Nano2 hcl nacl hno2 ионное уравнение

Ионные реакции в растворах электролитов

Ионными реакциями (реакциями обмена) называют реакции в растворах электролитов, не сопровождающиеся изменением степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ.

Для выявления сущности процессов, происходящих при ионных реакциях, кроме молекулярных, составляют ионные уравнения реакций.

· При составлении ионных уравнений в виде ионов записывают только растворимые сильные электролиты. Все остальные вещества (неэлектролиты, слабые или малорастворимые электролиты) записывают в молекулярной форме.

Примеры реакций обмена:

· с образованием малорастворимых соединений:

· с образованием слабых электролитов:

· с образованием газообразных веществ:

Диссоциация воды. Водородный показатель

Вода является слабым электролитом. Уравнение диссоциации воды упрощенно записывают следующим образом: H₂O Û H + + OH — . Константа диссоциации воды:

.

· Произведение называют ионным произведением воды и обозначают :

.

Ионное произведение воды при постоянной температуре постоянно не только для воды, но и для водных растворов. Зная концентрацию ионов H + , можно рассчитать концентрацию OH — , и наоборот. Понятия кислая, нейтральная и щелочная среда можно оценить количественно по концентрации ионов H + или OH — . Более удобно для характеристики среды пользоваться водородным показателем:

.

Гидролиз солей

· Гидролизом солей называют процесс взаимодействия ионов соли с водой, приводящий к смещению ионного равновесия воды и, как правило, изменению рН среды.

Гидролиз солей происходит в тех случаях, когда ионы, образующиеся в результате диссоциации соли, способны образовать с ионами воды малодиссоциирующие частицы. Гидролиз чаще всего является обратимым процессом, так как продукты реакции взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ.

Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, например NaCl, KNO₃, CaCl₂ и др., гидролизу не подвергаются, их растворы нейтральны.

· Гидролизу подвергаются соли, образованные:

· слабыми основаниями и сильными кислотами (NH₄Cl, AlCl₃, ZnSO₄ и др.);

· слабыми кислотами и слабыми основаниями (NH₄CH₃COO, NH₄CN и др.).

· Гидролиз солей слабых кислот и сильных оснований.

Гидролиз NaNO₂.

Диссоциация соли: NaNO₂ = Na + + NO₂ —

краткое ионное уравнение:

NO₂ — + HOH Û HNO₂ + OH — (среда щелочная, рН>7);

Гидролиз K₂CO₃ (гидролиз солей многоосновных кислот преимущественно происходит по первой ступени).

краткое ионное уравнение:

CO₃ 2 — + HOH Û HCO₃ — + OH — (среда щелочная, рН>7);

По второй ступени гидролиз практически не идет.

· Гидролиз солей слабых оснований и сильных кислот.

Диссоциация соли: NH₄Cl = NH₄ + + Cl —

краткое ионное уравнение:

NH₄ + + HOH Û NH₄OH + H + (среда кислая, рН 3+ + 3Cl —

Al 3+ + HOH Û AlOH 2+ + H + (среда кислая, рН — и H + из воды, равновесие сильно смещается вправо, гидролиз усиливается. Значение рН раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих соль.

Константы диссоциации уксусной кислоты и гидроксида аммония равны: и , поэтому реакция раствора данной соли нейтральная.

Растворимые соли, образованные многоосновными слабыми кислотами и многокислотными слабыми основаниями гидролизованы в растворе практически полностью с образованием кислоты и основания:

Такие соли в водных растворах существовать не могут. В таблице растворимости им соответствует прочерк.

· Совместный гидролиз солей.

Если в растворе одновременно присутствуют две соли, одна из которых содержит катион слабого основания (Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , NH₄ + ), а другая — анион слабой кислоты (СO₃ 2— , SO₃ 2— , S 2— , SiO₃ 2— ), то гидролиз необратим, идёт с образованием кислоты и основания. Пример реакции совместного гидролиза солей:

Реакция нитрита натрия и соляной кислоты

Возьмите бесцветную бутылку для воды из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) объемом 5-7 л. На дно бутылки насыпьте примерно 20-30 см 3 нитрита натрия NaNO₂
и добавьте 25-30 мл концентрированной соляной кислоты. Послышится
шипение, произойдет активное выделение бурого газа. Бутылка быстро
заполнится бурыми парами.

