Іонні хімічні реакції. Складання рівнянь реакцій іонного обміну. Урок: Складання рівнянь реакцій іонного обміну

Найменування параметру	значення
Тема статті:	іонні рівняння
Рубрика (тематична категорія)	Метали і Сварка

Більшість хімічних реакцій протікає в розчинах. Розчини електролітів містять іони, в зв'язку з цим реакції і розчинах електролітів фактично зводяться до реакцій між іонами. Реакції між іонами називають іонними реакціями, а рівняння таких реакцій - іонними рівняннями. При складанні іонних рівнянні слід керуватися тим, що формули речовин малодиссоциирующие, нерозчинних і газоподібних записуються в молекулярному вигляді.

Біла речовина випадає в осад, то поруч з його формулою ставлять стрілку, спрямовану вниз, а якщо в ході реакції виділяється газоподібна речовина, то поруч з його формулою ставлять стрілку, спрямовану вгору.

Перепишемо це рівняння, зобразивши сильні електроліти в вигляді іонів, а йдуть зі сфери реакції - у вигляді молекул:

Ми записали, таким чином, повне іонне рівняння реакції.

У разі якщо виключити з обох частин рівності однакові іони, тобто не беруть участі в реакції в лівій і правій часто рівняння), то отримаємо скорочену іонне рівняння реакції:

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, скорочені іонні рівняння являють себяуравненія в Загалом вигляді, Які характеризують сутність хімічної реакції показують, які іони реагують і яку речовину утворюється в результаті.

Реакції іонного обміну протікають до кінця в тих випадках, коли утворюється або осад, або малодиссоциирующие речовина, наприклад вода. Беля до розчину гідроксиду натрію, пофарбованого фенолфталеїном в малиновий колір, долити надлишок розчину азотної кислоти, то розчин знебарвиться, що послужить сигналом протікання хімічної реакції:

Воно показує, що взаємодія сильної кислоти і луги зводиться до взаємодії іонів Н + та іонів ОН -, в результаті якого утворюється малодіссоцвірующее речовина - вода.

Зазначена реакція взаємодії сильної кислоти з лугом прийнято називати реакцією нейтралізації. Це окремий випадок реакції обміну.

Подібна реакція обміну може протікати не тільки між кислотами і лугами, а й між кислотами і нерозчинними підставами. Наприклад, в разі якщо отримати блакитний осад нерозчинного гідроксиду міді (II) взаємодією сульфату міді II з лугом:

а потім поділити отриманий осад на три частини і долити до осадку в першій пробірці розчин сірчаної кислоти, до осаду в другій пробірці розчин соляної кислоти, а до осаду в третій пробірці розчин азотної кислоти, то у НД ех трьох пробірках осад розчиниться. Це буде означати, що у НД ех випадках пройшла хімічна реакція, суть якої і відображена за допомогою одного і того ж іонного рівняння.

Щоб в даному переконатися, запишіть молекулярні, повні та скорочені іонні рівняння наведених реакцій.

Розглянемо іонні реакції, які протікають з утворенням газу. У дві пробірки наллємо по 2 мл розчинів карбонату натрію і карбонату калію. Далі в перший приплив розчин соляної, а в другу - азотної кислоти. В обох випадках ми помітимо характерне "закипання" через виділяється вуглекислого газу. Запишемо рівняння реакцій для першого випадку:

Реакції, що протікають в розчинах електролітів, еапіс каються за допомогою іонних рівнянь. Ці реакції називав реакціями іонного обміну, так як в розчинах електроліти обмінюються своїми іонами. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, можна зробити два висновки. 1. Реакції у водних розчинах електролітів є реакціями між іонами, а тому зображуються у вигляді іонних рівнянь. Οʜᴎ простіше молекулярних і носять більш загальний характер.

2. Реакції іонного обміну в розчинах електролітів практично необоротно протікають тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад, газ або малодиссоциирующие речовина.

7. Комплексні з'єдн ння

Іонні рівняння - поняття і види. Класифікація та особливості категорії "Йонні рівняння" 2017, 2018.

