Реакции обмена в растворах электролитов
Электролиты – это вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток. Распад молекул вещества на ионы называется электролитической диссоциацией. К электролитам относятся кислоты, основания, соли. Кислоты – это электролиты, диссоциирующие в растворах с образованием катионов водорода: HCN ↔ H + + CN ‾ ; H2SO4 = 2H + + SO4 2- . Основания – электролиты, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов:
NH4OH ↔ NH4 + + OH ‾ ; Ba(OH)2 = Ba 2+ + 2OH ‾ . Существуют электролиты, которые могут диссоциировать по типу кислоты и по типу основания, такие электролиты называются амфотерными. К ним относятся гидроксиды амфотерных элементов, а также гидроксиды металлов, находящихся в промежуточной степени окисления, например: Be(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3 и многие другие. Диссоциацию растворенной части амфотерного гидроксила по обоим типам можно представить следующей схемой:
H + + RO ‾ ↔ ROH ↔ R + + OH ‾ .
В насыщенном водном растворе амфотерного гидроксида ионы H + , RO ‾ и R + , OH ‾ находятся в состоянии равновесия, поэтому амфотерные гидроксиды взаимодействуют и с кислотами и с основаниями. При добавлении кислоты равновесие смещается в сторону диссоциации по типу основания, при добавлении основания – в сторону диссоциации по типу кислоты.
Соли– электролиты, которые при растворении в воде диссоциируют, отщепляя положительные ионы, отличные от ионов водорода и отрицательные, отличные от гидроксид-ионов.Соли средние, кислые и основные диссоциируют:
По способности к диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые. У сильных электролитов в растворе диссоциируют на ионы практически все молекулы, у слабых — лишь часть молекул. К сильным электролитам относятся почти все соли, основания щелочных и щелочноземельных металлов, а из важнейших кислот: HClO4, H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HJ, HMnO4.
К слабым электролитам относятся почти все органические кислоты, например, CH3COOH, неорганические соединения: H2CO3, H2SO3, H2SiO3, HCN, HNO2, H3PO4, HF, NH4OH, H2O и т. д.
Реакции в растворах электролитов протекают между ионами и идут необратимо, если в результате реакции образуются осадки, газы и слабые электролиты. Обычно такие реакции изображаются при помощи ионно-молекулярных уравнений. Осадки, газы и слабые электролиты пишутся в виде молекул, хорошо растворимые сильные электролиты – в виде ионов.
Рассмотрим типичные варианты реакций в растворах электролитов:
а) 3АgNO3 + FeCl3 = Fe(NO3)3 + 3AgCl↓ – молекулярное уравнение
3Ag + + 3NO3 — + Fe 3+ + 3NO3 — + 3AgCl↓ – полное ионное уравнение
Ag + + Cl — = AgCl↓ — сокращенное ионное уравнение
в) HCI + NaOH = NaCI + H2O
H + + CI — + Na + + OH ‾ = N a + + CI ‾ + H2O
При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения. Одинаковые ионы из обеих частей уравнения исключаются.
Примеры решения задач
Пример 10.1.Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:
Решение.В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны ионы, которые образуются при диссоциации сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:
При решении подобных заданий следует пользоваться таблицей №2 (приложение).
Пример 10.2.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, подтверждающие амфотерный характер гидроксида свинца.
Решение. Амфотерные электролиты могут диссоциировать по типу кислоты и основания, поэтому Pb(OH)2 может растворяться как в кислоте, проявляя свойство основания, так и в щелочи, проявляя свойства кислоты:
Схема диссоциации Pb(OH)2 выглядит так:
Задачи
181. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и CuSO4; б) AgNO3 и NH4Cl;
182. Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) Fe 3+ + 3OH — = Fe(OH)3; б) H + + OH — = H2O; в) Cu 2+ + S 2- = CuS.
183. Можно ли приготовить раствор, содержащий одновременно следующие пары веществ: а) KOH и Ba(NO3)2; б) Cr(OH)3 и NaOH; в) Pb(NO3)2 и KCl; г) CuCl2 и Na2S? Представьте возможные реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.
