді, тобто хлорид кальцію. є беруть участь у даній реакції у вигляді іонів:

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

Скоротивши однакові іони ліворуч і праворуч у даному рівнянні, отримаємо скорочене іонне:

CO 3 2- + Ca 2+ = CaCO 3 ↓

Останнє рівняння відображає причину взаємодії розчинів карбонату натрію та хлориду кальцію. Іони кальцію та карбонат-іони поєднуються в нейтральні молекули карбонату кальцію, які, з'єднуючись один з одним, породжують дрібні кристали осаду CaCO 3 іонної будови.

Примітка важлива для здачі ЄДІ з хімії

Щоб реакція солі1 з сіллю2 протікала, крім базових вимог до протікань іонних реакцій (газ, осад або вода в продуктах реакції), такі реакції накладається ще одна вимога – вихідні солі повинні бути розчинні. Тобто, наприклад,

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2

реакція немає, хоча FeS – потенційно міг би дати осад, т.к. нерозчинний. Причина того, що реакція не йде - нерозчинність однієї з вихідних солей (CuS).

А ось, наприклад,

Na 2 CO 3 + CaCl 2 = CaCO 3 ↓+ 2NaCl

протікає, так як карбонат кальцію нерозчинний і вихідні солі розчинні.

Те саме стосується взаємодії солей з основами. Крім базових вимог до протікання реакцій іонного обміну, щоб сіль з основою реагували необхідна розчинність їх обох. Таким чином:

Cu(OH) 2 + Na 2 S – не протікає,

т.к. Cu(OH) 2 нерозчинний, хоча потенційний продукт CuS був би осадом.

А ось реакція між NaOH і Cu(NO 3) 2 протікає, так обидві вихідні речовини розчиняються і дають осад Cu(OH) 2:

2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3

Увага! У жодному разі не поширюйте вимогу розчинності вихідних речовин далі реакцій сіль1+ сіль2 і сіль+основа.

Наприклад, з кислотами виконання цієї вимоги не є обов'язковим. Зокрема, всі розчинні кислоти чудово реагують з усіма карбонатами, зокрема нерозчинними.

Іншими словами:

1) Сіль1+ сіль2 — реакція йде, якщо вихідні солі розчиняються, а в продуктах є осад

2) Сіль + гідроксид металу - реакція йде, якщо у вихідні речовини розчиняються і в продуктах є осад або гідроксид амонію.

Розглянемо третю умову перебігу реакцій іонного обміну – утворення газу. Строго кажучи, тільки в результаті іонного обміну утворення газу можливе лише в окремих випадках, наприклад, при утворенні газоподібного сірководню:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

У більшості інших випадків газ утворюється в результаті розкладання одного з продуктів реакції іонного обміну. Наприклад, потрібно точно знати в рамках ЄДІ, що з утворенням газу через нестійкість розкладаються такі продукти, як H 2 CO 3 , NH 4 OH і H 2 SO 3:

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

NH 4 OH = H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

Іншими словами, якщо в результаті іонного обміну утворюються вугільна кислота, гідроксид амонію або сірчиста кислота, реакція іонного обміну протікає завдяки утворенню газоподібного продукту:

Запишемо іонні рівняння для всіх вищевказаних реакцій, що призводять до утворення газів. 1) Для реакції:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

В іонному вигляді записуватимуться сульфід калію та бромід калію, т.к. є розчинними солями, і навіть бромоводнева кислота, т.к. відноситься до сильних кислот. Сірководень же, будучи малорозчинним і газом, що погано дисоціює на іони, запишеться в молекулярному вигляді:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br - = 2K + + 2Br - + H 2 S

Скоротивши однакові іони отримуємо:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Для рівняння:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

В іонному вигляді запишуться Na 2 CO 3 Na 2 SO 4 як добре розчинні солі і H 2 SO 4 як сильна кислота. Вода є малодисоціюючою речовиною, а CO 2 зовсім неелектроліт, тому їх формули будуть записуватися в молекулярному вигляді:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

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

3) для рівняння:

NH 4 NO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O + NH 3

Молекули води та аміаку запишуться повністю, а NH 4 NO 3 , KNO 3 і KOH запишуться в іонному вигляді, т.к. все нітрати є добре розчинними солями, а KOH є гідроксидом лужного металу, тобто. сильною основою:

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

NH 4 + + OH − = H 2 O + NH 3

Для рівняння:

Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + SO 2

Повне та скорочене рівняння матимуть вигляд:

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

Основна загальна освіта

Лінія УМК В. В. Луніна. Хімія (8-9)

Іонні рівняння

Іонні рівняння – невід'ємна частина складної та цікавої хімічної науки. Такі рівняння дозволяють наочно побачити, які іони вступають у хімічні перетворення. У вигляді іонів записують речовини, які зазнають електролітичної дисоціації. Розберемо історію питання, алгоритм складання іонних рівнянь та приклади завдань.