У розчинах електролітів реакції відбуваються між гідратованими іонами, тому їх називають іонними реакціями. У напрямку їх важливе значення мають природа і міцність хімічного зв'язку в продуктах реакції. Зазвичай обмін в розчинах електролітів призводить до утворення сполуки з більш міцної хімічним зв'язком. Так, при взаємодії розчинів солей хлориду барію ВаСl 2 і сульфату калію K 2 SO 4 в суміші виявляться чотири види гідратованих іонів Ва 2 + (Н 2 О) n, Сl - (H 2 O) m, K + (H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O) q, між якими відбудеться реакція з рівняння:

BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 + 2КСl

Сульфат барію випаде у вигляді осаду, в кристалах якого хімічний зв'язокміж іонами Ва 2+ і SO 2 4 міцніша, ніж зв'язок з гидратирующие їх молекулами води. Зв'язок же іонів К + і Сl - лише незначно перевищує суму енергій їх гідратації, тому зіткнення цих іонів не приведе до утворення осаду.

Отже, можна зробити наступний висновок. Реакції обміну відбуваються при взаємодії таких іонів, енергія зв'язку між якими в продукті реакції набагато більше, ніж сума енергій їх гідратації.

Реакції іонного обміну описуються іонними рівняння-ми. Важкорозчинні, летючі і малодисоційовані соеди-вати пишуть в молекулярній формі. Якщо при взаємодії розчинів електролітів не утворюється жодного із зазначених видів з'єднання, це означає, що практично реакції не протікають.

Освіта важкорозчинних сполук

Наприклад, взаємодія між карбонатом натрію і хлоридом барію у вигляді молекулярного рівняння запишеться так:

Na 2 CO 3 + ВаСl 2 = BaCO 3 + 2NaCl або у вигляді:

2Na + + СО 2 3 + Ва 2 + 2Сl - = BaCO 3 + 2Na + + 2Сl -

Прореагували тільки іони Ва 2+ і СО 2, стан решти іонів не змінилося, тому короткий іонне рівняння набуде вигляду:

CO 2 3 + Ba 2 = BaCO 3

Освіта летючих речовин

Молекулярне рівняння взаємодії карбонату кальцію і соляної кислоти запишеться так:

СаСO 3 + 2НСl = СаСl 2 + Н 2 О + CO 2

Один з продуктів реакції - діоксид вуглецю СО2 - виділився зі сфери реакції у вигляді газу. Розгорнуте іонне рівняння має вигляд:

СаСО 3 + 2Н + + 2Сl - = Са 2+ + 2Сl - + Н 2 O + CO 2

Результат реакції описується наступним коротким іонним рівнянням:

СаСO 3 + 2Н + = Са 2+ + Н 2 О + CO 2

Освіта малодіссоцірованного з'єднання

Прикладом такої реакції служить будь-яка реакція нейтралізації, в результаті чого утворюється вода - малодисоційованих з'єднання:

NaOH + НСl = NaCl + Н 2 О

Na + + ОН + Н + + Cl - = Na + + Cl - + Н 2 О

ОН + Н + = Н 2 O

З короткого іонного рівняння слід, що процес висловився у взаємодії іонів Н + і ОН-.

Всі три види реакцій йдуть необоротно, до кінця.

Якщо злити розчини, наприклад, хлориду натрію і нітрату кальцію, то, як показує іонну рівняння, ніякої реакції не відбудеться, тому що не утворюється ні осаду, ні газу, ні малодиссоциирующие з'єднання:

По таблиці розчинності встановлюємо, що AgNO 3, КСl, KNO 3 - розчинні сполуки, AgCl - нерозчинний речовина.

Складаємо іонне рівняння реакції з урахуванням розчинності з'єднань:

Короткий іонне рівняння розкриває сутність того, що відбувається хімічного перетворення. Видно, що фактично взяли участь в реакції лише іони Ag + і Сl -. Інші іони залишилися без зміни.

Приклад 2. Складіть молекулярне та іонне рівняння реакції між: а) хлоридом заліза (III) і гідроксидом калію; б) сульфатом калію і йодидом цинку.

а) Складаємо молекулярне рівняння реакції між FeCl 3 і КОН:

По таблиці розчинності встановлюємо, що з отриманих сполук розчиняється тільки гідроксид заліза Fe (OH) 3. Складаємо іонне рівняння реакції:

В іонному рівнянні показано, що коефіцієнти 3, які стоять в молекулярному рівнянні, в рівній мірі відносяться до іонів. це загальне правилоскладання іонних рівнянь. Зобразимо рівняння реакції в короткій іонної формі:

Це рівняння показує, що в реакції брали участь лише іони Fe3 + і ОН-.