184. Смешивают попарно растворы: а) KOH и Mg (NO3)2; б) Li2СO3 и HCI; в) Fe(NO3)3 и KOH; г) NH4CI и NaOH. В каких случаях реакции практически пойдут до конца? Представьте их в молекулярном и ионно-молекулярном виде.
185. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) BaCO3 и HNO3; б) Fe2(SO4)3 и KOH; в) HCl и K2S; г) CH3COOK и HCl.
186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Mg(OH)2 и CH3COOH; б) NH4Cl и NaOH; в) Ca(OH)2 и K2CrO4; г) AlCl3 и Ba(OH)2.
187. Смешивают попарно растворы: а) K2SO3 и HCl; б) Na2SO4 и KCl; в) CH3COONa и HNO3; г) Al2(SO4)3 и избыток KOH. В каких из приведенных случаев реакции практически пойдут до конца? Составьте для этих уравнений молекулярные и ионно-молекулярные реакции.
188. Какие из веществ будут взаимодействовать с гидроксидом калия:
а) Ba(OH)2; б) Zn(OH)2; в) FeCl3; г) H3PO4? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.
189. Составьте по два молекулярных уравнения, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
190. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2SO3 и HCl; б) CH3COOH и KOH;
191. Смешивают попарно растворы: а) Cu(NO3)2 и Na2SO4; б) BaCl2 и K2SO4; в) NaHCO3 и NaOH; г) Cu(OH)2 и HCl. В каких из приведенных случаев реакции практически пойдут до конца? Составьте для этих реакций молекулярные и ионно-молекулярные уравнения.
192. Составьте молекулярные и ионно- молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а ) CuS и HCI; б) Cr(OH)3 и KOH; в) MgSO4 и BaCI 2; г) Cu(OH)2 и H2SO4.
193. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующим превращениям: а) CO3 2- → CaCO3 → Ca 2+- → CaSO4 ; б) S 2- → PbS → Pb 2+ .
194. Напишите молекулярно-ионные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Hg(NO3)2 и NaOH; б) K2S и HCI; в) Ca(H2PO4)2 и Ca(OH)2.
195. Составьте по два молекулярных уравнения, которые соответствуют следующим сокращенным ионно-молекулярным уравнениям:
а) NH4 + + OH — = NH4OH; б) Cu 2+ + S 2- = CuS; в) Ag + + I — = AgI.
196.Составьте ионно-молекулярные уравнения реакций, протекающих в растворах между: а) диоксидом углерода и гидроксидом бария; б) силикатом натрия и хлороводородной кислотой; в) сульфидом железа (II) и серной кислотой; г) иодидом калия и нитратом свинца.
197. Составьте ионно-молекулярные уравнения следующих реакций:
198. Составьте ионно-молекулярные уравнения следующих реакций:
199. Исходя из сокращенной ионно-молекулярной формы уравнения, составьте по два молекулярных уравнения:
в) CuOH + + H + = Cu 2+ + H2O
200. Напишите ионно-молеулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Hg(NO3)2 и NaI; б) K2S и HCI; в) Ca(H2PO4)2 и Ca(OH)2.
11. Гидролиз солей
Гидролизом солей – называется обменное взаимодействие ионов соли с водой, которое приводит к образованию слабого электролита и сопровождается изменением pH среды. Изменение pH среды происходит вследствие нарушения ионного равновесия диссоциации воды H2O ↔ H + + OH ‾ . Катионы сильных оснований и анионы сильных кислот не образуют слабых электролитов, поэтому гидролизу не подвергаются. Если же соли содержат в своем составе ионы слабых кислот и оснований, либо те и другие одновременно, то в водных растворах они гидролизуются. В этих случаях в растворе могут устанавливаться следующие равновесия:
а) при гидролизе аниона (A ‾ ) слабой кислоты: А ‾ + HOH ↔ HA + OH —
(образуются ионы OH — , среда щелочная, pH >7);
б) при гидролизе катиона (B + ) слабого основания: B + + HOH ↔ BOH + H +
(образуются ионы Н + , среда кислая, pH ‾ + НОН ↔ НА + ОН — , В + + НОН ↔ ВОН + Н +
Гидролиз солей, образованных многоосновными кислотами или многокислотными основаниями, протекает ступенчато (преимущественно по первой ступени) с образованием кислых или основных солей, Введение дополнительного количества ионов H + или OH + в равновесную систему может усилить или подавить процесс гидролиза в соответствии с принципом Ле Шателье.
