Ионное уравнение: Ионные уравнения – статья – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Содержание

Реакции ионного обмена и условия их протекания.

Реакции ионного обмена — реакции в водных растворах между электролитами, протекающие без изменений степеней окисления образующих их элементов.

Необходимым условием протекания реакции между электролитами (солями, кислотами и основаниями) является образование малодиссоциирующего вещества (вода, слабая кислота, гидроксид аммония), осадка или газа.

Расcмотрим реакцию, в результате которой образуется вода. К таким реакциям относятся все реакции между любой кислотой и любым основанием. Например, взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом калия:

HNO3 + KOH = KNO3 + H2O (1)

Исходные вещества, т.е. азотная кислота и гидроксид калия, а также один из продуктов, а именно нитрат калия, являются сильными электролитами, т.е. в водном растворе они существуют практически только в виде ионов. Образовавшаяся вода относится к слабым электролитам, т.е. практически не распадается на ионы. Таким образом, более точно переписать уравнение выше можно, указав реальное состояние веществ в водном растворе, т.е. в виде ионов:

H+ + NO3 + K+ + OH

‑ = K+ + NO3 + H2O (2)

Как можно заметить из уравнения (2), что до реакции, что после в растворе находятся ионы NO3 и K+ . Другими словами, по сути, нитрат-ионы  и ионы калия никак не участвовали в реакции. Реакция произошла только благодаря объединению частиц H+ и OH в молекулы воды. Таким образом, произведя алгебраически сокращение одинаковых ионов в уравнении (2):

H+ + NO3 + K+ + OH = K+ + NO3 + H2O

мы получим:

H+ + OH = H2O (3)

Уравнения вида (3) называют сокращенными ионными уравнениями, вида (2) — полными ионными уравнениями, а вида (1) — молекулярными уравнениями реакций.

Фактически ионное уравнение реакции максимально отражает ее суть, именно то, благодаря чему становится возможным ее протекание. Следует отметить, что одному сокращенному ионному уравнению могут соответствовать множество различных реакций. Действительно, если взять, к примеру, не азотную кислоту, а соляную, а вместо гидроксида калия использовать, скажем, гидроксид бария, мы имеем следующее молекулярное уравнение реакции:

2HCl+ Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O

Соляная кислота, гидроксид бария и хлорид бария являются сильными электролитами, то есть существуют в растворе преимущественно в виде ионов. Вода, как уже обсуждалось выше, – слабый электролит, то есть существует в растворе практически только в виде молекул. Таким образом, полное ионное уравнение данной реакции будет выглядеть следующим образом:

2H+ + 2Cl + Ba2+ + 2OH = Ba2+ + 2Cl + 2H2O

Сократим одинаковые ионы слева и справа и получим:

2H+ + 2OH = 2H2O

Разделив и левую и правую часть на 2, получим:

H+ + OH = H2O,

Полученное сокращенное ионное уравнение полностью совпадает с сокращенными ионным уравнением взаимодействия азотной кислоты и гидроксида калия.

При составлении ионных уравнений в виде ионов записывают только формулы:

1) сильных кислот  (HCl, HBr, HI, H

2SO4, HNO3, HClO4 ) (список сильных кислот надо выучить!)

2) сильных оснований (гидроксиды щелочных (ЩМ) и щелочно-земельных металлов(ЩЗМ))

3) растворимых солей

В молекулярном виде записывают формулы:

1) Воды H2O

2) Слабых кислот (H2S, H2CO3, HF, HCN, CH3COOH (и др. практически все органические)).

3) Слабых оcнований (NH4OH  и практически все гидроксиды металлов кроме ЩМ и ЩЗМ.

4) Малорастворимых солей (↓) («М» или «Н» в таблице растворимости).

5) Оксидов (и др. веществ, не являющихся электролитами).

Попробуем записать уравнение между гидроксидом железа (III) и серной кислотой. В молекулярном виде уравнение их взаимодействия записывается следующим образом:

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

Гидроксиду железа (III) соответствует в таблице растворимости обозначение «Н», что говорит нам о его нерастворимости, т.е. в ионном уравнении его надо записывать целиком, т.е. как Fe(OH)3 . Серная кислота растворима и относится к сильным электролитам, то есть существует в растворе преимущественно в продиссоциированном состоянии. Сульфат железа (III), как и практически все другие соли, относится к сильным электролитам, и, поскольку он растворим в воде, в ионном уравнении его нужно писать в виде ионов. Учитывая все вышесказанное, получаем полное ионное уравнение следующего вида:

2Fe(OH)3 + 6H+ + 3SO42- = 2Fe3+ + 3SO42- + 6H2O

Сократив сульфат-ионы слева и справа, получаем:

2Fe(OH)3 + 6H+ = 2Fe3+ + 6H2O

разделив обе части уравнения на 2 получаем сокращенное ионное уравнение:

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

Теперь давайте рассмотрим реакцию ионного обмена, в  результате которой образуется осадок. Например, взаимодействие двух растворимых солей :

Na2CO3 +  CaCl2 = CaCO3↓+  2NaCl

Все три соли – карбонат натрия, хлорид кальция, хлорид натрия и карбонат кальция (да-да, и он тоже) – относятся к сильным электролитам и все, кроме карбоната кальция, растворимы в воде, т.е. есть участвуют в данной реакции в виде ионов:

2Na+ + CO32- +  Ca2+ + 2Cl = CaCO3↓+  2Na+ + 2Cl

Сократив одинаковые ионы слева и справа в данном уравнении, получим сокращенное ионное:

CO32- + Ca2+  = CaCO3

Последнее уравнение отображает причину взаимодействия растворов карбоната натрия и хлорида кальция. Ионы кальция и карбонат-ионы объединяются в нейтральные молекулы карбоната кальция, которые, соединяясь друг с другом, порождают мелкие кристаллы осадка CaCO3 ионного строения.

Примечание важное для сдачи ЕГЭ по химии

Чтобы реакция соли1 с солью2 протекала, помимо базовых требований к протеканиям ионных реакций (газ, осадок или вода в продуктах реакции), на такие реакции накладывается еще одно требование – исходные соли должны быть растворимы.  То есть, например,

CuS + Fe(NO3)2 ≠ FeS + Cu(NO3)2

реакция не идет, хотя FeS – потенциально мог бы дать осадок, т.к. нерастворим. Причина того что реакция не идет – нерастворимость одной из исходных солей (CuS).

А вот, например,

Na2CO3 +  CaCl2 = CaCO3↓+  2NaCl

протекает, так как карбонат кальция нерастворим и исходные соли растворимы.

То же самое касается взаимодействия солей с основаниями. Помимо базовых требований к протеканию реакций ионного обмена, для того чтобы соль с основанием реагировали необходима растворимость их обоих. Таким образом:

Cu(OH)2 + Na2S – не протекает,

т.к. Cu(OH)2 нерастворим, хотя потенциальный продукт CuS был бы осадком.

А вот реакция между NaOH и Cu(NO3)2 протекает, так оба исходных вещества растворимы и дают осадок Cu(OH)2:

2NaOH + Cu(NO3)2 = Cu(OH)2 ↓+ 2NaNO3

Внимание! Ни в коем случае не распространяйте требование растворимости исходных веществ дальше реакций соль1+ соль2   и   соль + основание.

Например, с кислотами выполнение этого требования не обязательно. В частности, все растворимые кислоты прекрасно реагируют со всеми карбонатами, в том числе нерастворимыми.

Другими словами:

1) Соль1+ соль2 — реакция идет если исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок

2) Соль + гидроксид металла – реакция идет, если в исходные вещества растворимы и в продуктах есть осадок или гидроксид аммония.

Рассмотрим третье условие протекания реакций ионного обмена – образование газа. Строго говоря, только в результате ионного обмена образование газа возможно лишь в редких случаях, например, при образовании газообразного сероводорода:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S↑

В большинстве же остальных случаев газ образуется в результате разложения одного из продуктов реакции ионного обмена. Например, нужно точно знать в рамках ЕГЭ, что с образованием газа в виду неустойчивости разлагаются такие продукты, как H2CO3, NH4OH и H2SO3:

H2CO3 = H2O + CO2

NH4OH = H2O + NH3

H2SO3 = H2O + SO2

Другими словами, если в результате ионного обмена образуются угольная кислота, гидроксид аммония или сернистая кислота, реакция ионного обмена протекает благодаря образованию газообразного продукта:

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2

NH4NO3 + KOH = KNO3 + H2O + NH3

Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2

Запишем ионные уравнения для всех указанных выше реакций, приводящих к образованию газов. 1) Для реакции:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S↑

В ионном виде будут записываться сульфид калия и бромид калия, т.к. являются растворимыми солями, а также бромоводородная кислота, т.к. относится к сильным кислотам. Сероводород же, являясь малорастворимым и плохо диссоциирцющим на ионы газом, запишется в молекулярном виде:

2K+ + S2- + 2H+  + 2Br = 2K+ + 2Br + H2S↑

Сократив одинаковые ионы получаем:

S2- + 2H+ = H2S↑

2) Для уравнения:

Na

2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2

В ионном виде запишутся Na2CO3, Na2SO4 как хорошо растворимые соли и H2SO4 как сильная кислота. Вода является малодиссоциирующим веществом, а CO2 и вовсе неэлектролит, поэтому их формулы будут записываться в молекулярном виде:

2Na+ + CO32- + 2H + + SO42- = 2Na+ + SO42 + H2O + CO2

CO32- + 2H + = H2O + CO2

3) для уравнения:

NH4NO3 + KOH = KNO3 + H2O + NH3

Молекулы воды и аммиака запишутся целиком, а NH4NO3, KNO3 и KOH запишутся в ионном виде , т.к. все нитраты являются хорошо растворимыми солями, а KOH является гидроксидом щелочного металла, т.е. сильным основанием:

NH4+ + NO3+ K+ + OH = K+ + NO

3 + H2O + NH3

NH4+ + OH = H2O + NH3

Для уравнения:

Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2

Полное и сокращенное уравнение будут иметь вид:

2Na+ + SO32- + 2H+ + 2Cl = 2Na+ + 2Cl + H2O + SO2

SO32- + 2H+ = H2O + SO2

Chemical Reactions in Aqueous Solutions

4.8: Химические реакции в водных растворах

Химические вещества взаимодействуют по-разному. Некоторые химические реакции демонстрируют общие закономерности реактивности. Из-за большого количества химических реакций становится необходимым классифицировать их на основе наблюдаемых закономерностей взаимодействия.