При взаимодействии нитрита натрия с раствором соляной или серной кислот образуется азотистая кислота HNO₂

Азотистая кислота неустойчива, существует только в разбавленных
растворах и легко распадается с образованием смеси оксидов азота (II) и
(IV)

Закройте бутылку, аккуратно встряхните, откройте. Ничего не произойдет.

Налейте в бутылку примерно 200 мл воды и повторите действия:
быстро закройте бутылку и сильно встряхните содержимое. Бурый газ
побледнеет и почти обесцветится, стенки бутылки сморщатся. Диоксид азота
NO₂, который находился в бутылке, прореагировал с водой и кислородом, при этом образовались азотная кислота и монооксид азота.

Если бутылку открыть, ее содержимое станет снова бурым – сначала сверху,
потом по всему объему. Стоит осторожно “распрямить” стенки бутылки, и
такой переход произойдет моментально. Оксид азота (II) NO быстро
окислится кислородом до бурого диоксида NO₂.

Снова закройте бутылку и встряхните ее содержимое. Газ внутри
обесцветится, а стенки сморщатся. Если мы откроем крышку, внутри бутылки
моментально появятся бурые пары. Описанную процедуру можно повторять
несколько раз.

После эксперимента у нас осталась бутылка с бурыми парами оксидов азота.
Их можно использовать для другого не менее эффектного опыта. Привяжите к
длинной проволоке ватку и хорошо смочите ее в концентрированном
растворе аммиака. Внесите ватку в бутылку и слегка поводите ней
вверх-вниз и из стороны в сторону. Бутылка быстро заполнится густым
белым дымом: аммиак вступил в реакцию с парами азотной кислоты и
диоксидом азота с образованием нитрата и нитрита аммония.

В бутылке объемом 5-7 л эксперимент выглядит значительно более эффектно, чем в двухлитровой бутылке.

Записи молекулярных и ионно-молекулярных уравнений реакций обмена

Решение задач на составление химических уравнений реакций

Задание 193.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Na₃PO₄ и СаСI₂ б) К₂CO₃ и ВаСl₂; в) Zn(OH)₂ и КОН.
Решение:
Молекулярные формы реакций:

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате реакций происходит связывание ионов с образованием осадков Са₃(РО4)₂ и BaCO₃ соответственно в реакциях (а) и (б), а в реакции (в) ионы ОН — связываются с нерастворимым основанием Zn(OH)₂ с образованием комплексного иона [Zn(OH)4]2-. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенств [а) Na + , C l- ; б) K + , Cl — ; в) K + ], получим ионно-молекулярные уравнения реакций:

Задание 194.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
Fe(OH)₃ + 3H + = Fe + 3H₂O
Cd 2+ + 2OH — = Cd(OH)₂
H + + NO₂ — = HNO₂
Решение:
В левых частях данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, а в первой реакции ещё и нерастворимое основание Fe(OH)₃ следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов и нерастворимого основания. Например:

Задание 195.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) СdS и HCl; б) Сг(ОН)₃ и NаОН; в) Ва(ОН)₂ и СоСl₂.
Решение:
Молекулярные формы уравнений реакций:

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате реакций происходит связывание ионов с образованием слабого электролита H2S при растворении малорастворимого соединения ) CdS в реакции (а), растворение малорастворимого основания Cr(OH)₃ в щёлочи с образованием комплексного иона [Cr(OH)₆] 3- в реакции (б) и образование осадка Co(OH)₂ в реакции (в). Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенств [а) Cl — ; б) Na + ; в) Ba 2+ , Cl — ], получим ионно-молекулярные уравнения реакций:

а) CdS + 2H+ = Cd 2+ + H2S↑;
б) Cr(OH)₃ + 3OH- = [Cr(OH)6] 3- ;
в) Co 2+ + 2ОН — = Co(OH) ↓ ₂.