Примеры решения задач
При составлении ионно-молекулярных уравнений гидролиза необходимо:
а) записать уравнение диссоциации соли;
б) определить природу катиона и аниона (найти катион слабого основания или анион слабой кислоты );
в) записать ионно-молекулярное уравнение реакции, учитывая, что вода — слабый электролит, и, что сумма зарядов должна быть одинаковой в обеих частях уравнения.
Пример 11.1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные и уравнения гидролиза солей: а) CH3COOK; б) K2S; в) CuSO4.
Решение. а) Ацетат калия — соль слабой кислоты CH3COOН и сильного основания КОН. При растворении в воде ацетат калия диссоциирует на ионы: CH3COOK = CH3COO — + K + . Катионы К + не могут связывать анионы OH — , так как KOH – сильный электролит. Ионы CH3COO ‾ , связываясь с катионами H + воды, образуют слабую кислоту CH3COOH. Гидролиз идет по аниону слабой кислоты.
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение:
полное ионно-молекулярное уравнение:
молекулярное уравнение: CH3COOK + H2O ↔ CH3COOH + KOH.
В растворе появляется избыток ионов OH ‾ , поэтому раствор имеет щелочную реакцию (pH >7).
б) Сульфид натрия – соль двухосновной слабой кислоты H2S и сильного основания NaOH, диссоциирует на ионы: Na2S = Na + + S 2- . Анионы слабой кислоты S 2- связывают ионы водорода из воды, образуя анионы кислой соли HS — . Соль гидролизуется по аниону.
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение: S 2- + H2O ↔ HS ‾ + OH ‾ ;
полное ионно-молекулярное уравнение:
2Na + + S 2- + H2O ↔ Na + + HS ‾ + Na + + OH ‾ ;
молекулярное уравнение: Na2S + H2O ↔ NaHS + NaOH.
Появление избыточного количества ионов OH ‾ обусловит щелочную реакцию среды (pH >7).
в) Сульфат меди – соль слабого двухкислотного основания Cu(OH)2 и сильной кислоты H2SO4, диссоциирует на ионы: CuSO4 = Cu 2= + SO4 2- . Гидролиз такой соли идет по катиону слабого основания по первой ступени с образованием катионов основной соли CuOH + .
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение:
Cu 2+ + H2O ↔ CuOH + + H + ;
полное ионно-молекулярное уравнение:
2Cu 2+ + 2SO4 2- + 2H2O ↔ 2CuOH + + SO4 2- + 2H = + SO4 2- ;
В растворе накопились катионы водорода, которые создадут кислую реакцию среды (pH 3+ + H2O ↔ AlOH 2+ + H + , Na2S – по аниону: S 2- + H2O ↔ HS ‾ + OH ‾ .
Образующиеся ионы H + и OH ‾ связываются в молекулы слабого электролита H2O, сдвигая гидролитическое равновесие вправо. Гидролиз идет до конца, с образованием Al(OH)3 и H2S. Ионно-молекулярные и молекулярное уравнение имеют вид:
2AlCl 3+ + 6Cl — + 6Na + +3S 2- + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6Na + + 6Cl —
Таким образом, продуктами гидролиза являются Al(OH)3 и H2S.
Задачи
201. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: КCN, KNO3, CuCl2, ZnSO4? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения, укажите реакцию среды.