Вода является хорошим растворителем, который может растворить много веществ. По этой причине в воде происходит много химических реакций. Такие реакции называются водной реакцией. Тремя наиболее распространенными типами водных реакций являются осадки, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные.

Реакции в водных растворах  

Реакция осаждения включает в себя обмен ионами между ионическими соединениями в водном растворе раствор, образуя нерастворимую соль или осадок. В кислотно-щелочной реакции кислота вступает в реакцию с основанием, и они нейтрализуют друг друга, образуя соль и воду. Окислительно-восстановительная реакция включает перенос электронов между реакциями. Считается, что реагент, который теряет электроны, окисляется, а реагент, который получает электроны, восстанавливается.

Уравнения для водных реакций  

При использовании ионов существуют различные способы представления реакций, происходящих в водной среде, каждая из которых имеет различный уровень детализации. Чтобы понять это, давайте рассмотрим пример реакции осаждения. Реакция происходит между водными растворами ионных соединений, такими как BaCl2 и AgNО3. В результате реакции водятся Ba(NО3)2 и твердый AgCl.  

Это сбалансированное уравнение называется молекулярным уравнением. Молекулярные уравнения предоставляют стехиометрическую информацию для выполнения количественных расчетов, а также помогают определить используемые реагенты и сформированные продукты. Однако молекулярные уравнения не содержат подробностей процесса реакции в раствор; то есть не указывают на различные ионные виды, присутствующие в раствор.  

Ионные соединения, такие как BaCl2, AgNО3 и Ba(NО3)2, растворимы в воде. Они растворяются, разделяя их на составляющие ионы, и их ионы однородно рассеяны в раствор.  

Поскольку AgCl является нерастворимой солью, она не диссоциирует и остается в раствор как твёрдое вещество. С учетом указанных выше факторов более реалистичное представление реакции будет следующим:  

Это полное ионное уравнение, в котором явно представлены все растворенные ионы.  

Это полное ионное уравнение указывает на два химических вида, которые присутствуют в одинаковой форме с обеих сторон: Ba2+  (aq) и NО3 (aq). Они называются ионами зрителя. Присутствие этих ионов необходимо для поддержания нейтральности заряда. Поскольку они не изменяются в процессе ни химически, ни физически, их можно исключить из уравнения.  

Это уравнение можно упростить еще больше, чтобы получить:  

Это чистое ионное уравнение. Это указывает на то, что твердый хлорид серебра может быть произведен из растворенных ионов хлорида и серебра, независимо от источника этих ионов.  

Этот текст адаптирован к OpenStax Химия 2е изд., раздел 4.1: Написание и балансировка химических уравнений.  

Реакции сокращенное ионное уравнени - Справочник химика 21

    Если в полученном ионном уравнении сократить одинаковое количество одноименных ионов в правой и левой частях (они подчеркнуты), то получим уравнение реакции в сокращенной ионной форме  [c.63]

    Электроны в суммарном уравнении реакции не фигурируют. Атомы и заряды уравнены, но остается сократить ионы И , поскольку они имеются и в левой, и в правой частях уравнения. Окончательно уравнение реакции имеет следующий вид  [c.324]


    В данном случае алюминий не является электролитом, а молекула воды записывается в недиссоциирован-ной форме потому, что является очень слабым электролитом (см. 5). Неполярные молекулы водорода практически нерастворимы в воде и удаляются из сферы реакции. Одинаковые ионы в обеих частях уравнений (4), (5) можно сократить, н тогда эти уравнения преобразуются в одно ионное уравнение взаимодействия алюминия со щелочами [c.168]

    Ион Ре + остался неизменным, и ч-зеле выпадения осадка Ag I раствор по-прежнему будет желтого цвета. Из уравнения реакции исключим ионы, не претерпевшие изменений, и сократим коэффициенты  [c.188]

    Равновесие сдвигается вправо из-за образования осадка Mg(0H)2. Сократив одинаковые ионы в левой и правой частях уравнения реакции, получим [c.165]

    Просуммировать полученные полуреакции. Если баланс составлен правильно, то электроны слева и справа сократятся. При тгом Оы получаете уравнение реакции в сокращенном ионном виде, [c.145]

    Сократив обе части на 16Н+ и SHgO, получим сокращенное ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции  [c.130]

    Из этого уравнения видно, что сущность реакции сводится к взаимодействию ионов Mg " " и 20Н", так как другие ионы (Na + и С1 ), присутствующие в растворе, не принимают участия в реакции, т. е. остаются неизменными. Сократив одинаковые ионы в левой и правой частях уравнения реакции, получим [c.35]

    Скорость реакции теперь можно выразить согласно теории абсолютных скоростей реакции. Так как расстояние между двумя реагирующими частицами в активированном состоянии сравнительно велико, то вращательную и колебательную степени свободы в этом состоянии можно считать такими же, как и в случае изолированных друг от друга молекулы и иона. Поэтому в уравнении для скорости реакции соответствующие суммы состояний сократятся, и в сумму состояний для активированного комплекса дол кны входить только множители, соответствующие поступательной и объединенной вращательной и поляризационной энергиям. Если вращательное квантовое число У, а, следовательно, и вращательная энергия равны нулю, то эффективного активированного состояния не будет . Поэтому удобнее выделить вероятность [c.221]

    Для того чтобы перейти от молекулярного написания уравнения к ионному, необходимо написать формулы сильных электролитов в виде ионов, а слабых — в виде молекул, и сократить не участвующие в реакции ионы, оставив только те вещества, которые фактически принимают участие в реакции (т. е. претерпевают изменение). Формулы малорастворимых соединений тоже обычно пищут в виде молекул, хотя многие из них являются сильными электролитами (имеют ионный тип связи).  [c.40]



Реакции ионного обмена | CHEMEGE.RU

Реакции ионного обмена – это реакции между сложными веществами в растворах, в результате которых реагирующие вещества обмениваются своими составными частями. Так как в этих реакциях происходит обмен ионами – они называются ионными.

 

Правило Бертолле: Реакции обмена в растворах электролитов протекают до конца (возможны) только тогда, когда в результате реакции образуется либо твердое малорастворимое вещество (осадок), либо газ, либо вода или любой другой слабый электролит.

 

333

Например, нитрат серебра взаимодействует с бромидом калия

AgNО3 + КВr = АgВr↓ + КNО3

 

 

1. Записываем молекулярное уравнение реакции, не забывая расставить коэффициенты:    

3KOH +FeCl3 = Fe(OH)3 + 3KCl

2. С помощью таблицы растворимости определяем растворимость каждого вещества. Подчеркнем вещества, которые мы не будем представлять в виде ионов.

                                                             р           р             н                р

3KOH + FeCl3 = Fe(OH)3 +  3KCl

3. Составляем полное ионное уравнение. Сильные электролиты записываем в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые вещества и газообразные вещества записываем в виде молекул.

3Na+ + 3OH + Fe3+ + 3Cl =   Fe(OH)3 + 3Na+ + 3Cl

4. Находим одинаковые ионы (они не приняли участия в реакции в левой и правой частях уравнения реакции) и сокращаем их слева и справа.

3Na+ + 3OH + Fe3+ + 3Cl =  Fe(OH)3 + 3Na+ + 3Cl

5. Составляем итоговое сокращенное ионное уравнение (выписываем формулы ионов или веществ, которые приняли участие в реакции).

Fe3+ +  3OH = Fe(OH)3

На ионы мы не разбиваем:

  • Оксиды; осадки; газы; воду; слабые электролиты (кислоты и основания)
  • Анионы кислотных остатков кислых солей слабых кислот (НСО3, Н2РО4 и т.п.) и катионы основных солей слабых оснований Al(OH)2+
  • Комплексные катионы и анионы: [Al(OH)4]

 

Например, взаимодействие сульфида цинка и серной кислоты

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ. Сульфид цинка нерастворим.

 н          р              р           р

ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S  

Реакция протекает до конца, т.к. выделяется газ сероводород, который является слабым электролитом. Полное ионно-молекулярное уравнение:

ZnS + 2H+ + SO42 = Zn2+ + SO42 + H2S

Сокращаем ионы, которые не изменились в процессе реакции – в данном случае это только сульфат-ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

      ZnS + 2H+ = Zn2+ + H2S

 

Например, взаимодействие гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:

                                                              р               р              р

NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O

Кислые анионы слабых кислот являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:

Na+ + НСО3 + Na+ + ОН = 2Na+ + CO32- + H2O

Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

НСО3+ ОН = CO32- + H2O

 

Например, взаимодействие тетрагидроксоалюмината натрия и соляной кислоты

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:

                                                              р               р          р           р

Na[Al(OH)4] + 4HCl = NaCl + AlCl3 + H2O

Комплексные ионы являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:

Na+ + [Al(OH)4] + 4H+ + 4Cl = Na+ + Cl + Al3+ + 3Cl + H2O

Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

[Al(OH)4] + 4H+ = Na+ + Al3+ + H2O

Разработка урока химии ,8 классс

Тема : Ионные уравнения реакций.

Цель: показать суть химических реакций, протекающих в растворах.

Планируемые УУД: Предметные: Формулируют и воспроизводят понятия «Электролиты – не электролиты» «Электролитическая диссоциация», «Ионные реакции», «Условия необратимости реакций».Проводят опыты, наблюдают, описывают наблюдения. Регулятивные: Преобразуют практическую задачу в познавательную. Планируют собственную деятельность. Осуществляют контроль и оценку своих действий. Познавательные: Проводят наблюдение, анализ, выдвигают предположения (моделируют процессы) и осуществляют их экспериментальную проверку. Коммуникативные: Обмениваются знаниями для принятия эффективных решений. Личностные: Проявляют устойчивый интерес к поиску решения проблемы. Методы урока: По характеру познавательной деятельности: объяснительно –иллюстративный, проблемно – поисковый. По виду источника знаний: словесно – наглядный По форме совместной деятельности учителя и уч - ся: рассказ, беседа, эксперимент Контроль результатов обучения: а) самоконтроль б) взаимоконтроль в) компьютерный контроль Оборудование: ПК, медиапроектор,

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Основные понятия темы: реакции ионного обмена, ионные реакции, ионные уравнения, молекулярные уравнения реакций, полные и сокращённые ионные уравнения реакций, реакции нейтрализации Методы обучения: технология проблемного обучения. Оборудование и реактивы: Растворы кислот, серной и соляной Карбонат натрия, сульфат натрия, хлорид меди(2) Штативы с пробирками.

