Реакции ионного обмена
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. |
Например, нитрат серебра взаимодействует с бромидом калия |
AgNО3 + КВr = АgВr↓ + КNО3
Правила составления уравнений реакций ионного обмена
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.
3K + + 3OH — + Fe 3+ + 3Cl — = Fe(OH)3 + 3K + + 3Cl —
4. Находим одинаковые ионы (они не приняли участия в реакции в левой и правой частях уравнения реакции) и сокращаем их слева и справа.
3K + + 3OH — + Fe 3+ + 3Cl — = Fe(OH)3 + 3K + + 3Cl —
5. Составляем итоговое сокращенное ионное уравнение (выписываем формулы ионов или веществ, которые приняли участие в реакции).
Fe 3+ + 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.
ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S
Реакция протекает до конца, т.к. выделяется газ сероводород, который является слабым электролитом. Полное ионно-молекулярное уравнение:
ZnS + 2H + + SO4 2 — = Zn 2+ + SO4 2 — + H2S
Сокращаем ионы, которые не изменились в процессе реакции – в данном случае это только сульфат-ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:
ZnS + 2H + = Zn 2+ + H2S
Например, взаимодействие гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия |
Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
Кислые анионы слабых кислот являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:
Na + + НСО3 — + Na + + ОН — = 2Na + + CO3 2- + H2O
Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:
НСО3 — + ОН — = CO3 2- + H2O
Например, взаимодействие тетрагидроксоалюмината натрия и соляной кислоты |
Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:
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 — + Al 3+ + 3Cl — + H2O
Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:
[Al(OH)4] — + 4H + = Al 3+ + 4H2O
Примеры составления реакций ионного обмена
а) Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:
KOH (р) + HCl (р) = KCl(р) + H 2 O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
K + + OH – + H + + Cl – = K + + Cl – + H 2 O
Сокращённое ионное уравнение реакции:
б) Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:
CaO (оксид) + 2HNO 3 (р) = Ca(NO 3 ) 2 (р) + H 2 O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
CaO + 2H + + 2NO 3 — = Ca 2+ + 2NO 3 — + H 2 O
Сокращённое ионное уравнение реакции:
CaO + 2H+ = Ca 2+ + H 2 O
в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:
Mg(OH) 2 (н) + H 2 SO 4 (р) = MgSO 4 (р) + 2H 2 O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
Mg(OH) 2 + 2H + + SO 4 2- = Mg 2+ + SO 4 2- + 2H 2 O
Сокращённое ионное уравнение реакции:
Mg(OH) 2 + 2H + = Mg 2+ + 2H 2 O
а) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли со щелочью:
CuCl 2 (р) + 2KOH (р) = 2KCl(р) + Cu(OH) 2 ↓
Полное ионное уравнение реакции:
Cu 2+ + 2Cl – + 2K + + 2OH – = 2K + + 2Cl – + Cu(OH) 2 ↓
Сокращённое ионное уравнение реакции:
Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ↓
б) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:
Al 2 (SO 4 ) 3 (р) + 3BaCl 2 (р) = 3BaSO 4 ↓ + 2AlCl 3 (р)
Полное ионное уравнение реакции:
2Al 3+ + 3SO 4 2- + 3Ba 2+ + 6Cl — = 3BaSO 4 ↓ + 2Al 3+ + 6Cl —
Сокращённое ионное уравнение реакции:
SO 4 2- + Ba 2+ = BaSO 4 ↓
а) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:
K 2 S + 2HCl = 2KCl + H 2 S↑
Полное ионное уравнение реакции:
2K + + S 2– + 2H + + 2Cl – = 2K + + 2Cl – + H 2 S↑.
Сокращённое ионное уравнение реакции:
S 2– + 2H + = H 2 S↑
О протекании данной реакции до конца свидетельству ет признак: выделение газа – сероводорода.
б) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (карбоната) с кислотой:
Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + H 2 O + CO 2 ↑
Полное ионное уравнение реакции:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 — = 2Na + + CO 2 ↑ + H 2 O + 2NO 3 —
Сокращённое ионное уравнение реакции:
CO 3 2- + 2H + = CO 2 ↑ + H 2 O
О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода (IV).