202. К раствору Cr2(SO4)3 добавили раствор K2S. Объясните причину образования осадка. Составьте соответствующие ионно-молекулярные и молекулярное уравнения.
203. Какие из солей: K2SO4, Na2SO3, NH4CN, LiCl, Fe2(SO4)3 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей. Какое значение pH (>7 3+ +H2O ↔ AlOH 2+ + H + ; б) S 2- + H2O ↔ HS ‾ + OH ‾ ;
в) CN ‾ + H2O ↔ HCN +OH ‾ .
206. Подберите по два уравнения в молекулярном виде к каждому из ионно-молекулярных уравнений:
207. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций для солей, подвергающихся гидролизу, укажите реакцию среды: K2SO3, Cr(NO3)3, NaNO2, NiSO4.
208. В какой цвет будет окрашен лакмус в водных растворах: K2S, (NH4)2SO4, Na2CO3, Li2SO4? Ответ обоснуйте ионно-молекулярными уравнениями соответствующих реакций гидролиза солей.
209. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций для солей, подвергающихся гидролизу, укажите реакцию среды: KJ, Cu(NO3)2, K2SiO3, ZnSO4.
210. Какие из приведенных солей подвергаются гидролизу по катиону, по аниону, по катиону и аниону BaS, Mn(NO3)2, AlCl3, Cr2S3? Укажите pH среды для водных растворов солей. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза.
211. Какие из солей NaI, CrCI3, NH4NO3, NH4NO2 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей, укажите реакцию среды.
212. Какие процессы будут происходить при смешивании растворов хлорида железа (III) и сульфида натрия? Составьте ионно-молекулярные уравнения реакций.
213. Какие из веществ: Na2CO3, Li2SO3, CuCI2, MgSO4, BaS создадут избыток гидроксид-ионов в растворе своей соли? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза.
214. При сливании растворов солей CrCI3 и Na2CO3 образуется осадок Cr(OH)3. Объясните причину и напишите соответствующие ионно-молекулярные уравнения.
215. Напишите уравнения реакций гидролиза в ионно-молекулярном виде: ацетата лития, хлорида алюминия, цианида аммония, сульфида бария.
216. Объясните, почему водные растворы NaNO2, Li2CO3, Na3PO4 имеют щелочную реакцию. Ответ подтвердите уравнениями реакций в ионно-молекулярном виде.
217. К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) HCI; б) NaOH; в) Cu(NO3)2; г) K2S. В каких случаях гидролиз карбоната калия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения соответствующих солей.
218. При смешивании растворов Fe2(SO4)3 и K2S каждая из солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Напишите соответствующие ионно-молекулярные уравнения совместного гидролиза солей.
219. Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза cолей: NH4CH3COO, Ca(NO2)2, Na3PO4 , MnCI2.
220. Почему при добавлении горячей воды к водному раствору хлорида железа(III) выпадает осадок? Подтвердите это уравнениями реакций в ионно-молекулярном виде.
Коллоидные растворы
Системы, в которых одно вещество распределено в мелкораздробленном состоянии в среде другого, называютсядисперсными. Распределенное вещество называется дисперсной фазой, а среда, в которой распределена дисперсная фаза – дисперсионной средой. Дисперсные системы с размером частиц дисперсной фазы от 1 до 100 нм называются коллоидными растворами или золями.
Дисперсная фаза в коллоидном растворе представлена коллоидными частицами, в состав которых входит ядро, состоящее из электронейтрального агрегата частиц с адсорбированными на нем зарядообразующими ионами, и противоионы.