Ход урока

I. Организационный момент. Здравствуйте, ребята! Я рада вас приветствовать сегодня на уроке. Улыбнитесь друг друга ,а я улыбаюсь Вам. Я вижу все настроены на урок и получение новых знаний, настроение у всех хорошее. Эпиграфом нашего урока будут следующие слова (слайд) Три пути ведут к знанию: путь размышления – самый благородный, путь подражания – самый легкий, и путь опыта – это самый горький.(слайд1) Я желаю вам идти к достижению цели трудными, но благородными путями. Сегодня вы должны научиться применять полученные знания по теме «ТЭД» в новой нестандартной ситуации. Для этого нам необходимо вспомнить понятия, с которыми вы уже знакомы. II. Актуализация знаний учащихся. Фронтальный опрос (слайд) 1. Какие вещества называются электролитами? Какие вещества к ним относятся?

2.Какие вещества называются неэлектролитами? Какие вещества к ним относятся? 3то такое электролитическая диссоциация?

4.Что такое ионы?

5.Какие вы знаете ионы?

6.Распределить ионы К+, CO32– , Al3+, OH– , Cl– , H+, PO43– , Mg2+, SO42–, Nh5+, S2– КАТИОНЫ АНИОНЫ Закончите уравнения реакций,расставьте коэффициенты ,укажите тип реакций: (У доски -1 человек, остальные на листе самоконтроля) (слайд) СаСО3 + HCl = CaCl2 + h3O + CO2 ↑ CaCl2 + h4PO4 = Ca3(PO4)2 ↓+ ……….. h3SO4 + NaOH = ………….+……………….. Дополните нужными словами:(слайд) Схема на доске (кружочки на магнитах)- суть реакции обмена, составляет один желающий. Схема на листочке (шарики из пластилина, подсказка)-составляют две пары слабых учащихся, проверяют сильные учащиеся с предыдущей парты. Реакция обмена – это реакция в результате которой два …………… вещества …………………. своими составными ………… .

III. Целеполагание и мотивация.

- Понятия “реакции обмена”, “ионы” мы уже знаем, а как их вместе применить? Определите ключевое понятие сегодняшнего урока, (“реакции ионного обмена”). Тема нашего урока: « Ионные уравнения реакций». Запишите тему урока Формулировка целей и задач урока: (используя упражнение «Посмотрите через левое плечо»). Учитель предлагает учащимся встать, посмотреть через левое плечо, подумать, что каждый из них увидел; а теперь снова посмотрите через левое плечо как можно дальше. Вопрос учащимся: когда вы смогли увидеть больше, в первый или во второй раз? Учащиеся отвечают, во второй раз. Это потому, что у вас была такая цель. Давайте вместе сформулируем цель нашего урока, учитывая то, что тема немного нам знакома. Формулируются цель, задачи урока, сообщается форма его проведения. А цель звучит следующим образом. Цель: Дать понятие о сущности реакций ионного обмена и рассмотреть условия протекания данных реакций до конца.

IV. Изучение нового материала.

1) Вступительное слово На предыдущих уроках мы выяснили, что свойства растворов электролитов зависят от свойств ионов. Но химия изучает отношение веществ друг к другу. Что будем наблюдать, если смешать растворы электролитов? (Опыт с шариком- смешиваем кислоту и карбонат натрия)-шарик надулся. Почему?(образовался газ) В каких случаях произошли химические реакции? - По каким признакам вы определили, что произошла химическая реакция? - К какому типу реакций относятся реакции, проведенные в опыте? - Какие частицы находятся в растворах электролитов? Между тем, реакции обмена между электролитами в водных растворах мы раньше изображали молекулярными уравнениями, не учитывая, что в этих реакциях участвуют не молекулы электролита, а ионы, на которые он диссоциирован. - Существуют ли какие-нибудь закономерности в протекании таких реакций? Чтобы получить ответ на этот вопрос, запишем уравнения этих реакций не только в молекулярном, но и в ионном виде (полное и сокращенное ионное уравнения). Для этого посмотрим на алгоритм составления этих уравнений СОСТАВЛЕНИЕ ИОННЫХ УРАВНЕНИЙ Учитель на доске составляет полное и сокращенное ионное уравнение для первого опыта, комментируя записи, учащиеся сопоставляют запись на доске с алгоритмом (у каждого на столе)

Правила: 1. Простые вещества, оксиды, а также нерастворимые кислоты, основания и соли не диссоциируют.

2. Для реакции берут растворы веществ, поэтому даже малорастворимые вещества находятся в растворах в виде ионов.

3. Если малорастворимое вещество образуется в результате реакции, то при записи ионного уравнения его считают нерастворимым.

4. Сумма электрических зарядов ионов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов ионов в правой части. Алгоритм составления ионных реакций

1.Записываем молекулярное уравнение, расставляем коэффициенты.

2.С помощью таблицы растворимости определяем растворимость каждого вещества.

3. Составляем полное ионное уравнение реакции. 4.Составляем сокращенное ионное уравнение реакции (найти одинаковые ионы и сократить их слева и справа). Итак: В растворе электролиты распадаются на ионы и между ними могут протекать химические реакции, которые называются ионными реакциями. Уравнения этих реакций называются ионными уравнениями. РИО (реакции ионного обмена) – это реакции, протекающие между электролитами.

Вывод 1. :РИО идут до конца , если выделяется газ. СОЗДАНИЕ проблемной ситуации а) на доске запись CuCl2+2NaOH=Cu(OH)²↓+2NaCl Учитель напоминает, что реакция протекает в растворе, где вещества находятся в виде ионов и предлагает написать представленное уравнение в ионном виде. Запись на доске: Cu(2+)+2Cl(-)+2Na(+)+2OH(-)=Cu(OH)²+2Na(+)+2Cl(-)-полное ионное Учитель – посмотрите на обе части уравнения. Что мы видим?

Ученики – одинаковые ионы. Учитель – что наблюдаете при поведении реакции? Ученики – выпадение осадка. Учитель – а какое вещество выпадает в осадок? Ученики – с помощью таблицы растворимости –гидроксид меди 2 Учитель – значит – вещество нерастворимое. А когда в результате реакции выпадает осадок, что можно сказать о такой реакции?

Ученики – реакция необратима Предлагается сделать верную запись реакции и учащиеся самостоятельно должны записать уравнение реакции: Учитель поясняет, что написанное уравнение называется полным ионным. определим одинаковые ионы, то есть ионы, не участвующие в реакции (они находятся в правой и левой части уравнения в одинаковом количестве ).

Формулы этих ионов можно вычеркнуть, другими словами, привести подобные члены в левой и правой частях уравнения («сократить») Затем предлагается сравнить обе части уравнения и сделать вывод – какие частицы участвовали в реакции, и записать соответствующее уравнение реакции: Cu(2+)+2OH(-)=Cu(OH)²- Учитель – это сокращенное ионное уравнение. * Сокращённое ионное уравнение отражает сущность реакции ионного обмена. Вывод2.: образование осадка. Учитель – вспомните признаки химических реакций; как вы думаете, в каких случаях реакция ионного обмена может быть необратима? Запись на доске: NaOH + HCl = NaCl + h3O ГИПОТЕЗА образование воды ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗ - написать уравнение реакции в молекулярном и ионном видах и сделать выводы. Вывод 3.образование воды-мдв. РИО между кислотой и щелочью с образованием соли и воды называется НЕЙТРАЛИЗАЦИЕЙ.

V.Релаксация(слайд)

VI.Экспериментальная часть.

При сливании некоторых растворов электролитов реакции протекают, а в других случаях – нет. Как вы думаете почему? Попробуем разобраться с помощью эксперимента. Na2SO4 + СuCl2 --- ……+…… Вспомним правила ТБ по работе с химическими веществами.

В XIX веке жил знаменитый ученый-химик Карл Либих. Его коллега (тоже химик) Карл Фогт вспоминает один такой случай… как-то входит Либих, а у него в руке склянка с притертой пробкой. Он подходит к Фогту и говорит: «Ну-ка, обнажите свою руку», - и влажной пробкой прикасается к руке Фогта и спрашивает: «Жжет, не правда ли?» Я только что получил муравьиную кислоту. Правильно ли поступил Карл Либих? Конечно же нет. У Фогта после этого долго болела рука и остался шрам. А вы знаете, как надо обращаться с реактивами? Учащийся проводит опыт, соблюдая технику безопасности (учитель делает акцент на правилах по ТБ.) Проведение опыта.(один у доски). Результат: ничего не произошло.

Реакция обратима. Выводы: Если выделит ГАЗ - Это раз; И получится ВОДА¬ - Это два; А ещё нерастворимый Осаждается продукт… «Есть ОСАДОК», - говорим мы... Это третий важный пункт, Химик «правила обмена» Не забудет никогда: В результате – непременно Будет ГА3 или ВОДА, Выпадет ОСАДОК – Вот тогда порядок!!! VII. Первичное закрепление нового материала (тест) -взаимопроверка • 1. Реакции ионного обмена – это реакции: А. Разложения. В. Обмена Б. Замещения. Д. Соединения • 2. Укажите уравнение реакции ионного обмена: А. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3 Б. 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2 В. Аl2(SO4)3 + 6KOH = 2Al(OH)3 + 3K2SO4 Д. 3Ba + N2 = Ba3N2 • 3. Реакцией нейтрализации является реакция между парой веществ: А. Сa(OH)2 и NaCO3 Б. MgSO4 и BaCl2 В. К2СO3 и НCl Д. NaOH и Н3PO4 • 4. Электролитом является каждое вещество в ряду: А. ВaO; h3SO4; HNO3 Б. AgCl; h4PO4; CuSO4 В. FeSO4; AlCl3; h3SO4 Д. K2SO4; h3; MgCl2 • 5. Формулы веществ, при взаимодействии которых образуется вода: А. Fe(OH)2 и HNO3 Б. КOH и HNO3 В. КOH и Zn(NO3)2 Д.MgCO3 и Ba(NO3)2 Ответы • 1 – в • 2 – в • 3 – д • 4 – в • 5 – б Применение реакций ионного обмена. Из всей живой природы только человек способен к творчеству,человечество бережно хранит произведения искусства. В настоящее время проблема сохранения живописи стала очень актуальной,

Именно в наш «информационный» век стало возможным понять, как же именно сохранить произведения искусства для потомков. Химическими исследованиями, которые применяются при реставрации картин это Капельный метод. В основе которого лежат ионные реакции.