в) Молекулярное уравнение реакции металла магния с раствором серной кислоты:
Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 ↑
Полное ионное уравнение реакции:
Mg 0 + 2H + + SO 4 2- = Mg 2+ + SO 4 2- + H 2 0 ↑
Сокращённое ионное уравнение реакции:
Mg 0 + 2H + = Mg 2+ + H 2 0 ↑
О протекании данной реакции до конца свидетельству е т признак: выделение газа водорода.
Реакции ионного обмена
Автор статьи — профессиональный репетитор И. Давыдова (Юдина).
Реакции ионного обмена – наиболее знакомая для большинства людей тема из курса химии. H2O, H2SO4, C2H5OH и то, что реакция идет, если выделяется газ, осадок или вода – вот «багаж знаний», которым обладает среднестатистический выпускник.
На самом деле все, конечно, несколько сложнее. Рассмотрим вопрос подробнее.
Реакции обмена – это процессы вида AB + CD → AD + CB, в которых участвуют оксиды и гидроксиды, обладающие кислотными или основными свойствами (амфотерные соединения могут выступать как в роли кислоты, так и в роди основания), а так же соли.
1) Взаимодействие основного или амфотерного (оксида или гидроксида) с кислотным называется реакцией нейтрализации. Но не каждая пара кислота + основание вступают в реакцию друг с другом.
а) Растворимые гидроксиды – щелочи и гидроксид аммония – взаимодействуют с любой кислотой и кислотным оксидом. Для нерастворимой кремниевой кислоты реакция возможна только при нагревании.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
LiOH + CH3COOH → CH3COOLi + H2O
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3↓ + H2O .
Также щелочи взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидрокидами с образованием комплексных солей (в растворе) и смешанных оксидов, которые можно отнести и к классу солей (при сплавлении):
б) Нерастворимые основания и амфотерные гидроксиды не взаимодействуют со слабыми кислотами. Правило, действующее в большинстве случаев: реакция протекает, если предполагаемый продукт растворим. Исключение – взаимодействие с фосфорной кислотой, с ней реагируют даже оксиды и гидроксиды металлов, образующих нерастворимые ортофосфаты.
CuO + H2S реакция не идет, так как H2S – слабая кислота и сульфид меди нерастворим.
2) Обменные процессы с участием солей:
а) Растворимые соли взаимодействуют с другими растворимыми солями и гидроксидами, если в результате образуется газ или осадок:
BaSO4 + K2CO3 реакция не идет, так как реагент сульфат бария нерастворим
MnSO4 + KNO3 реакция не идет, так как не образуется ни газа, ни осадка, ни малодиссоциирующего вещества.
б) Соли взаимодействуют с кислотами, если в результате сильная кислота может вытеснить из соли слабую или нелетучая ‑ летучую:
CH3COONa + HCl → NaCl+CH3COOH
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2↑
CaSO4 + HCl реакция не идет, так как серная кислота – сильная и вытеснить ее из соли другой кислотой нельзя.
в) Соли многоосновных кислот взаимодейсвуют с той же кислотой с образованием кислых солей:
г) Растворимые кислые соли нейтрализуются щелочами:
KHCO3 + KOH → K2CO3 + H2O
Итого:
если вещество растворимо, оно легко вступает в реакцию обмена.
Если же нерастворимо, то оно вступает в обменный процесс только в агрессивной среде: сильная кислота или щелочь (только для амфотерных соединений).
Потренируйтесь:
Закончить уравнения реакций ионного обмена (внимание, идут не все реакции!)
http://www.sites.google.com/site/himulacom/%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BA-%D0%BD%D0%B0-%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA/9-%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81-%D0%B2%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B9-%D0%B3%D0%BE%D0%B4-%D0%BE%D0%B1%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA-10-%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8-%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%BE%D0%B1%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B0-%D0%B8-%D1%83%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%8F-%D0%B8%D1%85-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F/%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%8B-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B9-%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%BE%D0%B1%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B0
http://ege-study.ru/ru/ege/materialy/himiya/reakcii-ionnogo-obmena/