б) Складемо молекулярне рівняння для другої реакції:

K 2 SO 4 + ZnI 2 = 2KI + ZnSO 4

З таблиці розчинності слід, що вихідні та отримані сполуки розчинні, тому реакція оборотна, не доходить до кінця. Дійсно, тут не утворюється ні осаду, ні газоподібного з'єднання, ні малодисоційованих з'єднання. Складемо повне іонне рівняння реакції:

2К + + SO 2 4 + Zn 2+ + 2I - + 2К + + 2I - + Zn 2+ + SO 2 4

Приклад 3. За іонного рівняння: Cu 2+ + S 2 - = CuS скласти молекулярне рівняння реакції.

Іонне рівняння показує, що в лівій частині рівняння Повинні бути молекули сполук, що мають в своєму складі іони Cu 2+ і S 2. Ці речовини повинні бути розчинні у воді.

По таблиці розчинності виберемо два розчинних з'єднання, до складу яких входять катіон Cu 2+ і аніон S 2. Складемо молекулярне рівняння реакції між даними сполуками:

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

Класифікація реакцій

Для виконання завдань по цій темі необхідно чітко уявляти класифікації реакцій за різними ознаками, покладених в основу класифікації:

За складом і кількістю реагентів і продуктів реакції (реакції розкладання, з'єднання, заміщення та обміну);

За зміною ступенів окислення в ході реакції (окислювально-відновні і неокислювального-відновлювальні);

За тепловим ефектом реакції (екзо- і ендотермічні, тобто з виділенням і поглинанням тепла відповідно);

У напрямку протікають процесів (оборотні і необоротні);

За кількістю фаз в протікає реакції (гомогенні - протікають між речовинами, що знаходяться в одній фазі (агрегатному стані, але не тверде + тверде) і гетерогенні - протікають між реагентами в різних фазах);

За наявності каталізатора в реакційній системі (каталітичні і некаталітичні).

Для реакцій іонного обміну треба пам'ятати умови незворотного протікання реакцій (правило Бертолле) - освіту слабодіссоціірованного речовини або неелектроліту.

Правила написання рівнянь реакцій в іонному вигляді

Записують формули речовин, що вступили в реакцію, ставлять знак «дорівнює» і записують формули утворилися речовин. Розставляють коефіцієнти.
Користуючись таблицею розчинності, записують в іонному вигляді формули речовин, позначених в таблиці розчинності буквою «Р» (добре розчинні у воді), виняток - гідроксид кальцію, який, хоча і позначений буквою «М», все ж у водному розчині добре дисоціює на іони .
Потрібно пам'ятати, що на іони не розкладаються метали, оксиди металів і неметалів, вода, газоподібні речовини, нерозчинні компоненти, зазначені в таблиці розчинності буквою «Н». Формули цих речовин записують в молекулярному вигляді. Здобувають повну іонне рівняння.
Скорочують однакові іони до знака «дорівнює» і після нього в рівнянні. Отримують скорочене іонне рівняння.

Умови, при яких реакції іонного обміну
протікають до кінця

1. Якщо в результаті реакції виділяється малодиссоциирующие речовина - вода.

Молекулярне рівняння реакції лугу з кислотою:

Незмінність ступенів окислення елементів у всіх речовинах до і після реакції говорить про те, що реакції обміну не є окислювально-відновними.

K + + OH - + H + + Cl - = K + + Cl - + H 2 O.

H + + OH - = H 2 O.

Молекулярне рівняння реакції основного оксиду з кислотою:

CaO + 2HNO 3 = Ca (NO 3) 2 + H 2 O.

Повний іонне рівняння реакції:

Скорочення іонне рівняння реакції:

CaO + 2H + = Ca 2+ + H 2 O.

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

Повний іонне рівняння реакції:

В даному випадку повне іонне рівняння збігається зі скороченою іонним рівнянням.

Молекулярне рівняння реакції амфотерного оксиду з кислотою:

Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O.

Повний іонне рівняння реакції:

Al 2 O 3 + 6H + + 6Cl - = 2Al 3+ + 6Cl - + 3H 2 O.

Скорочення іонне рівняння реакції:

Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O.

2. Якщо в результаті реакції виділяється нерозчинний у воді речовина.

Молекулярне рівняння реакції розчинної солі з лугом:

CuCl 2 + 2KOH = 2KCl + Cu (OH) 2.

Повний іонне рівняння реакції:

Cu 2+ + 2Cl - + 2K + + 2OH - = 2K + + 2Cl - + Cu (OH) 2.

Скорочення іонне рівняння реакції:

Cu 2+ + 2OH - = Cu (OH) 2.

Молекулярне рівняння реакції двох розчинних солей:

Al 2 (SO 4) 3 + 3BaCl 2 = 3BaSO 4 + 2AlCl 3.

Повний іонне рівняння реакції: 2Al 3+ + 3SO 4 2+ 3Ba 2+ + 6Cl - = 3BaSO 4 + 2Al 3+ + 6Cl -.

Скорочення іонне рівняння реакції: SO 4 2+ Ba 2+ = BaSO 4

Молекулярне рівняння реакції нерозчинного підстави з кислотою:

Fe (OH) 3 + H 3 PO 4 = FePO 4 + 3H 2 O.

Повний іонне рівняння реакції:

В даному випадку повне іонне рівняння реакції збігається зі скороченою. Ця реакція протікає до кінця, про що свідчать відразу два факти: освіту речовини, нерозчинного у воді, і виділення води.

3. Якщо в результаті реакції виділяється газоподібна речовина.

Молекулярне рівняння реакції розчинної солі (сульфіду) з кислотою:

K 2 S + 2HCl = 2KCl + H 2 S.

Повний іонне рівняння реакції:

2K + + S 2 + 2H + + 2Cl - = 2K + + 2Cl - + H 2 S.

Скорочення іонне рівняння реакції.

Переважна більшість реакцій, з якими нам доводиться стикатися при вивченні властивостей окремих елементів і їх з'єднань, протікає в розчинах електролітів між їх іонами. Тому дуже важливо оволодіти технікою складання іонних рівнянь.

У попередньому параграфі були детально розібрані типові приклади іонних реакцій. На підставі всього сказаного там про іонних рівняннях можна рекомендувати наступний порядок їх складання:

1.Написати рівняння реакції в молекулярній формі.

2.Перепісать ж рівняння, залишивши нерозчинні або слабо диссоциирующие у вигляді молекул і записавши всі інші у вигляді тих іонів, на які вони дисоціюють.

3.Ісключіть іони, які беруть у реакції, т. Е. Зустрічаються в лівій і правій частинах рівняння в однаковій кількості.

Для закріплення в пам'яті цих прийомів наведемо два приклади складання іонних рівнянь.

приклад1. Складання іонного рівняння реакції між сірководнем (слабка кислота) і сірчанокислої міддю:

1) CuSO 4 + H 2 S = CuS + H 2 SO 4

2) Сu + SO 4 »+ H 2 S = CuS + 2H + SO 4»

3) Cu + H 2 S = CuS + 2H

приклад2. Складання іонного рівняння реакції між гідратом окису свинцю і соляною кислотою:

1) Рb (ОН) 2 + 2НСl = РЬСl 2 + 2Н 2 O

2) Pb (OH) 2 + 2H + 2Cl '= РbСl 2 + 2Н 2 O

З последнего- рівняння нічого не можна виключити, так як обидва іона - Н і Сl 'беруть участь в реакції.

При деякому навику можна відразу складати, минаючи першу і другу стадії. Для цього треба тільки чітко уявляти собі: а) освіту якого обумовлює перебіг даної реакції; б) чи є необхідні для його освіти іони в готовому вигляді в розчині або вони утворюються в процесі реакції з молекул слабо диссоциирующих або важко розчинних речовин. В цьому випадку зручніше починати складання рівняння з другої його половини, т. Е. Перш за все скласти формулу утворюється речовини, потім ті іони або іони і молекули, які необхідні для його освіти, нарешті, іони, що виходять в результаті реакції. Після цього треба підібрати коефіцієнти.

Для складання іонних рівнянь необхідно знати, які солі розчинні у воді і які практично нерозчинні. Деякі загальні дані про розчинність в воді найважливіших солей найбільш поширених металів приведені в табл. 14.

Таблиця 14

Ви читаєте, стаття на тему Складання іонних рівнянь

У розведених розчинах електролітів (кислот, основ, солей) хімічні реакціїпротікають зазвичай за участю іонів. При цьому всі елементи реагентів можуть зберігати свої ступеня окислення ( обмінні реакції) Або змінювати їх ( окислювально - відновних реакції).
Відповідно до правилом Бертолле, іонні реакції протікають практично необоротно, якщо утворюються тверді малорозчинні речовини(Вони випадають в осад), легколетучие речовини(Вони виділяються в воді газів) або розчинні речовини - слабкі електроліти(В тому числі і вода). Іонні реакції зображуються системою рівнянь - молекулярним, повним і коротким іонним. Нижче повні іонні рівняння опущені.
При написанні рівнянь іонних реакцій треба обов'язково керуватися.
Приклади реакцій з випаданням опадів:
a) Ba (OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O
Ba 2 + SO 4 2 = BaSO 4 ↓
б) AgNO 3 + KI = AgI ↓ + KNO 3
Ag + + I - = AgI ↓
в) MgCl 2 + 2KOH = Mg (OH) 2 ↓ + 2KCl
Mg 2+ + 2OH - = Mg (OH) 2 ↓
г) 3Zn (CH 3 COO) 2 + 2Na 3 PO 4 = Zn 3 (PO 4) 2 ↓ + 6Na (CH 3 COO)
3Zn 2+ + 2PO 4 3 = Zn 3 (PO 4) 2 ↓
Зверніть увагу, AgCO 3, BaCO 3 і CaCO 3 практичнонерозчинні У ВОДІ І випадають в осад ЯК ТАКІ, НАПРИКЛАД:
Ba (NO 3) 2 + K 2 CO 3 = BaCO 3 ↓ + 2KNO 3
Ba 2 + CO 3 2- = BaCO 3 ↓
Солі інших катіонів, такі як MgCO 3, CuCO 3, FeCO 3, ZnCO 3 та інші, хоча і нерозчинні у воді, але не осідають з водного розчину при проведенні іонних реакцій (тобто їх не можна отримати цим способом).
Наприклад карбонат заліза (II) FeCO 3, отриманий «сухим шляхом» або взятий у вигляді мінералу сидерит, При внесенні в воду осідає без видимого взаємодії. Однак при спробі його отримання по обмінній реакції в розчині між FeSO 4 і K 2 CO 3 випадає осад основної солі (наведено умовний склад, на практиці склад складніший) і виділяється вуглекислий газ:
2FeSO 4 + H 2 O + 2Na 2 CO 3 = 2Na 2 SO 4 + Fe 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + CO 2
2Fe 2+ + H 2 O + 2CO 3 2 = Fe 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + CO 2
Аналогічно FeCO 3, сульфід хрому (3) Cr 2 S 3 (нерозчинний в воді) не осідають з розчину:

2CrCl 3 + 6H 2 O + 3Na 2 S = 6NaCl + 2Cr (OH) 3 ↓ + 3H 2 S
2Cr 3+ + 6H 2 O + 3S 2 = 2Cr (OH) 3 ↓ + 3H 2 S
деякі солі розкладаютьсяводою - сульфідалюмінію Al 2 S 3 (а також BeS) і ацетатхрому (III) Cr (CH 3 COO) 3:
а) Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 S
б) Cr (CH 3 COO) 3 + 2H 2 O = Cr (CH 3 COO) (OH) 2 ↓ + 2CH 3 COOH
Отже, ці солі не можна отримати по обмінній реакції в розчині:
а) 2AlCl 3 + 6H 2 O + 3K 2 S = 6KCl + 2Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 S
2Al 3+ + 6H 2 O + 3S 2 = 2Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 S
б) CrCl 3 + 2H 2 O + 3Na (CH 3 COO) =
3NaCl + Cr (CH 3 COO) (OH) 2 ↓ + 2CH 3 COOH
Cr 3+ + 2H 2 O + 3CH 3 COO - =
Cr (CH 3 COO) (OH) 2 ↓ + CH 3 COOH

Приклади реакцій з виділенням газу:
а) BaS + 2HCl = BaCl 2 + H 2 S
S 2 + 2H + = H 2 S
б) Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O
CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O
в) CaCO 3 (T) + 2HNO 3 = Ca (NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O
CaCO 3 (T) + 2H + = Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
Приклади реакцій з утворенням слабких електролітів:
а) 3NaOH + H 3 PO 4 = Na 3 PO 4 + 3H 2 O
3OH - + H 3 PO 4 = PO 4 3- + 3H 2 O
б) Mg (CH 3 COO) 2 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + 2CH 3 COOH
CH 3 COO - + H + = CH 3 COOH
в) NH 4 F + HBr = NH 4 Br + HF
F - + H + = HF
Якщо реагенти і продукти обмінної реакції не є сильними електролітів, іонний вид рівняння відсутня, наприклад:
Mg (OH) 2 (T) + 2HF = MgF 2 ↓ + 2H 2 O