Ребята мы сегодня занимались небольшим научным исследованием. Исследовали и выяснили, что ионные реакции идут до конца в трех случаях. .. остальные являются обратимыми . Также ознакомились с новым типом реакций обмена- нейтрализация. Кластер Молодцы ребята вы смогли превратить наш урок в научную лабораторию. Мы прошли с вами все этапы научного познания всего лишь на одном уроке. VI. Рефлексвно-оценочный (3 мин).

Я предлагаю вам оценить свою работу с помощью колеса самооценки. Возьмите его пожалуйста. На колесе самооценки есть 6 критериев по которым вы должны оценить себя. От 0 до 10 б., в течении 1 минуты оцените работу по данным критериям. Вам понятно как выполнять оценивание Что вы можете сказать по критерию Работа ума и получения новых знаний? Почему? Спасибо! Замечательно. Как вы оценили свою деятельность по критерию гармония отношений с одноклассниками Как вы оценили, себя по критерию у нас все получилось!

VII. Домашнее задание § 37,на листе Презентация по теме: «Реакции ионного обмена в природе и жизни человека»

Предложите решение следующей задачи: Задача 1. В сточных водах гальванического цеха химического завода обнаружены катионы Fe3+, Fe2+, Ni2+ и анионы Cl-, SO42-. Как с помощью реакций ионного обмена можно очистить эти стоки?

Спасибо вам за сотрудничество. Успехов вам в дальнейшем изучении химии! Желаю вам в этой жизни накапливать только позитивную энергию и дарить ее окружающим во всем в учебе , в общении, в познании нашего мира. Спасибо вам большое.

Реакции ионного обмена и условия их протекания

Цели урока: познакомить учащихся с ионными уравнениями реакций, начать формировать навыки составления полных и сокращенных ионных уравнений.

Ход урока

1. Организационный момент.

1. Перечислите сильные и слабые электролиты.

2. Как происходит диссоциация средних солей? кислых? основных?

3. В случае ступенчатой диссоциации электролита, какие ионы образуются в наибольшем количестве, а какие в наименьшем?

2. Правила написания уравнений реакций в ионном виде

1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.

2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.

3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.

4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.

5. Помните!


На ионы диссоциируют

Реагенты (исходные вещества)

Продукты реакции

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

1. Соли

2. Кислоты

3. Основания

(Включая Ca(OH)2 – M)

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

1. Соли

2. Кислоты

3. Основания

Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду:

h3CO3 ↔ h3O + CO2↑

h3SO3 ↔ h3O + SO2↑

Nh5OH↔ h3O + Nh4↑

h3S↑ (сероводород сам выделяется в виде газа)

Р - растворимое вещество;

М - малорастворимое вещество;

ТР - таблица растворимости.

3. Алгоритм составления реакций ионного обмена в молекулярном, полном и кратком ионном виде


1). Записываем уравнение РИО в молекулярном виде:


Взаимодействие серной кислоты и хлорида бария:

II II I I

h3SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl

2). Используя ТР указываем растворимость веществ воде:

- Если продукт является М или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓;

- Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑.

Р Р Н Р

h3SO4 + BaCl2 = BaSO4 ↓+ 2HCl

Молекулярный вид

3). Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице - ПАМЯТКЕ


2H+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 ↓+ 2H+ + 2Cl-

Полный ионный вид

4). Записываем уравнение реакции в кратком ионном виде. Сокращаем одинаковые ионы, вычёркивая их из уравнения реакции.

SO42- + Ba2+ + = BaSO4 ↓

Краткий ионный вид

Вывод – данная реакция необратима, т. е. идёт до конца, т. к. образовался осадок BaSO4 ↓

4. Примеры составления реакций ионного обмена

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

а) Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:

KOH (р) + HCl (р) = KCl(р) + h3O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

K+ + OH– + H+ + Cl– = K+ + Cl– + h3O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

H+ + OH– = h3O

б) Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:

CaO (оксид) + 2HNO3 (р) = Ca(NO3)2 (р) + h3O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ + 2NO3- = Ca2+ + 2NO3- + h3O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca2+ + h3O.

в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

3Mg(OH)2 (н) + 2h4PO4 (р) = Mg3(PO4)2↓ + 6h3O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

3Mg(OH)2 + 6H+ + 2PO43- = Mg3(PO4)2↓ + 6h3O

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

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

а) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли со щелочью:

CuCl2 (р) + 2KOH (р) = 2KCl(р) + Cu(OH)2↓

Полное ионное уравнение реакции:

Cu2+ + 2Cl– + 2K+ + 2OH– = 2K+ + 2Cl– + Cu(OH)2↓.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2↓.

б) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:

Al2(SO4)3 (р) + 3BaCl2 (р) = 3BaSO4↓ + 2AlCl3(р)

Полное ионное уравнение реакции:

2Al3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6Cl- = 3BaSO4↓ + 2Al3+ + 6Cl-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

SO42- + Ba2+ = BaSO4↓

в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

Fe(OH)3 (н) + h4PO4 (р) = FePO4↓ + 3h3O.

Полное ионное уравнение реакции:

Fe(OH)3 + 3H+ + PO43- = FePO4↓ + 3h3O.

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.

3. Если в результате реакции выделяется газообразное вещество.

а) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:

K2S + 2HCl = 2KCl + h3S↑.

Полное ионное уравнение реакции:

2K+ + S2– + 2H+ + 2Cl– = 2K+ + 2Cl– + h3S↑.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

S2– + 2H+ = h3S↑.

б) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (карбоната) с кислотой:

Na2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + h3O + CO2↑

Полное ионное уравнение реакции:

2Na+ + CO32- + 2H+ + 2NO3- = 2Na+ + CO2↑ + h3O + 2NO3-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CO32- + 2H+ = CO2↑ + h3O

О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода(IV).

в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:

3СaCO3 + 2h4РO4 = Са3(PO4)2↓ + 3h3O + 3CO2↑

Полное ионное уравнение реакции:

3СaCO3 + 6H+ + 2 РO43- = Са3(PO4)2↓ + 3h3O + 3CO2↑

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным уравнением. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу три признака: выделение газа, образование осадка и выделение воды.

5. Домашнее задание

П. 4, упр. 1-3, задача 1 на стр. 22

Урок 6. реакции ионного обмена и условия их протекания. - Химия - 9 класс

Конспект
В водных растворах электролиты могут взаимодействовать между собой за счет ионов, которые образуются в результате процесса диссоциации. Такие реакции между ионами называют реакциями ионного обмена. Рассмотрим реакцию взаимодействия хлорида натрия с нитратом свинца два. Сначала составим уравнение в молекулярном виде. Затем по таблице растворимости проверим все вещества на растворимость и определим, что в правой части уравнения хлорид свинца два является нерастворимым, следовательно, выпадает в осадок. Далее составляем уравнение в ионном виде. Для этого все растворимые вещества раскладываем на ионы, а нерастворимые оставляем в молекулярном виде. Полученное уравнение называется полным ионным уравнением. Далее одинаковые ионы в левой и правой частях уравнения сокращаются. Оставшиеся ионы и молекулы записываются отдельно. Полученное уравнение называется сокращенным ионным уравнением. Оно показывает, какие ионы вступили во взаимодействие.
Рассмотрим реакцию взаимодействия карбоната натрия с соляной кислотой: признак реакции – выделение газа. Сначала составим уравнение реакции в молекулярном виде. Образующаяся в правой части уравнения угольная кислота является нестабильной, поэтому распадается на углекислый газ и воду. Далее составляем полное ионное уравнение, при этом помня, что оксиды являются неэлектролитами, следовательно, на ионы не распадаются. После этого сокращаем одинаковые ионы в левой и правой частях уравнения и записываем сокращенное ионное уравнение. Данная реакция протекает до конца, так как образуется газ.
Случаи, в которых при реакциях обмена образуется газообразное вещество: 1. Образование сероводорода 2. Образование угольной кислоты 3. Образование сернистой кислоты 4. Образование гидроксида аммония. В последних трех случаях образующиеся вещества являются нестабильными и распадаются на более простые.
Рассмотрим реакцию взаимодействия гидроксида калия с азотной кислотой. В раствор с гидроксидом калия, который окрашен в малиновый цвет за счет фенолфталеина, добавим раствор азотной кислоты. Малиновая окраска раствора исчезает. Составим уравнение реакции в молекулярном виде. Далее полное ионное уравнение. После этого сокращаем одинаковые ионы в левой и правой частях уравнения и записываем сокращенное ионное уравнение. Данная реакция протекает до конца, так как образуется малодиссоциируемое вещество - вода.
Рассмотрим реакцию взаимодействия хлорида магния с сульфатом натрия. Сначала составим уравнение реакции в молекулярном виде. Проверив по таблице растворимости все вещества, обнаружим, что все они растворимы, следовательно, реакция протекать не будет
Таким образом, реакции ионного обмена протекают в том случае, если: 1. Образуется осадок (определяется по таблице растворимости), 2. Выделяется газ (четыре случая) и 3. Образуется малодиссоциируемое соединение, например, вода.
Способности ионов вступать в строго определенные химические реакции используется для их обнаружения в водных растворах. Например, ионы серебра можно обнаружить в растворе с помощью хлорид-ионов, при их взаимодействии выпадает белый хлопьевидный осадок. Реакции, с помощью которых определяют наличие того или иного иона называют качественной реакцией, а вещество, с помощью которого обнаруживают тот или иной ион – реагентом. В нашем примере реагентом на ионы серебра является хлорид-ион.

Определение ионного уравнения и примеры

Подобно молекулярному уравнению, которое выражает соединения в виде молекул, ионное уравнение - это химическое уравнение, в котором электролиты в водном растворе выражаются как диссоциированные ионы. Обычно это соль, растворенная в воде, где ионные частицы сопровождаются (водн.) В уравнении, чтобы указать, что они находятся в водном растворе.

Ионы в водных растворах стабилизируются ионно-дипольным взаимодействием с молекулами воды.Однако ионное уравнение можно записать для любого электролита, который диссоциирует и реагирует в полярном растворителе. В сбалансированном ионном уравнении количество и тип атомов одинаковы по обе стороны от стрелки реакции. Кроме того, чистая стоимость одинакова для обеих сторон уравнения.

Сильные кислоты, сильные основания и растворимые ионные соединения (обычно соли) существуют как диссоциированные ионы в водном растворе, поэтому они записываются как ионы в ионном уравнении. Слабые кислоты, основания и нерастворимые соли обычно записываются с использованием их молекулярных формул, потому что только небольшое их количество диссоциирует на ионы.Бывают исключения, особенно с кислотно-щелочными реакциями.