ІСТОРІЯ ПИТАННЯ

Ще древні алхіміки, проводячи нехитрі хімічні реакції у пошуках філософського каменю та записуючи у товсті фоліанти результати своїх досліджень, використовували певні знаки для хімічних речовин. Кожен вчений мав свою систему, що не дивно: кожен хотів захистити свої таємні знання від підступів заздрісників і конкурентів. І лише у VIII столітті з'являються єдині позначення деяких елементів.

У 1615 році Жан Бегун у своїй книзі «Початки хімії», що по праву вважається одним із перших підручників у цьому розділі природознавства, запропонував використовувати умовні позначення для запису хімічних рівнянь. І лише 1814 року шведський хімік Йонс Якоб Берцеліус створив систему хімічних символів з урахуванням однієї чи двох перших букв латинської назви елемента, подібну до тієї, з якою учні знайомляться під час уроків.

У восьмому класі (параграф 12, підручник «Хімія. 8 клас» за редакцією В.В. Єрьоміна) хлопці навчилися складати молекулярні рівняння реакцій, де і реагенти, і продукти реакцій представлені у вигляді молекул.

Однак це спрощений погляд на хімічні перетворення. І про це замислювалися вчені вже у XVIII столітті.

Арреніус внаслідок своїх експериментів з'ясував, що розчини деяких речовин проводять електричний струм. І довів, що речовини, які мають електропровідність, у розчинах знаходяться у вигляді іонів: позитивно заряджених катіонів і негативно заряджених аніонів. І саме ці заряджені частки вступають у реакції.

ЩО ТАКЕ ІОННІ РІВНЯННЯ

Іонні рівняння реакцій- це хімічні рівності, у яких речовини, які входять у реакцію, і продукти реакцій позначені як дисоційованих іонів. Рівняння цього типу підходять для запису хімічних реакцій заміщення та обміну у розчинах.

Іонні рівняння- невід'ємна частина складної та цікавої хімічної науки. Такі рівняння дозволяють наочно побачити, які іони вступають у хімічні перетворення. У вигляді іонів записують речовини, що зазнають електролітичної дисоціації (тема докладно розбирається у параграфі 10, підручник «Хімія. 9 клас» за редакцією В.В. Єрьоміна). У вигляді молекул записують гази, речовини, що випадають в осад, та слабкі електроліти, які практично не дисоціюють. Гази позначаються стрілкою вгору (), субстанції, що випадають осад, стрілкою вниз (↓).

Підручник написано викладачами хімічного факультету МДУ ім. М.В. Ломоносова. Відмінними рисами книги є простота та наочність викладу матеріалу, високий науковий рівень, велика кількість ілюстрацій, експериментів та цікавих дослідів, що дозволяє використовувати її в класах та школах з поглибленим вивченням природничо-наукових предметів.

ОСОБЛИВОСТІ ІОННИХ РІВНЯНЬ

1. Реакції іонного обміну, на відміну окислювально-відновних реакцій, протікають без порушення валентності речовин, які у хімічні перетворення.

- окисно-відновна реакція

Реакція іонного обміну

2. Реакції між іонами протікають за умови утворення в ході реакції поганорозчинного осаду, виділення летючого газу або утворення слабких електролітів.

Налийте в пробірку 1 мл розчину карбонату натрію і акуратно прилийте пару крапельок соляної кислоти.

Що відбувається?

Складіть рівняння реакції, напишіть повне та скорочене іонні рівняння.

#ADVERTISING_INSERT#

Досить часто школярам та студентам доводиться складати т.з. іонні рівняння реакцій. Зокрема, саме цій темі присвячено завдання 31, що пропонується на ЄДІ з хімії. У цій статті детально обговоримо алгоритм написання коротких і повних іонних рівнянь, розберемо багато прикладів різного рівня складності.