В качестве примера рассмотрим строение коллоидной частицы золя хлорида серебра, полученного действием избытка раствора AgNO3 на раствор NaCl. Реакция протекает по уравнению AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3. При образовании золя хлорида серебра молекулы AgCl соединяются вместе, образуя более крупные частицы: mAgCl → (mAgCl). На них адсорбируются зарядообразующие ионы. В качестве зарядообразующих выступают те ионы, которые находятся в растворе в избытке и принадлежат элементу, входящему в состав ядра. Эти ионы могут быть положительно или отрицательно заряженными, поэтому коллоидные частицы имеют положительный, либо отрицательный заряд. В нашем примере зарядообразующими являются ионы Ag + . Заряженные коллоидные частицы притягивают к себе противоионы и молекулы воды из дисперсионной среды. Зарядообразующие ионы и противоионы с растворителем составляют адсорбированный слой. Так образуется коллоидная частица золя AgCl, примерный состав которой можно выразить формулой:
Вокруг коллоидной частицы находится диффузный слой противоионов, заряд которых равен заряду коллоидной частицы. Коллоидная частица и диффузный слой образуют электронейтральную мицеллу. Примерный состав мицеллы хлорида серебра выражается формулой:
Коллоидные растворы обладают оптическими, кинетическими, электрическими свойствами и характеризуются кинетической и агрегативной устойчивостью.
Устойчивость коллоидного раствора можно нарушить, нейтрализуя электрические заряды коллоидных частиц, что приводит к укрупнению частиц в более сложные агрегаты. Этот процесс называется коагуляцией. Вещества, вызывающие коагуляцию, называются коагулянтами; к ним относятся различные электролиты. При добавлении электролита коллоидная частица адсорбирует ионы противоположного знака, что и вызывает нейтрализацию зарядов. Чем меньше заряд коагулирующего иона, тем больше ионов требуется на коагуляцию коллоида.
При пропускании через коллоидный раствор постоянного электрического тока все коллоидные частицы движутся к одному электроду, а противоионы к другому. Перемещение коллоидных частиц под действием электрического тока называется электрофорезом.
Примеры решения задач
Пример 12.1. Золь иодида серебра получен при добавлении к раствору AgNO3 избытка KI. Определите заряд частиц полученного золя и напишите формулу его мицеллы.
Решение. При смешивании растворов AgNO3 и KI протекает реакция
Ядро коллоидной частицы золя иодида серебра состоит из агрегата молекул (mAgI) и зарядообразующих ионов I ‾ , которые находятся в растворе в избытке и обеспечивают коллоидным частицам отрицательный заряд. Противоионами являются гидратированные ионы калия. Формула мицеллы иодида серебра имеет вид: <[(mAgI)nI ‾ (n-x)К + ∙yH2O] x — + xК + ∙zH2O> 0 .
Пример 12.2.Золь кремневой кислоты был получен при взаимодействии растворов K2SiO3 и HCl. Напишите формулу мицеллы золя и определите, какой из электролитов был взят в избытке, если противоионы в электрическом поле движутся к катоду.
Решение. Образование золя кремневой кислоты происходит по реакции
Чтобы двигаться к катоду (отрицательному электроду) противоионы должны иметь положительный заряд, а коллоидные частицы золя должны быть заряжены отрицательно. На электронейтральном агрегате частиц (mH2SiO3) адсорбируются ионы элемента, входящего в состав ядра. Таковыми являются ионы HSiO3 ‾ , которые образуются в результате гидролиза соли K2SiO3:
Ионы HSiO3 ‾ , адсорбируясь на поверхности частиц золя кремниевой кислоты, сообщают им отрицательный заряд. Противоионами являются гидратированные ионы водорода H + . Формула мицеллы золя кремневой кислоты:
Так как коллоидные частицы золя кремневой кислоты заряжены отрицательно за счет ионов HSiO3 ‾ , то, следовательно, в избытке был взят K2SiO3.
Пример 12.3. Какого из веществ, K2SO4 или KCl, потребуется меньше, чтобы вызвать коагуляцию коллоидного раствора гидроксида железа (II), полученного по реакции FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2 + 2NaCl?