Примеры ионных уравнений

Ag + (водн.) + NO 3 - (водн.) + Na + (водн.) + Cl - (водн.) → AgCl (т.) + Na + (водн.) + NO 3 - (водн.) - ионное уравнение химической реакции:

AgNO 3 (водн.) + NaCl (водн.) → AgCl (т.) + NaNO 3 (водн.)

Полное уравнение по сравнению с чистым ионным уравнением

Две наиболее распространенные формы ионных уравнений - это полные ионные уравнения и чистые ионные уравнения.Полное ионное уравнение указывает на все диссоциированные ионы в химической реакции. Чистое ионное уравнение исключает ионы, которые появляются по обе стороны от стрелки реакции, потому что они, по сути, не участвуют в интересующей реакции. Компенсированные ионы называются ионами-наблюдателями.

Например, в реакции между нитратом серебра (AgNO 3 ) и хлоридом натрия (NaCl) в воде полное ионное уравнение имеет следующий вид:

Ag + (водн.) + NO 3 - (водн.) + Na + (водн.) + Cl - (водн.) → AgCl (т.) + Na + (водн.) + NO 3 - (водн.)

Обратите внимание, что катион натрия Na + и нитрат-анион NO 3 - появляются как на стороне реагентов, так и на стороне продуктов стрелки.Если их исключить, чистое ионное уравнение можно записать как:

Ag + (водн.) + Cl - (водн.) → AgCl (т.)

В этом примере коэффициент для каждого вида был равен 1 (что не написано). Если бы каждый вид начал с 2, например, каждый коэффициент был бы разделен на общий делитель, чтобы записать чистое ионное уравнение с использованием наименьших целочисленных значений.

И полное ионное уравнение, и чистое ионное уравнение должны быть записаны как сбалансированные уравнения.

Источник

Брэди, Джеймс Э. «Химия: материя и ее изменения. John Wiley & Sons». Фредерик А. Сенезе, 5-е издание, Wiley, декабрь 2007 г.

ионных уравнений

Ионные уравнения Ионные уравнения и чистые ионные уравнения обычно пишутся только для реакций, протекающих в растворе, и представляют собой попытку показать, как реагируют присутствующие ионы. В то время как ионные уравнения показывают все вещества, присутствующие в растворе, чистое ионное уравнение показывает только те, которые изменяются в ходе реакции.

Чтобы написать ионные уравнения, выполните следующие действия. Каждый этап будет продемонстрирован на примере реакции металлического магния с соляной кислотой.

1. Напишите молекулярное уравнение и уравновесите его. Mg + 2 HCl MgCl 2 + H 2
2. Определите состояние каждого вещества (газ, жидкость, твердое, водное). Используйте правила растворимости, чтобы определить, какие из ионных соединений растворимы в воде.Растворимые ионные соединения обозначаются символом (водн.), Нерастворимые - символом (s). Большинство элементов и ковалентных соединений (ковалентные соединения образуются, когда два или более неметаллических элемента связаны друг с другом) нерастворимы в воде и должны быть обозначены (s), (l) или (g). Mg (тв.) + 2 HCl (водн.) MgCl 2 (водн.) + H 2 (г)
3. Напишите ионное уравнение, разбив все растворимые ионные соединения (отмеченные знаком (aq)) на их соответствующие ионы.Каждый ион должен быть показан с его зарядом и знаком (водн.), Чтобы показать, что он присутствует в растворе. Используйте коэффициенты, чтобы показать количество каждого присутствующего иона. Перепишите элементы и ковалентные соединения, как они появились на предыдущем шаге. Mg (s) + 2 H + (водн.) + 2 Cl - (водн.) Mg +2 (водн.) + 2 Cl - (водн.) + H 2 (г)
4. Напишите чистое ионное уравнение, удалив ионы-наблюдатели. Ионы-наблюдатели - это те ионы, которые абсолютно одинаковы по обе стороны ионного уравнения.Mg (тв) + 2 H + (водн.) Mg +2 (водн.) + H 2 (г)

Попробуйте написать ионные и чистые ионные уравнения для реакции двойного вытеснения нитрата серебра с сульфатом натрия. Когда вы закончите, проверьте свои ответы.



4.3: Ионные уравнения - более внимательный взгляд

Цели обучения

  • Напишите ионные уравнения химических реакций между ионными соединениями.
  • Напишите чистые ионные уравнения для химических реакций между ионными соединениями.

Для реакций одиночного и двойного замещения многие реакции включали ионные соединения - соединения между металлами и неметаллами или соединения, содержащие узнаваемые многоатомные ионы. Теперь мы более подробно рассмотрим реакции, в которых участвуют ионные соединения.

Один важный аспект ионных соединений, который отличается от молекулярных соединений, связан с растворением в жидкости, такой как вода. Когда молекулярные соединения, такие как сахар, растворяются в воде, отдельные молекулы отдаляются друг от друга.{-} (водн.)} \ nonumber \]

Когда NaCl растворяется в воде, ионы разделяются и уходят в раствор своим путем; теперь ионы записываются с соответствующими зарядами, а метка фазы (aq) подчеркивает, что они растворены (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Этот процесс называется диссоциацией ; мы говорим, что ионы диссоциируют .

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) Ионные решения. Когда ионное соединение диссоциирует в воде, молекулы воды окружают каждый ион и отделяют его от остальной части твердого вещества.Каждый ион проходит свой путь в растворе.

Все ионные соединения, которые растворяются, ведут себя подобным образом. Впервые такое поведение было предложено шведским химиком Сванте Августом Аррениусом [1859–1927] в рамках его докторской диссертации в 1884 году. Интересно, что его кандидатской группе было трудно поверить в то, что ионные соединения будут вести себя подобным образом, поэтому они дали Аррениусу оценку. едва проходящая оценка. Позже эта работа была процитирована, когда Аррениус был удостоен Нобелевской премии по химии. Имейте в виду, что когда ионы разделяются, и ионы разделяются.{-} (вод.) \ nonumber \]

То есть два иона хлорида уходят сами по себе. Они не остаются в виде Cl 2 (это будет элементарный хлор; это ионы хлорида), и они не слипаются, образуя Cl 2 - или Cl 2 2-. Они сами по себе становятся диссоциированными ионами. Многоатомные ионы также сохраняют свою общую идентичность при растворении.

Пример \ (\ PageIndex {1} \):

Напишите химическое уравнение диссоциации каждого ионного соединения.

  1. KBr
  2. Na 2 SO 4

Решение

  1. KBr (тв.) → K + (водн.) + Br - (водн.)
  2. Не только два иона натрия идут своим путем, но и сульфат-ион остается вместе как сульфат-ион. Уравнение растворения: Na 2 SO 4 (s) → 2Na + (водн.) + SO 4 2− (водн.)

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Напишите химическое уравнение диссоциации (NH 4 ) 2 S.

Ответ

(NH 4 ) 2 S (т) → 2NH 4 + (водн.) + S 2− (водн.)

Когда химические вещества в растворе вступают в реакцию, правильным способом записи химических формул растворенных ионных соединений являются диссоциированные ионы, а не полная ионная формула. Полное ионное уравнение - это химическое уравнение, в котором растворенные ионные соединения записываются как отдельные ионы.{-} (водн.)} \ Nonumber \]

Это более репрезентативно для того, что происходит в решении.

Пример \ (\ PageIndex {1} \):

Напишите полное ионное уравнение для каждой химической реакции.

  1. KBr (водн.) + AgC 2 H 3 O 2 (водн.) → KC 2 H 3 O 2 (водн.) + AgBr (s)
  2. MgSO 4 (водный) + Ba (NO 3 ) 2 (водный) → Mg (NO 3 ) 2 (водный) + BaSO 4 (с)

Решение

Для любого ионного соединения, которое является водным, мы будем записывать соединение как разделенные ионы.

  1. Полное ионное уравнение: K + (водн.) + Br - (водн.) + Ag + (водн.) + C 2 H 3 O 2 - (водн.) → K + (водн.) + C 2 H 3 O 2 - (водн.) + AgBr (s)
  2. Полное ионное уравнение: Mg 2+ (водн.) + SO 4 2− (водн.) + Ba 2+ (водн.) + 2NO 3 - (водн.) → Mg 2 + (водн.) + 2НО 3 - (водн.) + BaSO 4 (с)

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Напишите полное ионное уравнение для

\ [\ ce {CaCl2 (водный) + Pb (NO3) 2 (водный) → Ca (NO3) 2 (водный) + PbCl2 (s)} \ nonumber \]

Ответ

Ca 2+ (водн.) + 2Cl - (водн.) + Pb 2+ (водн.) + 2NO 3 - (водн.) → Ca 2+ (водн.) + 2NO 3 - (водн.) + PbCl 2 (т)

Вы можете заметить, что в полном ионном уравнении некоторые ионы не меняют свою химическую форму; они остаются неизменными в отношении реагентов и продуктов в уравнении.Например, в

Na + (водн.) + Cl - (водн.) + Ag + (водн.) + NO 3 - (водн.) → AgCl (s) + Na + (водн.) + NO 3 - (водн.)

ионы Ag + (водный) и Cl - (водный) становятся AgCl (s), но ионы Na + (водн.) И ионы NO 3 - (водн.) Остаются в виде Na + (водн.) Ионы и NO 3 - (водн.) Ионы. Эти два иона являются примерами ионов-наблюдателей - ионов, которые ничего не делают в общем ходе химической реакции.{-} (вод.) \ nonumber \]

То, что остается после удаления ионов-наблюдателей, называется чистым ионным уравнением , которое представляет собой фактическое химическое изменение, происходящее между ионными соединениями:

Cl - (водн.) + Ag + (водн.) → AgCl (т.)

Важно повторить, что ионы-наблюдатели все еще присутствуют в растворе, но они не претерпевают никаких чистых химических изменений, поэтому они не записываются в чистом ионном уравнении.

Пример \ (\ PageIndex {1} \):

Напишите чистое ионное уравнение для каждой химической реакции.