Задание 196.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) Zn 2+ + Н₂S = ZnS ↓ + 2H +
б) НСО₃ — + H + = Н₂O + СО₂ ↑;
в) Аg + + Сl — = АgС1 ↓
Решение:
В левых частях данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

Задание 197.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Н₂SO₄ и Ва(ОН)₂; б) ЕеСl₃ и NH₄OH б) ЕеСl₃ и NH4OH; в) СH₃COONa и HCl.
Решение:

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате реакций происходит связывание ионов с образованием осадка BaSO₄ и слабого электролита Н₂О в реакции (а) и осадка Fe(OH)₃ в реакции (б), а также образование слабого электролита СH₃COOH в реакции (в). Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенств [б) NH₄ + , Cl — ; в) Na + , Cl — ], получим ионно-молекулярные уравнения реакций:

а) 2H + + SO₄ 2- + Ba 2+ + 2OH — = BaSO₄ ↓ + 2H₂O;
б) Ее 3+ + 3OH — = Fe(OH)₃ ↓ ;
в) СH3COO — + H + = СH₃COOH.

Задание 198.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) FeCl₃ и КОН; б) NiSO₄ и (NH₄)₂S; в) МgCO₃ и HNO₃.
Решение:
Молекулярные формы реакций:

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате реакций происходит связывание ионов с образованием осадков Fe(OH)₃ и NiS в реакциях (а) и (б); растворение осадка МgCO₃ и выделение газа СО₂ и слабого электролита Н₂О в реакции (в). Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенств [а) K+, Cl — б) NH₄ + , SO₄ 2- ; в) NO₃ — ], получим ионно-молекулярные уравнения реакций:

Задание 199.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:а) Ве(ОН)₂ + 2ОН — = ВеО₂ 2- + 2Н₂О
б) СН3СОО — + Н + = СН₃СООН
в)Ва 2+ + SO₄ 2 — = BaSO₄ ↓
Решение:
В левых частях данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, а также растворение осадка Ве(ОН)₂, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

Задание 200.
Какие из веществ — NaCl, NiSO₄, Ве(ОН)₂, КНСО₃ — взаимодействуют с раствором гидроксида натрия. Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.
Решение:
а) NaCl и NaOH – сильные электролиты, которые в водных растворах диссоциируют:
NaCl ⇔ Na + + Cl — ; NaOH ⇔ Na + + OH — . При смешении растворов NaCl и NaOH не происходит связывание ионов Na₊, Cl — и ОН — друг с другом с образованием осадка, газа или слабого электролита, поэтому реакция не протекает.

б) NiSO₄ и NaOH — электролиты, которые в водных растворах диссоциируют:
NiSO₄ ⇔ Ni 2+ + SO₄2-; NaOH ⇔ Na + + ОН — . При смешении растворов NiSO₄ и NaOH происходит связывание ионов Ni 2+ и ОН — друг с другом с образованием малорастворимого электролита Ni(OH)₂, реакция протекает:

NiSO₄ +2NaOH = Ni(OH)₂ ↓ + Na₂SO₄ (молекулярная форма);
Ni 2+ + 2ОН — ⇔ Ni(OH)₂↓ (ионно-молекулярная форма).

в) Ве(ОН)₂ и NaOH взаимодействуют друг с другом, так как происходит связывание ионов ОН — с молекулами Ве(ОН)₂ с образованием комплексного иона [Be(OH)₄] 2- , при этом происходит растворение осадка:

г) КНСО₃ и NaOH – сильные электролиты, которые в водном растворе диссоциируют:
КНСО₃ ⇔ К + + НСО₃-; NaOH ⇔ Na + + OH — . Реакция не протекает, потому что при смешении растворов этих соединений связывание ионов с образованием осадка, газа или слабого электролита не происходит.