Решение. Из формулы коллоидной частицы золя гидроксида железа(II)
[(mFe(OH)2nFe 2+ 2(n-x)Cl ‾ ∙yH2O] 2 x + видно, что частицы золя имеют положительный заряд. Коагуляцию золя вызывает тот из ионов прибавленного электролита, заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы. В данной задаче – это ионы SO4 2- и Cl‾. Коагулирующая способность иона определяется его зарядом – чем больше заряд иона, тем больше его коагулирующая способность. Заряд иона SO4 2- больше заряда иона Cl‾, поэтому, чтобы вызвать коагуляцию коллоидного раствора гидроксида железа (II), раствора K2SO4 потребуется меньше, чем раствора KCl.
Пример 12.4. Составьте схему строения мицеллы золя гидроксида меди (II) в растворе хлорида меди.
Решение. В состав мицеллы гидроксида меди входят: агрегат молекул (mCu(OH)2), адсорбированный слой, состоящий из зарядообразующих ионов меди Cu 2+ и гидратированных противоионов хлора, и диффузный слой гидратированных противоионов хлора. Схема строения мицеллы гидроксида меди:
Задачи
221. Составьте схему строения мицеллы золя сульфида мышьяка As2S3 в растворе сульфида натрия.
222.Какой из солей: Ca(NO3)2, NaNO3 или Al(NO3)3 потребуется меньше для коагуляции золя хлорида серебра?
223. Составьте схему строения мицеллы золя сульфата бария в растворе сульфата натрия.
224. Образование золя сульфата бария происходит по реакции
Напишите формулу мицеллы золя BaSO4 и определите, какой из электролитов был в избытке, если противоионы в электрическом поле движутся к аноду.
225. Составьте схему строения мицеллы золя кремниевой кислоты в растворе силиката натрия.
226. При пропускании избытка сероводорода в раствор AsCl3 получили золь сульфида мышьяка As2S3. Определите знак заряда частиц золя и напишите формулу мицеллы золя сульфида мышьяка.
227. Золь иодида свинца был получен по реакции
Составьте формулу мицеллы золя иодида свинца и определите, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе противоионы двигались к аноду.
228. Составьте схему строения мицеллы золя кремниевой кислоты в растворе соляной кислоты.
229. Какого электролита, FeCl3 или AgNO3, нужно взять в избытке, чтобы частицы золя хлорида серебра в электрическом поле двигались к аноду? Напишите формулу мицеллы золя.
230. Составьте схему строения мицеллы гидроксида железа (III) в растворе соляной кислоты.
231. Составьте схему строения мицеллы оловянной кислоты H2SnO3 в растворе станната калия K2SnO3.
232. Какой из солей, NaCl, Na2SO4 или Na3PO4, потребуется больше для коагуляции золя гидроксида железа (III), частицы золя которого заряжены положительно?
233. Золь бромида серебра был получен по реакции
Составьте формулу мицеллы золя и определите, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе частицы золя двигались к катоду.
234. Составьте схему строения мицеллы гидроксида железа (III) в растворе хлорида железа (III).
235. Какого из веществ, CrCl3, Ba(NO3)2 или K2SO4, потребуется меньше для коагуляции золя кремниевой кислоты, частицы которого заряжены отрицательно?
236. Составьте схему строения сульфида сурьмы (III) в растворе сульфата калия.
237. Золь сульфида кадмия был получен по реакции
Составьте формулу мицеллы золя сульфида кадмия и определите, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе противоионы двигались к аноду.
238. Золь хлорида свинца был получен по реакции
Составьте формулу мицеллы золя и определите, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе частицы золя двигались к катоду.
239. При пропускании избытка сероводорода в раствор SbCl3 получили золь сульфида сурьмы Sb2S3. Определите знак заряда частиц золя и напишите формулу мицеллы золя сульфида сурьмы.
240. Представьте строение мицеллы оксида олова (IV) в растворе K2SnO3.
Полное ионное уравнение с образованием осадка хлорида серебра AgCl
Содержание:
Ионные уравнения – результат химического взаимодействия катионов и анионов. С их помощью расписывают реакции замещения и обмена.
Характеристика ионных реакций
Ионные уравнения обладают рядом особенных характеристик.
- Валентности ионов не меняются в ходе реакции.
- В ходе реакции должны образоваться плохорастворимый осадок, газ или слабый электролит.