  1. K + (водн.) + Br - (водн.) + Ag + (водн.) + C 2 H 3 O 2 - (водн. {-} (aq)} + BaSo_ {4} (s) \ nonumber \]

    Чистое ионное уравнение -

    SO 4 2− (водн.) + Ba 2+ (водн.) → BaSO 4 (s)

    Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

    Напишите чистое ионное уравнение для

    CaCl 2 (водный) + Pb (NO 3 ) 2 (водный) → Ca (NO 3 ) 2 (водный) + PbCl 2 (с)

    Ответ

    Pb 2+ (водн.) + 2Cl - (водн.) → PbCl 2 (с)

    Химия везде: растворимые и нерастворимые ионные соединения

    Понятие растворимости в сравнении с нерастворимостью в ионных соединениях зависит от степени.Некоторые ионные соединения очень растворимы, некоторые - лишь умеренно, а некоторые - настолько мало растворимы, что считаются нерастворимыми. Для большинства ионных соединений также существует ограничение на количество соединения, которое может быть растворено в пробе воды. Например, вы можете растворить максимум 36,0 г NaCl в 100 г воды при комнатной температуре, но вы можете растворить только 0,00019 г AgCl в 100 г воды. Мы считаем \ (\ ce {NaCl} \) растворимой, но \ (\ ce {AgCl} \) нерастворимой.

    Одно место, где важна растворимость, - это водонагреватели резервуарного типа, которые можно найти во многих домах в Соединенных Штатах.Бытовая вода часто содержит небольшое количество растворенных ионных соединений, включая карбонат кальция (CaCO 3 ). Однако CaCO 3 обладает относительно необычным свойством меньшей растворимости в горячей воде, чем в холодной. Так как водонагреватель работает, нагревая воду, CaCO 3 может выпадать в осадок, если его достаточно в воде. Этот осадок, получивший название известковый налет , также может содержать соединения магния, гидрокарбонатные соединения и фосфатные соединения.Проблема в том, что слишком много накипи может препятствовать работе водонагревателя, требуя больше энергии для нагрева воды до определенной температуры или даже блокируя водопроводные трубы в водонагреватель или из него, вызывая дисфункцию.

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) Резервуар водонагревателя © Thinkstock. В большинстве домов в США есть водонагреватель резервуарного типа, подобный этому.

    Еще одно место, где растворимость или нерастворимость является проблемой, - это Гранд-Каньон. Обычно мы думаем о скале как о неразрешимом. Но на самом деле он очень мало растворим.Это означает, что в течение примерно двух миллиардов лет река Колорадо высекала скалу с поверхности, медленно растворяя ее, в конечном итоге образовав впечатляющую серию ущелий и каньонов. И все из-за растворимости!

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Гранд-Каньон был образован водой, протекавшей через скалу в течение миллиардов лет, очень медленно растворяя ее. Обратите внимание, что река Колорадо все еще присутствует в нижней части фотографии. (Сонаал Бангера через unsplash)

    Основные выводы

    • Ионные соединения, которые растворяются, разделяются на отдельные ионы.
    • Полные ионные уравнения показывают растворенные ионные твердые частицы как разделенные ионы.
    • Чистые ионные уравнения показывают только ионы и другие вещества, которые изменяются в ходе химической реакции.

    Молекулярные, ионные и полные ионные уравнения

    Цель обучения
    • Определите, записано ли химическое уравнение в молекулярной, ионной или полной ионной форме.

    Ключевые моменты
      • Химические реакции, протекающие через ионные формы, можно описать разными способами.
      • Молекулярные уравнения показывают реагирующие вещества в виде их молекулярной формулы с добавленными нижними индексами, чтобы указать их твердую, жидкую, газообразную или водную природу.
      • Ионные уравнения показывают реагирующие частицы как их ионные компоненты. Для описания состояния вещества индексы не нужны, потому что все ионы находятся в водном растворе. Чистое ионное уравнение - это уравнение, в котором ионы-наблюдатели удаляются.
      • Ионы Spectator присутствуют в растворе, но не участвуют в реальной реакции осаждения.

    Условия
    • соль Ионное соединение, состоящее из катионов и анионов. Составляющие ионы удерживаются вместе ионными, а не ковалентными связями
    • электролит: вещество, которое при растворении в растворе позволяет раствору проводить электричество.
    • спектатор ионан ион, который присутствует в растворе, но не участвует в реакции осаждения

    Молекулярное уравнение

    Есть разные способы записать реакции осаждения.В молекулярном уравнении электролиты записываются как соли, за которыми следует ( aq ), чтобы указать, что электролиты полностью диссоциированы на составляющие их ионы; обозначение ( вод. ) указывает, что ионы находятся в водном растворе . Например, реакция водного раствора хлорида кальция с водным раствором нитрата серебра может быть записана следующим образом:

    [латекс] CaCl_ {2} (водный) + 2 AgNO_ {3} (водный) \ rightleftharpoons Ca (NO_ {3}) _ {2} (водный) + 2 AgCl (s) [/ латекс]

    В правой части уравнения осадитель (AgCl) записан в его полной формуле и обозначен как твердое вещество, поскольку это осадок, который образуется в результате реакции.{-} [/ latex] и ионы остаются в растворе и не участвуют в реакции. Их называют ионами-наблюдателями, потому что они не принимают непосредственного участия в реакции; скорее, они существуют с одинаковой степенью окисления как на стороне реагента, так и на стороне продукта химического уравнения. Они нужны только для баланса заряда исходных реагентов.

    Показать источники

    Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

    ионных уравнений

    4.4 ионных уравнения

    Цель обучения

    1. Чтобы понять, какую информацию дает каждый тип ионного уравнения.

    Химические уравнения, обсуждаемые в главе 3 «Химические реакции», показывают идентичность реагентов и продуктов и дают стехиометрию реакций, но очень мало говорят нам о том, что происходит в растворе. Напротив, уравнения, которые показывают только гидратированные виды, фокусируют наше внимание на происходящем химическом составе и позволяют нам видеть сходства между реакциями, которые в противном случае не могли бы быть очевидными.

    Рассмотрим реакцию нитрата серебра с дихроматом калия. Как вы узнали из примера 9, при смешивании водных растворов нитрата серебра и дихромата калия дихромат серебра образуется в виде красного твердого вещества. Общее химическое уравнение - химическое уравнение, которое показывает все реагенты и продукты как недиссоциированные, электрически нейтральные соединения. для реакции показывает каждый реагент и продукт как недиссоциированные, электрически нейтральные соединения:

    Уравнение 4.9

    2AgNO 3 (водн.) + K 2 Cr 2 O 7 (водн.) → Ag 2 Cr 2 O 7 (с) + 2KNO 3 (водн.)

    Хотя уравнение 4.9 показывает идентичность реагентов и продуктов, оно не показывает идентичность реальных частиц в растворе. Поскольку ионные вещества, такие как AgNO 3 и K 2 Cr 2 O 7 , являются сильными электролитами, они полностью диссоциируют в водном растворе с образованием ионов.Напротив, поскольку Ag 2 Cr 2 O 7 не очень растворим, он отделяется от раствора в виде твердого вещества. Чтобы узнать, что на самом деле происходит в растворе, более информативно записать реакцию в виде полного ионного уравнения, химического уравнения, которое показывает, какие ионы и молекулы гидратированы, а какие присутствуют в других формах и фазах, показывая, какие ионы и молекулы являются гидратированные и присутствующие в других формах и фазах:

    Уравнение 4.10

    2Ag + (водн.) + 2NO 3 - (водн.) + 2K + (водн.) + Cr 2 O 7 2− (водн.) → Ag 2 Cr 2 O 7 (с) + 2K + (водн.) + 2НО 3 - (водн.)

    Обратите внимание, что ионы K + (водный) и NO 3 - (водный) присутствуют с обеих сторон уравнения, и их коэффициенты одинаковы с обеих сторон. Эти ионы называются ионами-наблюдателями, которые не участвуют в реальной реакции.потому что они не участвуют в реальной реакции. Удаление ионов-наблюдателей дает чистое ионное уравнение - химическое уравнение, которое показывает только те частицы, которые участвуют в химической реакции., Которое показывает только те частицы, которые участвуют в химической реакции:

    Уравнение 4.11

    2Ag + (водн.) + Cr 2 O 7 2− (водн.) → Ag 2 Cr 2 O 7 (т)

    В химических реакциях должны сохраняться как масса, так и заряд, поскольку количество электронов и протонов не меняется.Для сохранения заряда сумма зарядов ионов, умноженная на их коэффициенты, должна быть одинаковой с обеих сторон уравнения. В уравнении 4.11 заряд на левой стороне равен 2 (+1) + 1 (−2) = 0, что совпадает с зарядом нейтральной формульной единицы Ag 2 Cr 2 O 7 .

    Устраняя ионы-наблюдатели, мы можем сосредоточиться на химическом составе раствора. Например, общее химическое уравнение реакции между фторидом серебра и дихроматом аммония выглядит следующим образом:

    Уравнение 4.12

    2AgF (водн.) + (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 (водн.) → Ag 2 Cr 2 O 7 (с) + 2NH 4 F (водн.)

    Полное ионное уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

    Уравнение 4.13

    2Ag + (водн.) + 2F - (водн.) + 2NH 4 + (водн.) + Cr 2 O 7 2− (водн.) → Ag 2 Cr 2 O 7 (с) + 2NH 4 + (водн.) + 2F - (водн.)

    Потому что два иона NH 4 + (водн.) И два иона F - (водн.) Появляются с обеих сторон уравнения 4.13, это ионы-зрители. Поэтому их можно сократить, чтобы получить чистое ионное уравнение (Уравнение 4.14), которое идентично Уравнению 4.11:

    .

    Уравнение 4.14

    2Ag + (водн.) + Cr 2 O 7 2− (водн.) → Ag 2 Cr 2 O 7 (т)

    Если мы посмотрим на чистые ионные уравнения, станет очевидным, что множество различных комбинаций реагентов может привести к одной и той же чистой химической реакции.Например, мы можем предсказать, что фторид серебра может быть заменен нитратом серебра в предыдущей реакции, не влияя на результат реакции.

    Пример 10

    Напишите общее химическое уравнение, полное ионное уравнение и чистое ионное уравнение для реакции водного нитрата бария с водным фосфатом натрия с образованием твердого фосфата бария и раствора нитрата натрия.

    Дано: реактивы и продукты

    Запрошено: общих, полных ионных и чистых ионных уравнений

    Стратегия:

    Напишите и уравновесите общее химическое уравнение.Запишите все растворимые реагенты и продукты в их диссоциированной форме, чтобы получить полное ионное уравнение; затем отмените частицы, которые появляются по обе стороны полного ионного уравнения, чтобы получить чистое ионное уравнение.