Навіщо потрібні іонні рівняння

Нагадаю, що при розчиненні багатьох речовин у воді (і не лише у воді!) відбувається процес дисоціації – речовини розпадаються на іони. Наприклад, молекули HCl у водному середовищі дисоціюють на катіони водню (H + , точніше, H 3 O +) та аніони хлору (Cl -). Бромід натрію (NaBr) перебуває у водному розчині над вигляді молекул, а вигляді гідратованих іонів Na + і Br - (до речі, у твердому броміді натрію теж є іони).

Записуючи " звичайні " (молекулярні) рівняння, ми враховуємо, що у реакцію вступають не молекули, а іони. Ось, наприклад, як виглядає рівняння реакції між соляною кислотою та гідроксидом натрію:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Вочевидь, ця схема не дуже чітко визначає процес. Як ми вже сказали, у водному розчині практично немає молекул HCl, а є іони H + та Cl - . Так само справи і з NaOH. Правильніше було б записати таке:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O. (2)

Це і є повне іонне рівняння. Замість "віртуальних" молекул ми бачимо частки, які реально присутні в розчині (катіони та аніони). Не будемо поки що зупинятися на питанні, чому H2O ми записали в молекулярній формі. Трохи згодом це буде пояснено. Як бачите, немає нічого складного: ми замінили молекули іонами, які утворюються за їхньої дисоціації.

Втім, навіть повне іонне рівняння не є бездоганним. Дійсно, придивіться уважніше: і в лівій, і в правій частинах рівняння (2) присутні однакові частинки - катіони Na + та аніони Cl -. У процесі реакції ці іони не змінюються. Навіщо вони взагалі потрібні? Приберемо їх та отримаємо коротке іонне рівняння:

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

Як бачите, все зводиться до взаємодії іонів H+ та OH – з утворенням води (реакція нейтралізації).

Всі, повне та коротке іонні рівняння записані. Якби ми вирішували завдання 31 на ЄДІ з хімії, то отримали б за неї максимальну оцінку – 2 бали.

Отже, ще раз про термінологію:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - молекулярне рівняння ("звичайне" рівняння, що схематично відображає суть реакції);
H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - повне іонне рівняння (видні реальні частинки, що знаходяться в розчині);
H + + OH - = H 2 O - коротке іонне рівняння (ми прибрали все "сміття" - частки, які не беруть участь у процесі).

Алгоритм написання іонних рівнянь

Складаємо молекулярне рівняння реакції.
Усі частинки, що дисоціюють у розчині у відчутній мірі, записуємо у вигляді іонів; речовини, які не схильні до дисоціації, залишаємо "у вигляді молекул".
Забираємо з двох частин рівняння т.з. іони-спостерігачі, т. е. частки, які беруть участь у процесі.
Перевіряємо коефіцієнти та отримуємо остаточну відповідь – коротке іонне рівняння.

Приклад 1. Складіть повне та коротке іонні рівняння, що описують взаємодію водних розчинів хлориду барію та сульфату натрію.

Рішення. Діятимемо відповідно до запропонованого алгоритму. Складемо спочатку молекулярне рівняння. Хлорид барію та сульфат натрію – це дві солі. Заглянемо у розділ довідника "Властивості неорганічних сполук". Бачимо, що солі можуть взаємодіяти один з одним, якщо під час реакції утворюється осад. Перевіримо:

Вправа 2. Доповніть рівняння наступних реакцій:

KOH + H 2 SO 4 =
H 3 PO 4 + Na 2 O=
Ba(OH) 2 + CO 2 =
NaOH + CuBr 2 =
K 2 S + Hg(NO 3) 2 =
Zn + FeCl 2 =

Вправа 3. Напишіть молекулярні рівняння реакцій (у водному розчині) між: а) карбонатом натрію та азотною кислотою; б) хлоридом нікелю (II) та гідроксидом натрію; в) ортофосфорною кислотою та гідроксидом кальцію; г) нітратом срібла та хлоридом калію; (V) та гідроксидом калію.

Щиро сподіваюся, що у вас не виникло проблем із виконанням цих трьох завдань. Якщо це не так, необхідно повернутись до теми "Хімічні властивості основних класів неорганічних сполук".