Реакции ионного обмена можно классифицировать на две группы:
Если исходные и образовавшиеся вещества – это растворимые соединения, то реакция обратима. Такие взаимодействия не идут до конца и, как правило, в химии используются редко. Обратимые реакции не расписывают как уравнения ионного обмена. Например, хлорид натрия NaCl и нитрат калия KNO3 – растворимые соединения, в результате взаимодействия которых образуются растворимые соединения.
- молекулярное уравнение
NaCl+ KNO3⇄NaNO3+KCl
- полное уравнение
Na + +Cl — +K + +NO3 — ⇄Na + +NO3 — +K + +Cl —
- краткое уравнение
Чтобы расписать краткое уравнение, нужно вычеркнуть одинаковые ионы в обеих частях уравнения. Например, справа есть ион Na + и слева есть ион Na + , поэтому оба иона вычеркиваются. В данном случае вычеркиваются все ионы.
Если в результате реакции образуются газ, плохорастворимый осадок или слабый электролит, то реакция необратима.
- Газов в природе немного, поэтому химики их запоминают: H2, N2, O2, F2, Cl2, инертные газы (VIII группа в периодической таблице Д.И. Менделеева), все водородные соединения неметаллов, несколько оксидов углерода, азота, серы. В реакциях газы обозначаются стрелкой вверх ↑.
- Осадки – нерастворимые соединения, которые определяют с помощью таблицы растворимости. Осадки обозначаются стрелкой вниз ↓.
- Чтобы определить силу электролита, необходимо вычислить степень диссоциации по формуле:
Если степень диссоциации меньше 3 %, то такие электролиты называют слабыми. К слабым электролитам относится вода, слабые и органические кислоты, нерастворимые основания.
Для необратимых реакций расписывают ионные уравнения.
Необратимое ионное уравнение
На практике, как правило, проводят именно необратимые реакции.
Реакции в растворах электролитов. Условия протекания обменных реакций в растворах электролитов.
Электролиты – это вещества, растворы которых обладают ионной проводимостью.
Поскольку электролиты в растворах образуют ионы, то для отражения сущности реакций часто используют так называемые ионные уравнения реакций. Написанием ионных уравнений подчёркивается тот факт, что, согласно теории диссоциации, в растворах происходят реакции не между молекулами, а между ионами.
С точки зрения теории диссоциации при реакциях между ионами в растворах электролитов возможны два исхода:
1. Образующиеся вещества – сильные электролиты, хорошо растворимые в воде и полностью диссоциирующие на ионы.
2. Одно (или несколько) из образующихся веществ – газ, осадок или слабый электролит (хорошо растворимый в воде).
Например, можно рассмотреть две реакции:
В ионной форме уравнения (1) и (2) запишутся следующим образом:
2Al + 2Na + + 2OH — + 6 H2O = 2Na + + 2[Al(OH)4] — + 3H2, (3)
2Al + 2K + + 2OH — + 6 H2O = 2K + + 2[Al(OH)4] — + 3H2, (4)
В данном случае алюминий не является электролитом, а молекула воды записывается в недиссоциированной форме потому, что является очень слабым электролитом. Неполярные молекулы водорода практически нерастворимы в воде и удаляются из сферы реакции. Одинаковые ионы в обеих частях уравнений (3), (4) можно сократить, и тогда эти уравнения преобразуются в одно сокращённое ионное уравнение взаимодействия алюминия с щелочами:
Очевидно, что при взаимодействии алюминия с любой щелочью реакция будет описываться уравнением (5). Следовательно, ионное уравнение, в отличие от молекулярного, относится не к одной какой-нибудь реакции между конкретными веществами, а к целой группе аналогичных реакций. В этом его большая практическая ценность и значение, например благодаря этому широко используются качественные реакции на различные ионы.
Так, при помощи ионов серебра Ag + можно обнаружить присутствие в растворе ионов галогенов, а при помощи ионов галогенов можно обнаружить ионы серебра; при помощи ионов бария Ba 2+ можно обнаружить ионы SO 2- и наоборот.