    Решение:

    Исходя из предоставленной информации, мы можем написать несбалансированное химическое уравнение реакции:

    Ba (NO 3 ) 2 (водный) + Na 3 PO 4 (водный) → Ba 3 (PO 4 ) 2 (с) + NaNO 3 (водный)

    Поскольку продукт представляет собой Ba 3 (PO 4 ) 2 , который содержит три иона Ba 2+ и два иона PO 4 3− на формульную единицу, мы можем сбалансировать уравнение путем проверки :

    3Ba (NO 3 ) 2 (водн.) + 2Na 3 PO 4 (водн.) → Ba 3 (PO 4 ) 2 (s) + 6NaNO 3 (водн.)

    Это общее сбалансированное химическое уравнение реакции, показывающее реагенты и продукты в их недиссоциированной форме.Чтобы получить полное ионное уравнение, запишем каждый растворимый реагент и продукт в диссоциированной форме:

    3Ba 2+ (водн.) + 6NO 3 - (водн.) + 6Na + (водн.) + 2PO 4 3- (водн.) → Ba 3 (PO 4 ) 2 (т) + 6Na + (водн.) + 6NO 3 - (водн.)

    Шесть ионов NO 3 - (водн.) И шесть ионов Na + (водн.), Которые появляются по обеим сторонам уравнения, являются ионами-наблюдателями, которые могут быть сокращены для получения итогового ионного уравнения:

    3Ba 2+ (водн.) + 2PO 4 3− (водн.) → Ba 3 (PO 4 ) 2 (с)

    Упражнение

    Напишите общее химическое уравнение, полное ионное уравнение и чистое ионное уравнение для реакции водного фторида серебра с водным фосфатом натрия с образованием твердого фосфата серебра и раствора фторида натрия.

    Ответ:

    общее химическое уравнение: 3AgF (водн.) + Na 3 PO 4 (водн.) → Ag 3 PO 4 (s) + 3NaF (водн.)

    полное ионное уравнение: 3Ag + (водн.) + 3F - (водн.) + 3Na + (водн.) + PO 4 3− (водн.) → Ag 3 PO 4 ( с) + 3Na + (водн.) + 3F - (водн.)

    чистое ионное уравнение: 3Ag + (водн.) + PO 4 3- (водн.) → Ag 3 PO 4 (с)

    До сих пор мы всегда указывали, будет ли происходить реакция при смешивании растворов, и если да, то какие продукты будут образовываться.Однако по мере того, как вы продвигаетесь в области химии, вам нужно будет предсказать результаты смешивания растворов соединений, предвидеть, какой тип реакции (если таковая будет) произойдет, и предсказать идентичность продуктов. Студенты склонны думать, что это означает, что они должны «просто знать», что произойдет при смешивании двух веществ. Нет ничего более далекого от истины: возможно бесконечное количество химических реакций, и ни вы, ни кто-либо другой не сможете запомнить их все. Вместо этого вы должны начать с определения различных реакций, которые может произойти , и затем оценить, какой из них является наиболее вероятным (или наименее невероятным) результатом.

    Самый важный шаг в анализе неизвестной реакции - записать все частицы - будь то молекулы или диссоциированные ионы - которые действительно присутствуют в растворе (не забывая сам растворитель), чтобы вы могли оценить, какие виды наиболее вероятны. реагировать друг с другом. Самый простой способ сделать такой прогноз - это попытаться поместить реакцию в одну из нескольких известных классификаций, уточнения пяти общих типов реакций, представленных в главе 3 «Химические реакции» (кислотно-основные, обмен, конденсация, расщепление, и окислительно-восстановительные реакции).В следующих разделах мы обсудим три наиболее важных типа реакций, протекающих в водных растворах: реакции осаждения (также известные как реакции обмена), кислотно-основные реакции и реакции окисления и восстановления.

    Сводка

    Химическое уравнение реакции в растворе можно записать тремя способами. Общее химическое уравнение показывает все вещества, присутствующие в их недиссоциированных формах; полное ионное уравнение показывает все вещества, присутствующие в той форме, в которой они действительно существуют в растворе; и чистое ионное уравнение выводится из полного ионного уравнения путем исключения всех ионов-наблюдателей , ионов, которые встречаются по обе стороны уравнения с одинаковыми коэффициентами.Чистые ионные уравнения демонстрируют, что множество различных комбинаций реагентов могут давать одну и ту же чистую химическую реакцию.

    Key Takeaway

    • Полное ионное уравнение состоит из чистого ионного уравнения и ионов-наблюдателей.

    Концептуальная проблема

    1. Какую информацию можно получить из полного ионного уравнения, которое нельзя получить из общего химического уравнения?

    CHEM 101 - Ионные и чистые ионные уравнения

    ОБЩИЕ ТЕМЫ ХИМИИ

    Ионные и чистые ионные уравнения

    Производство ионов в водном растворе.Растворение растворимых ионных соединений. Реакции молекулярных соединений с водой. Ионные уравнения для реакций осаждения и вывод их чистых ионных уравнений. Ионные уравнения для других реакций в водном растворе.

    Диссоциация ионных соединений в водном растворе

    Когда ионное соединение растворяется в вода с образованием раствора соединение распадается на отдельные ионы.Для большинства целей мы можем рассматривать эту диссоциацию как отделение уже существующих ионов от твердую кристаллическую решетку на отдельные ионы, которые могут свободно перемещаться в растворе. Вот почему чистая вода плохо проводит электричество, а раствор - хорошо. Ионное соединение, которое диссоциирует в растворе с образованием подвижных ионов, называется электролит . Представляя процесс растворения водорастворимого ионного соединения, такого как сульфат аммония как химическое уравнение,

    Это называется уравнением растворения , но также в этом случай представляет собой диссоциацию , поскольку формульная единица реагента разделяется на два разных вида.Обратите внимание, что уравнение выражает правильные стехиометрические отношения. Каждая формульная единица (NH 4 ) 2 SO 4 дает два аммония (NH 4 + ) ионы и один сульфат-ион в растворе. Обе части уравнения имеют одну и ту же сетку. заряд, так что уравнение также сбалансировано по заряду. Вода не является реагентом в каком-либо определенном стехиометрическом смысле, но рассматривается как сверхстехиометрический компонент однородной смеси со стороны продукта.Другими словами, вода служит просто для создания объемной среды растворителя. Тем не менее, важно понимать, что молекулы полярного растворителя - особенно вода - очень сильно взаимодействуют с ионами, которые считаются сольватированными. Тег «( aq )» должен быть напоминанием об этом явлении.

    Растворимые гидроксиды металлов, такие как гидроксид натрия (NaOH), составляющие сильные основания, также управляются уравнениями растворения:

    NaOH ( водн. ) → Na + ( водн. ) + OH - ( водн. )
    Реакции молекулярных соединений с водой

    Молекулярные соединения, которые реагируют с водой с образованием ионов, включают: кислоты , как сильные, так и слабые, а также некоторые слабые молекулы основы .

    Нашим основным примером сильной кислоты является соляная кислота HCl ( водн. ). Соляная кислота образуется при растворении хлористого водорода, гетеродиатомного газа, в воду:

    HCl ( г, ) → HCl ( водн., )

    Как сильная кислота, соляная кислота является сильным электролит , поскольку молекула хлористого водорода в воде полностью реагирует с водой с образованием ионов.Это представлено уравнением

    HCl ( вод. ) + H 2 O ( л ) → H 3 O + ( водн. ) + Cl - ( водн. )

    или в эквивалентной, часто используемой сокращенной форме

    HCl ( водн. ) → H + ( водн. ) + Cl - ( водн. )

    Таким образом, подобно растворению любого водорастворимого ионного соединения HCl полностью превращается в ионы в воде.Растворимые ионные соединения и сильные кислоты поэтому оба являются сильными электролитами, хотя последние являются молекулярными соединениями которые фактически вступают в реакцию с водой, о чем свидетельствует производство ион гидроксония , или H 3 O + ( водн.) , обычно сокращенно как H + ( вод. ), как показано во втором уравнении выше.

    Нашим основным примером слабой кислоты является уксусная кислота , HC 2 H 3 O 2 .Когда уксусная кислота растворяется в воде, она образует недиссоциированный, сольватированные молекулярные частицы HC 2 H 3 O 2 ( водн. ). Испытания на проводимость с раствором уксусной кислоты показывают, что некоторые, но относительно образуется мало ионов. Химическое уравнение, представляющее частичную ионизацию слабого электролита например, уксусная кислота:

    Как и раньше, представляя гидроксоний как H + ( водн. ), ионное уравнение для уксусной кислоты в воде формально сбалансировано без включения молекулы воды в качестве реагента, что подразумевается в следующих форма уравнения:

    Вкратце отметим, что ионное уравнение для слабых кислот вводит символ двойной одинарной заостренной стрелки, обозначающий химическое равновесие .В этом случае условие равновесия реакции благоприятствует реагентам, Характерная особенность слабых кислот на примере слабого электролита . Символично, что во втором уравнении стрелки сделаны неравной длины. чтобы указать на это благоприятное для реагентов равновесие в котором ионов гораздо меньше, чем молекул уксусной кислоты.

    Еще одно простое молекулярное соединение, являющееся слабым электролитом, - это аммиак, NH 3 .Аммиак также в небольшой степени реагирует с водой, образуя ионы аммония и гидроксид . Первое, наименее общее определение основание - это вещество, которое образует гидроксид-ионы в воде. Таким образом, аммиак является слабым основанием и, как уксусная кислота, не проводит электричество. почти так же хорошо, как водная соль. Таким образом, аммиак также является слабым электролитом. Его ионное уравнение показано ниже:

    Символизм нашего химического уравнения снова указывает на равновесие, благоприятное для реагентов. для слабого электролита.

    Ионные и чистые ионные уравнения для реакций осаждения

    Осаждение реакция возникает, когда растворы двух растворимых ионных соединений смешиваются с образованием нерастворимого комбинация. Эти нерастворимые комбинации предсказываются с использованием правила растворимости . Химическое уравнение реакции осаждения, в котором участвуют только ионные частицы. которые реагируют (реагенты, образующие нерастворимые частицы), и ионное соединение, которое образует осадок (продукт) известен как чистое ионное уравнение .Типы ионов, которые не вступают в реакцию и остаются в растворе после осаждения известны как ионы-зрители . Ионы-наблюдатели не изменяются в реакции осаждения, и поэтому не входят в чистое ионное уравнение.

    Ниже приводится процедура написания чистых ионных уравнений с примером.

    (1) Напишите уравнение диссоциации для каждого ионного соединения в растворе.