Як перетворити молекулярне рівняння на повне іонне рівняння

Починається найцікавіше. Ми повинні зрозуміти, які речовини слід записувати у вигляді іонів, а які залишити в "молекулярній формі". Доведеться запам'ятати таке.

У вигляді іонів записують:

розчинні солі (наголошую, тільки солі добре розчинні у воді);
луги (нагадаю, що лугами називають розчинні у воді основи, але не NH 4 OH);
сильні кислоти (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 ...).

Як бачите, запам'ятати цей список зовсім нескладно: до нього входять сильні кислоти та основи та всі розчинні солі. До речі, особливо пильним юним хімікам, яких може обурити той факт, що сильні електроліти (нерозчинні солі) не увійшли до цього переліку, можу повідомити таке: НЕвключення нерозчинних солей у цей список не відкидає того, що вони є сильними електролітами.

Всі інші речовини повинні бути присутніми в іонних рівняннях у вигляді молекул. Тим вимогливим читачам, яких не влаштовує розпливчастий термін "всі інші речовини", і які, наслідуючи приклад героя відомого фільму, вимагають "оголосити повний список" даю таку інформацію.

У вигляді молекул записують:

всі нерозчинні солі;
всі слабкі підстави (включаючи нерозчинні гідроксиди, NH 4 OH та подібні до нього речовини);
всі слабкі кислоти (H 2 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, практично всі органічні кислоти ...);
взагалі, всі слабкі електроліти (включаючи воду!);
оксиди (всіх типів);
всі газоподібні сполуки (зокрема, H 2 , CO 2 , SO 2 H 2 S, CO);
прості речовини (метали та неметали);
Майже всі органічні сполуки (виняток - розчинні у питній воді солі органічних кислот).

Уф-ф, здається, я нічого не забув! Хоча простіше, на мою думку, все ж таки запам'ятати список N 1. З принципово важливого у списку N 2 ще раз відзначу воду.

Давайте тренуватись!

Приклад 2. Складіть повне іонне рівняння, що описують взаємодію гідроксиду міді (II) та соляної кислоти.

Рішення. Почнемо, звісно, з молекулярного рівняння. Гідроксид міді (II) - нерозчинна основа. Усі нерозчинні основи реагують із сильними кислотами з утворенням солі та води:

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

Нині ж з'ясовуємо, які речовини записувати як іонів, які - як молекул. Нам допоможуть наведені вище списки. Гідроксид міді (II) - нерозчинна основа (див. таблицю розчинності), слабкий електроліт. Нерозчинні основи записують у молекулярній формі. HCl - сильна кислота, що в розчині практично повністю дисоціює на іони. CuCl 2 – розчинна сіль. Записуємо в іонній формі. Вода – лише у вигляді молекул! Отримуємо повне іонне рівняння:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl - = Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.

Приклад 3. Складіть повне іонне рівняння реакції діоксиду вуглецю з водним розчином NaOH.

Рішення. Діоксид вуглецю – типовий кислотний оксид, NaOH – луг. При взаємодії кислотних оксидів з водними розчинами лугів утворюються сіль та вода. Складаємо молекулярне рівняння реакції (не забувайте, до речі, про коефіцієнти):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - оксид, газоподібне з'єднання; зберігаємо молекулярну форму. NaOH - сильна основа (луг); записуємо у вигляді іонів. Na 2 CO 3 - розчинна сіль; пишемо як іонів. Вода – слабкий електроліт, що практично не дисоціює; залишаємо у молекулярній формі. Отримуємо таке:

З 2 + 2Na + + 2OH - = Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Приклад 4. Сульфід натрію у водному розчині реагує з хлоридом цинку з утворенням осаду. Складіть повне іонне рівняння цієї реакції.

Рішення. Сульфід натрію та хлорид цинку – це солі. При взаємодії цих солей випадає осад сульфіду цинку:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS ↓ + 2NaCl.

Я відразу запишу повне іонне рівняння, а ви самостійно проаналізуєте його:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .

Пропоную вам кілька завдань для самостійної роботи та невеликий тест.

Вправа 4. Складіть молекулярні та повні іонні рівняння наступних реакцій:

NaOH + HNO 3 =
H 2 SO 4 + MgO =
Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

Вправа 5. Напишіть повні іонні рівняння, що описують взаємодію: а) оксиду азоту (V) з водним розчином гідроксиду барію; б) розчину гідроксиду цезію з йодоводородною кислотою; в) водних розчинів сульфату міді та сульфіду калію; ІІІ).

Визначення

Реакції, що протікають між іонами в розчинах електролітів, називаються реакціями іонного обміну(РІВ).

У ході РІО не відбувається зміна ступенів окиснення елементів, тому РІО не є окислювально-відновними.

Критерієм незворотності реакцій іонного обміну є утворення слабкого електроліту.

Правило Бертоллі

Реакції іонного обміну протікають практично незворотно у разі, якщо один із продуктів реакції, що утворюються, "відходить" зі сфери реакції у вигляді:

газу,
осаду
або слабодисоціюючого електроліту (наприклад, води).

Якщо в розчині немає іонів, що утворюють слабкий електроліт, реакція оборотна і в такому разі її рівняння не пишуть, ставлячи знак "$\ne$"

Для запису іонних рівнянь використовують молекулярні (1), повні іонні (2) та короткі іонні форми рівнянь (3,4):

$2KOH + H_2SO_4 = K_2SO_4 + 2H_2O \hspace(3cm) (1)$

$2K^+ +2OH^- + 2H^+ + SO_4^(2-) = 2K^+ + SO_4^(2-) +2H_2O \hspace(0.2cm) (2)$

$2OH^- + 2H^+ = 2H_2O \hspace(5cm) (3)$

$OH^- + H^+ = H_2O \hspace(5.5cm) (4)$

Зверніть увагу, що в короткому іонному рівнянні коефіцієнти мають бути мінімальними.Тому у рівнянні (3) всі коефіцієнти скорочуються на 2, і отримане рівняння (4) вважається коротким іонним рівнянням.

При складанні РІО слід пам'ятати, що

вода, метали, оксиди, гази, опади на іони не розпадаються та записуються у всіх рівняннях у молекулярному вигляді;
$H_2SO_3$, $H_2CO_3$, $NH_4OH$, $AgOH$є нестійкими і при освіті практично миттєво розкладаються:
$H_2SO_3 = H_2O + SO_2 \uparrow$
$H_2CO_3 = H_2O + CO_2 \uparrow$
$NH_4OH = H_2O + NH_3 \uparrow$
$2AgOH = Ag_2O \downarrow + H_2O$

Алгоритм складання реакцій іонного обміну

Записують молекулярне рівняння та розставляють коефіцієнти. При записі хімічних формул продуктів реакції важливо пам'ятати, що сума зарядів у молекулі повинна дорівнювати нулю.
Складають повне іонне рівняння, в якому враховують результат дисоціації та вихідних речовин, та продуктів реакції обміну. У вигляді іонів записують усі розчинні сполуки (позначені в таблиці розчинності буквою «Р» (добре розчинні у воді), виняток – гідроксид кальцію). Формули нерозчинних речовин, газів, оксидів, води записують у молекулярному вигляді. Підраховують сумарний коефіцієнт реакції, Для чого складають всі коефіцієнти в правій та лівій частині рівняння.
Для отримання скороченої іонної форми рівняння наводять подібні, тобто скорочують однакові іони до і після знаку рівності в рівнянні. Коефіцієнти мають бути мінімальними, а суми зарядів у лівій та правій частині рівняння мають бути однакові. Підраховують сумарний коефіцієнт у скороченій формі (аналогічно до повної форми).
Скорочена іонна форма рівняння відбиває суть минулої хімічної реакції.

Взаємодія основних оксидів із кислотами. Запишіть молекулярне, коротке та повне іонні рівняння взаємодії оксиду кальцію та соляної кислоти. Розрахуйте сумарні коефіцієнти у повній та скороченій формі.

Рішення

1. Молекулярне рівняння:

$CaO + 2HCl = CaCl_2 + H_2O$

2. Повне іонне рівняння:

$CaO + 2H^+ + \underline(2Cl^-) = Ca^(2+) + \underline(2Cl^-) + H_2O$

Сума коефіцієнтів дорівнює (1+2+2+1+2+1)=9.

3. Скорочене іонне рівняння:

$CaO + 2H^+ = Ca^(2+) + H_2O$

Сумарний коефіцієнт дорівнює(1+2+1+1)=5.

4. Коротке іонне рівняння показує, що при взаємодії оксиду кальцію з сильними кислотами ($H^+$) реакція йде практично незворотно, внаслідок чого утворюється розчинна сіль кальцію та малодисоціююча речовина (вода)

Взаємодія солей із кислотами.Запишіть молекулярне, коротке та повне іонні рівняння взаємодії карбонату калію та азотної кислоти. Розрахуйте сумарні коефіцієнти у повній та скороченій формі.

Рішення

1. Молекулярне рівняння:

$K_2CO_3 + 2HNO_3 = 2KNO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$

2. Повне іонне рівняння:

$\underline(2K^+) + CO_3^(2-) + 2H^+ + \underline(2NO_3^-) = \underline(2K^+) + \underline(2NO_3^-) + CO_2\uparrow + H_2O$

Сума коефіцієнтів дорівнює (2+1+2+2+2+2+1+1)=13.

3. Коротке іонне рівняння:

$ CO_3^(2-) + 2H^+ = CO_2\uparrow + H_2O$

Сума коефіцієнтів дорівнює (1+2+1+1)=5.

4. Коротке іонне рівняння показує, що при взаємодії розчинних карбонатів (лужних металів) із сильними кислотами ($H^+$) реакція йде практично незворотно, внаслідок чого завжди утворюється вуглекислий газ ($CO_2\uparrow$) та малодисоціююча речовина (вода) )

Інструкція

Перш ніж приступати до іонних рівнянь, необхідно засвоїти деякі правила. Нерозчинні у воді, газоподібні та малодисоціюючі речовини (наприклад, вода) на іони не розпадаються, а значить, записуйте їх у молекулярному вигляді. Також сюди відносяться слабкі електроліти, такі як H2S, H2CO3, H2SO3, NH4OH. Розчинність сполук можна з'ясувати за таблицею розчинності, яка є дозволеним довідковим матеріалом на всіх видах контролю. Там же вказані всі заряди, які притаманні катіону та аніону. Для повноцінного виконання завдання необхідно написати молекулярне, повне та іонне скорочене рівняння.

Приклад № 1. реакцію нейтралізації між сірчаною кислотою та гідроксидом калію, розгляньте її з погляду ТЕД (теорії електролітичної дисоціації). Спочатку запишіть рівняння реакції в молекулярному вигляді та .H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O Проаналізуйте отримані речовини на їх розчинність та дисоціацію. Усі сполуки розчиняються у питній воді, отже на іони. Виняток тільки вода, яка на іони не розпадається, отже, залишиться в молекулярному вигляді. Щоб скоротити однакові іони, закресліть їх. H2O

Приклад № 2. Напишіть реакцію обміну між хлоридом міді та гідроксидом натрію, розгляньте її з погляду ТЕД. Запишіть рівняння реакції у молекулярному вигляді та розставте коефіцієнти. В результаті гідроксид міді, що утворився, випав в осад блакитного кольору. CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH) 2↓ +2NaClПроаналізуйте всі речовини на їх розчинність у воді – розчинні всі, крім гідроксиду міді, який на іони дисоціювати не буде. Запишіть іонне повне рівняння, підкресліть і скоротите однакові іони:

Приклад № 3. Напишіть реакцію обміну між карбонатом натрію та соляною кислотою, розгляньте її з погляду ТЕД. Запишіть рівняння реакції у молекулярному вигляді та розставте коефіцієнти. В результаті реакції утворюється хлорид натрію та виділяється газоподібна речовина СО2 (вуглекислий газ або оксид вуглецю (IV)). Воно утворюється за рахунок розкладання слабкої вугільної кислоти, що розпадається на оксид та воду. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2+H2O Проаналізуйте всі речовини на їх розчинність у воді та дисоціацію. Вуглекислий газ йде з системи, як газоподібна сполука, вода – це малодисоціююча речовина. Решта всіх речовин на іони розпадаються. Запишіть іонне повне рівняння, підкресліть і скоротите однакові іони:2Na+ +СO3 2- +2H+ +2Cl- =2Na+ +2Cl- +CO2+H2OЗалишається іонне скорочене рівняння:СO3 2- +2H+ =CO2+H2O