С учётом вышеизложенного можно сформулировать правило, которым удобно руководствоваться при изучении процессов, протекающих в растворах электролитов.
Реакции между ионами в растворах электролитов идут практически до конца в сторону образования осадков, газов и слабых электролитов.
Следовательно, реакции идут с образованием веществ с меньшей концентрацией ионов в растворе в соответствии с законом действующих масс. Скорость прямой реакции пропорциональна произведению концентраций ионов реагирующих компонентов, а скорость обратной реакции пропорциональна произведению концентраций ионов продуктов. Но при образовании газов, осадков и слабых электролитов ионы связываются (уходят из раствора) и скорость обратной реакции уменьшается.
Необходимым условием протекания обменных реакций в растворах электролитов является удаление из раствора тех или иных ионов вследствие образования малодиссоциирующих (слабые электролиты и комплексные ионы) или малорастворимых веществ (осадки и газы).
Реакции обмена в растворах электролитов записывают в виде трех уравнений: молекулярного, полного ионно-молекулярного и сокращенного ионно-молекулярного.
Для составления этих уравнений необходимо знать характер электролитической диссоциации участников реакции.
Малодиссоциирующие и малорастворимые вещества в ионно-молекулярных уравнениях записываются в молекулярном виде. Реакции, в которых слабые электролиты или малорастворимые вещества входят в состав только продуктов реакции, протекают, как правило, необратимо, т.е. до конца.
Примеры реакций, протекающих практически необратимо:
1. с образованием малодиссоциирующих соединений:
а) HCl + NaOH = NaCl + H2O — молекулярное уравнение,
H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H2O — полное ионно-молекулярное уравнение,
H + + OH — = H2O — сокращенное ионно-молекулярное уравнение,
Таким образом, сильные кислоты (основания) вытесняют слабые кислоты (основания) из растворов их солей.
1. с образованием малорастворимых веществ:
а) NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl¯- молекулярное уравнение.
Cl — + Ag + = AgCl¯ — сокращенное ионно-молекулярное уравнение.
Реакции, в которых слабые электролиты или малорастворимые вещества входят в состав как продуктов, так и исходных веществ, протекают, как правило, не до конца, т.е. являются обратимыми. Равновесие обратимого процесса в этих случаях смещено в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых частиц.
Примеры обратимых реакций, равновесие которых смещено вправо:
HF + OH — « F — + H2O — сокращенное ионно-молекулярное уравнение.
Вода более слабый электролит, чем HF: Kд(H2O) = 1,8·10 -16 ; Kд(HF) = 6,6·10 -4 , поэтому равновесие обратимого процесса смещено в сторону образования H2O.
NH3·H2O + H + « NH4 + + H2O — сокращенное ионно-молекулярное уравнение
HF + NH3·H2O « NH4 + + F — + H2O — сокращенное ионно-молекулярное уравнение
Реакции нейтрализации слабых кислот (оснований) сильными основаниями (кислотами) или слабых кислот слабыми основаниями не доходят до конца (т.е. точка эквивалентности находится, соответственно, в основной или кислой области значений рН).
1. AgCl¯ + NaI « NaCl + AgI¯ ,
AgCl¯ + I — « Cl — + AgI¯ — сокращенное ионно-молекулярное уравнение
ПР(AgCl) = 1,78· 10 -10 ПР(AgI) = 8,3· 10 -17
ПР(AgI) меньше ПР(AgCl), равновесие обратимого процесса смещено в сторону образования AgI.
MnS¯ + 2H + « H2S + Mn 2+ — сокращенное ионно-молекулярное уравнение
Be(OH)2¯ + 2OH — « [Be(OH)4] 2- — сокращенное ионно-молекулярное уравнение
http://bingoschool.ru/manual/polnoe-ionnoe-uravnenie-s-obrazovaniem-osadka-xlorida-serebra-agcl/
http://lektsii.org/16-26090.html