    Пример : Предположим, мы хотим написать химические уравнения, правильно описывающие что произойдет, когда мы смешаем растворы сульфата аммония и хлорида бария.

    NH 4 ) 2 SO 4 ( s ) → 2 NH 4 + ( водн. ) + СО 4 2− ( водн. )
    BaCl 2 ( с ) → Ba 2+ ( водн. ) + 2 Cl - ( водн. )

    - два уравнения диссоциации. Все продукты обоих этих уравнений следует записать как реагенты в новом уравнении:

    2NH 4 + ( водн. ) + SO 4 2− ( водн. ) + Ba 2+ ( водн. →

    Далее заполняем продукты.

    (2) Проверьте правила растворимости для нерастворимых комбинаций. Если все комбинации растворимы, реакции нет и, следовательно, нет чистого ионного уравнения, которое нужно написать. Для нерастворимой комбинации запишите формулу этого соединения в виде продукта (твердое состояние). Остальные ионы остаются в растворе, и их также следует указать на стороне продукта: но как водные ионы.

    В этом примере мы знаем, что сульфат аммония и хлорид бария растворимы.Если мы поменяемся партнерами, у нас будут сульфат бария и хлорид аммония. Согласно нашей таблице, только несколько хлоридов нерастворимы, и хлорида аммония среди них нет. Сульфат бария нерастворим, поэтому при смешивании растворов будет реакция осаждения. сульфата аммония и хлорида бария

    2 NH 4 + ( водн. ) + СО 4 2− ( водн. ) + Ba 2+ ( водн. ) + 2 Cl - ( водн. ) →
    BaSO 4 ( с ) + 2 NH 4 + ( водн. ) + 2 Cl - ( водн. )

    (3) Здесь нужно убедиться, что уравнение сбалансировано.Убедитесь, что у вас есть правильная формула для осаждения ионного твердого вещества. (для комбинации ионов не должно быть чистого заряда), и что ионы компонента уравновешиваются на стороне продукта и реагента. Обратите внимание, что даже если вы написали правильные сбалансированные уравнения для реакций диссоциации, уравнение в этой точке не гарантированно сбалансировано, хотя в нашем примере уравнение сбалансировано.

    (4) Отмените ионы, входящие в обе части уравнения.Аммоний и хлорид ионы появляются в одной и той же форме и количестве по обе стороны уравнения. Они не реагируют, и поэтому являются ионами-наблюдателями и сокращаются:

    Ba 2+ ( водн. ) + СО 4 2− ( водн. ) → БаСО 4 ( с )

    То, что осталось, становится чистым ионным уравнением для реакции осаждения.По соглашению, катион обычно пишется первым.

    Другие примеры ионных уравнений и чистых ионных уравнений

    Нейтрализация сильной кислоты и сильного основания . Смешивание растворов соляной кислоты и гидроксида натрия приводит к реакция кислотно-щелочной нейтрализации . Приведенная ниже серия химических уравнений иллюстрирует процесс написания сначала сбалансированное «молекулярное» уравнение или в терминах нейтральных формульных единиц и / или молекул, к окончательному чистому ионному уравнению реакции.

    Следуя исходному уравнению молекулы / формульной единицы, второе уравнение получается в результате записи каждой формулы с обеих сторон в терминах их преобладающие формы. Мы знаем, что HCl ( водн. ) более точно представлена ​​ее ионизированные продукты, H + ( водн. ) + Cl - ( водн. ). Таким образом, последний заменяется первым на стороне реагента в уравнении. Точно так же NaOH и NaCl являются растворимыми ионными соединениями и правильно представлены как Na + ( водн. ) + OH - ( водн. ), и Na + ( водн. ) + Cl - ( водн. ) соответственно.Наконец, вода останется неионизированной нейтральной молекулой, поскольку она стабильные, неэлектролитные разновидности. Это очень важно при написании правильного ионного уравнения - вода как продукт никогда не описывается в этом контексте как H + ( водн. ) + OH - ( водн. ). Результатом всех этих замен является полное ионное уравнение .

    В третьей строке повторяется полное ионное уравнение: но указывается отмена видов, которые выглядят одинаково с обеих сторон, что приводит к окончательному уравнению, чистому ионному уравнению .Для реакции нейтрализации между любой монопротонной сильной кислотой и сильным основанием, результирующее чистое ионное уравнение будет таким же, как показано выше для HCl и NaOH.

    Реакция сильнокислых ионных соединений, содержащих карбонат или бикарбонат . Для этих случаев необходимо знать некоторые соответствующие химические знания в дополнение к общая процедура переключения ионных партнеров для прогнозирования продуктов. Экспозиция реакции между сильной кислотой и растворимым ионным соединением, содержащим карбонат можно найти здесь .В качестве другого близкого примера рассмотрим реакцию, протекающую между сильной кислотой и растворимые бикарбонатные соединения, такие как бикарбонат натрия (систематическое название: гидрокарбонат натрия), широко известный как пищевая сода. Прогнозирование продуктов реакции

    HCl ( водн. ) + NaHCO 3 ( водн. ) →?

    переключаем ион водорода с HCl на парный с бикарбонатом, в то время как натрий и хлорид представляют собой растворимую пару ионов:

    HCl ( водн. ) + NaHCO 3 ( водн. ) → NaCl ( водн. ) + H 2 CO 3 ( водн. )

    Это сбалансированное уравнение со всеми видами, представленными в виде нейтральных формульных единиц («молекулярное» уравнение).Хотя уравнение формально верно, оно еще не является правильным с химической точки зрения. представляющие фактически наблюдаемые продукты. Как и в случае с сильной кислотой и карбонатом, продукт H 2 CO 3 , известный как угольная кислота , нестабилен по сравнению с продуктами его разложения, и этот химический здесь должна быть указана реакция, чтобы учесть то, что действительно наблюдается: Когда карбонат или бикарбонат вступает в реакцию с сильной кислотой, наблюдается шипение или пузыри, что происходит из-за образования углекислого газа.Уравнение, представляющее это, выглядит так:

    H 2 CO 3 ( водн. ) → H 2 O ( л ) + CO 2 ( г )

    Добавление этого к приведенному выше уравнению дает уравнение молекулярной / нейтральной формулы

    HCl ( водн. ) + NaHCO 3 ( водн. ) → NaCl ( водн. ) + H 2 O ( л ) + CO 2 ( г )

    Чтобы написать ионное уравнение для этого случая, процедура записи наиболее стабильной или фактические преобладающие формы каждого из вовлеченных видов.Растворимые ионные соединения хлорид натрия и бикарбонат натрия заменены на их диссоциированные, ионные формы - частицы, рассматриваемые как продукты в уравнениях растворения; аналогично HCl снова заменяется продуктами его ионизации H + ( водн. ) + Cl - ( водн. ). Наконец, в качестве стабильных неэлектролитов вода и углекислый газ, они будут сохраняться как таковые - как их нейтральные молекулярные формулы.Объединение всего этого в полное ионное уравнение дает

    H + ( водн. ) + Cl - ( водн. ) + Na + ( водн. ) + HCO 3 - ( водн., ) →
    Na + ( водн. ) + Cl - ( водн. ) + H 2 O ( л ) + CO 2 ( г )

    Последний шаг к общему ионному уравнению - это отмена видов, которые появляются в той же форме. и номер с обеих сторон.

    H + ( водн. ) + HCO 3 - ( водн. ) → H 2 O ( л ) + CO 2 ( г )

    чистых ионных реакций | Грандинетти Групп

    Химические реакции в растворе можно записать в трех различных формах:

    Молекулярное уравнение

    Дает общую стехиометрию реакции, но не обязательно фактическую форму реагентов и продуктов в растворе.Например, когда вы смешиваете HCl с водным NaOH, происходит реакция, в которой образуется вода и соль NaCl.

    HCl (водн.) + NaOH (водн.) → H 2 O (водн.) + NaCl (водн.)

    Это молекулярное уравнение. Это не дает четкого представления о том, что на самом деле происходит в растворе. Каждый реагент и продукт, HCl (водный) , NaOH (водный) , H 2 O (водный) и NaCl (водный) , фактически существуют в растворе, разделенном на соответствующие катионы и анионы.

    Полное ионное уравнение

    Представляет все реагенты в фазе раствора и продукты, являющиеся сильными электролитами в виде ионов.

    H + (водн.) + Класс - (водн.) + Na + (водн.) + ОН - (водн.) → H 2 O (водн.) + Na + (водн.) + Класс - (водн.)

    Это более точное представление о том, что на самом деле существует в растворе, чем молекулярное уравнение, показанное выше.В полном ионном уравнении все вещества, являющиеся сильными электролитами, представлены в виде ионов. Из полного ионного уравнения мы видим, что ионы Na + и Cl - в действительности не участвуют в реакции. Это примеры того, что мы называем ионами-наблюдателями : Ионы, которые появляются по обе стороны уравнения.

    Чистое ионное уравнение

    Включает только те виды, реакция которых изменяется. То есть ионы-зрители не включены.Таким образом, для реакции выше уравнения чистого иона будет

    H + (водн.) + ОН - (водн.) → H 2 O (водн.)

    Как вы могли догадаться, можно смешивать вещества и не иметь чистого ионного уравнения. Рассмотрим следующее молекулярное уравнение

    CaCl 2 (водн.) + 2 HNO 3 (водн.) → Ca (NO 3 ) 2 (водн.) + 2 HCl (водн.)

    Полное ионное уравнение -

    Ca 2+ (водн.) + 2 Cl - (водн.) + 2 ч + (водн.) + 2 НО 3 - (водн.) → Ca 2+ (водн.) + 2 НО 3 - (водн.) + 2 ч + (водн.) + 2 Cl - (водн.)

    Удаление всех ионов-наблюдателей из этого уравнения ничего не оставляет! Все ионы являются ионами-наблюдателями, поэтому чистая ионная реакция отсутствует.

    Процессы, которые приводят к чистому ионному уравнению

    Теперь мы рассмотрим следующие четыре процесса, которые приведут к фактическому общему ионному уравнению:

    • Образование нерастворимого твердого вещества (реакция осаждения)
    • Образование газа, выходящего из раствора
    • Образование слабого электролита или неэлектролита
    • Реакция окисления / восстановления

    Первые три процесса обычно представляют собой реакции, в которых катион встречается с анионом и образует связь, которая имеет достаточно ковалентный характер, чтобы их больше нельзя было разделить на отдельные катионы и анионы.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *