Как составлять ионные уравнения. Задача 31 на ЕГЭ по химии

Достаточно часто школьникам и студентам приходится составлять т. н. ионные уравнения реакций. В частности, именно этой теме посвящена задача 31, предлагаемая на ЕГЭ по химии. В данной статье мы подробно обсудим алгоритм написания кратких и полных ионных уравнений, разберем много примеров разного уровня сложности.

Зачем нужны ионные уравнения

Напомню, что при растворении многих веществ в воде (и не только в воде!) происходит процесс диссоциации — вещества распадаются на ионы. Например, молекулы HCl в водной среде диссоциируют на катионы водорода (H + , точнее, H 3 O + ) и анионы хлора (Cl — ). Бромид натрия (NaBr) находится в водном растворе не в виде молекул, а в виде гидратированных ионов Na + и Br — (кстати, в твердом бромиде натрия тоже присутствуют ионы).

Записывая «обычные» (молекулярные) уравнения, мы не учитываем, что в реакцию вступают не молекулы, а ионы. Вот, например, как выглядит уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Разумеется, эта схема не совсем верно описывает процесс. Как мы уже сказали, в водном растворе практически нет молекул HCl, а есть ионы H + и Cl — . Так же обстоят дела и с NaOH. Правильнее было бы записать следующее:

H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O. (2)

Это и есть полное ионное уравнение . Вместо «виртуальных» молекул мы видим частицы, которые реально присутствуют в растворе (катионы и анионы). Не будем пока останавливаться на вопросе, почему H 2 O мы записали в молекулярной форме. Чуть позже это будет объяснено. Как видите, нет ничего сложного: мы заменили молекулы ионами, которые образуются при их диссоциации.

Впрочем, даже полное ионное уравнение не является безупречным. Действительно, присмотритесь повнимательнее: и в левой, и в правой частях уравнения (2) присутствуют одинаковые частицы — катионы Na + и анионы Cl — . В процессе реакции эти ионы не изменяются. Зачем тогда они вообще нужны? Уберем их и получим краткое ионное уравнение:

H + + OH — = H 2 O. (3)

Как видите, все сводится к взаимодействию ионов H + и OH — c образованием воды (реакция нейтрализации).

Все, полное и краткое ионные уравнения записаны. Если бы мы решали задачу 31 на ЕГЭ по химии, то получили бы за нее максимальную оценку — 2 балла.

Итак, еще раз о терминологии:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O — молекулярное уравнение («обычное» уравнения, схематично отражающее суть реакции);
• H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O — полное ионное уравнение (видны реальные частицы, находящиеся в растворе);
• H + + OH — = H 2 O — краткое ионное уравнение (мы убрали весь «мусор» — частицы, которые не участвуют в процессе).

Алгоритм написания ионных уравнений

1. Составляем молекулярное уравнение реакции.
2. Все частицы, диссоциирующие в растворе в ощутимой степени, записываем в виде ионов; вещества, не склонные к диссоциации, оставляем «в виде молекул».
3. Убираем из двух частей уравнения т. н. ионы-наблюдатели, т. е. частицы, которые не участвуют в процессе.
4. Проверяем коэффициенты и получаем окончательный ответ — краткое ионное уравнение.

Пример 1 . Составьте полное и краткое ионные уравнения, описывающие взаимодействие водных растворов хлорида бария и сульфата натрия.

Решение . Будем действовать в соответствии с предложенным алгоритмом. Составим сначала молекулярное уравнение. Хлорид бария и сульфат натрия — это две соли. Заглянем в раздел справочника «Свойства неорганических соединений». Видим, что соли могут взаимодействовать друг с другом, если в ходе реакции образуется осадок. Проверим:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 &#x2193 + 2NaCl.

Таблица растворимости подсказывает нам, что BaSO 4 действительно не растворяется в воде (направленная вниз стрелка, напомню, символизирует, что данное вещество выпадает в осадок). Молекулярное уравнение готово, переходим к составлению полного ионного уравнения. Обе соли, присутствующие в левой части, записываем в ионной форме, а вот в правой части оставляем BaSO 4 в «молекулярной форме» (о причинах этого — чуть позже!) Получаем следующее:

Ba 2+ + 2Cl — + 2Na + + SO 4 2- = BaSO 4 &#x2193 + 2Cl — + 2Na + .

Осталось избавиться от балласта: убираем ионы-наблюдатели. В данном случае в процессе не участвуют катионы Na + и анионы Cl — . Стираем их и получаем краткое ионное уравнение:

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 &#x2193.

А теперь поговорим подробнее о каждом шаге нашего алгоритма и разберем еще несколько примеров.

Как составить молекулярное уравнение реакции

Должен сразу вас разочаровать. В этом пункте не будет однозначных рецептов. Действительно, вряд ли можно рассчитывать, что я смогу разобрать здесь ВСЕ возможные уравнения реакций, которые могут встретиться вам на ЕГЭ или ОГЭ по химии.

Ваш помощник — раздел «Свойства неорганических соединений». Если вы хорошо знакомы с четырьмя базовыми классами неорганических веществ (оксиды, основания, кислоты, соли), если вам известны химические свойства этих классов и методы их получения, можете на 95% быть уверены в том, что у вас не будет проблем на экзамене с написанием молекулярных уравнений.

Оставшиеся 5% — это некоторые «специфические» реакции, которые мы не сможем перечислить. Не будем лить слез по поводу этих 5%, а вспомним лучше номенклатуру и химические свойства базовых классов неорганических веществ. Три задания для самостоятельной работы:

Упражнение 1 . Напишите молекулярные формулы следующих веществ: оксид фосфора (V), нитрат цезия, сульфат хрома (III), бромоводородная кислота, карбонат аммония, гидроксид свинца (II), фосфат стронция, кремниевая кислота. Если при выполнении задания у вас возникнут проблемы, обратитесь к разделу справочника «Названия кислот и солей».

Упражнение 2 . Дополните уравнения следующих реакций:

1. KOH + H 2 SO 4 =
2. H 3 PO 4 + Na 2 O=
3. Ba(OH) 2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. K 2 S + Hg(NO 3 ) 2 =
6. Zn + FeCl 2 =

Упражнение 3 . Напишите молекулярные уравнения реакций (в водном растворе) между: а) карбонатом натрия и азотной кислотой, б) хлоридом никеля (II) и гидроксидом натрия, в) ортофосфорной кислотой и гидроксидом кальция, г) нитратом серебра и хлоридом калия, д) оксидом фосфора (V) и гидроксидом калия.

Искренне надеюсь, что у вас не возникло проблем с выполнением этих трех заданий. Если это не так, необходимо вернуться к теме «Химические свойства основных классов неорганических соединений».

Как превратить молекулярное уравнение в полное ионное уравнение

Начинается самое интересное. Мы должны понять, какие вещества следует записывать в виде ионов, а какие — оставить в «молекулярной форме». Придется запомнить следующее.

В виде ионов записывают:

• растворимые соли (подчеркиваю, только соли хорошо растворимые в воде);
• щелочи (напомню, что щелочами называют растворимые в воде основания, но не NH 4 OH);
• сильные кислоты (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , . ).

Как видите, запомнить этот список совсем несложно: в него входят сильные кислоты и основания и все растворимые соли. Кстати, особо бдительным юным химикам, которых может возмутить тот факт, что сильные электролиты (нерастворимые соли) не вошли в этот перечень, могу сообщить следующее: НЕвключение нерастворимых солей в данный список вовсе не отвергает того, что они являются сильными электролитами.

Все остальные вещества должны присутствовать в ионных уравнениях в виде молекул. Тем требовательным читателям, которых не устраивает расплывчатый термин «все остальные вещества», и которые, следуя примеру героя известного фильма, требуют «огласить полный список» даю следующую информацию.

В виде молекул записывают:

• все нерастворимые соли;
• все слабые основания (включая нерастворимые гидроксиды, NH 4 OH и сходные с ним вещества);
• все слабые кислоты (H 2 СO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, практически все органические кислоты . );
• вообще, все слабые электролиты (включая воду. );
• оксиды (всех типов);
• все газообразные соединения (в частности, H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
• простые вещества (металлы и неметаллы);
• практически все органические соединения (исключение — растворимые в воде соли органических кислот).

Уф-ф, кажется, я ничего не забыл! Хотя проще, по-моему, все же запомнить список N 1. Из принципиально важного в списке N 2 еще раз отмечу воду.

Пример 2 . Составьте полное ионное уравнение, описывающие взаимодействие гидроксида меди (II) и соляной кислоты.

Решение . Начнем, естественно, с молекулярного уравнения. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание. Все нерастворимые основания реагируют с сильными кислотами с образованием соли и воды:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O.

А теперь выясняем, какие вещества записывать в виде ионов, а какие — в виде молекул. Нам помогут приведенные выше списки. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание (см. таблицу растворимости), слабый электролит. Нерастворимые основания записывают в молекулярной форме. HCl — сильная кислота, в растворе практически полностью диссоциирует на ионы. CuCl 2 — растворимая соль. Записываем в ионной форме. Вода — только в виде молекул! Получаем полное ионное уравнение:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl — = Cu 2+ + 2Cl — + 2H 2 O.

Пример 3 . Составьте полное ионное уравнение реакции диоксида углерода с водным раствором NaOH.

Решение . Диоксид углерода — типичный кислотный оксид, NaOH — щелочь. При взаимодействии кислотных оксидов с водными растворами щелочей образуются соль и вода. Составляем молекулярное уравнение реакции (не забывайте, кстати, о коэффициентах):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 — оксид, газообразное соединение; сохраняем молекулярную форму. NaOH — сильное основание (щелочь); записываем в виде ионов. Na 2 CO 3 — растворимая соль; пишем в виде ионов. Вода — слабый электролит, практически не диссоциирует; оставляем в молекулярной форме. Получаем следующее:

СO 2 + 2Na + + 2OH — = Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Пример 4 . Сульфид натрия в водном растворе реагирует с хлоридом цинка с образованием осадка. Составьте полное ионное уравнение данной реакции.

Решение . Сульфид натрия и хлорид цинка — это соли. При взаимодействии этих солей выпадает осадок сульфида цинка:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS&#x2193 + 2NaCl.

Я сразу запишу полное ионное уравнение, а вы самостоятельно проанализируете его:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl — = ZnS&#x2193 + 2Na + + 2Cl — .

Предлагаю вам несколько заданий для самостоятельной работы и небольшой тест.

Упражнение 4 . Составьте молекулярные и полные ионные уравнения следующих реакций:

1. NaOH + HNO 3 =
2. H 2 SO 4 + MgO =
3. Ca(NO 3 ) 2 + Na 3 PO 4 =
4. CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

Упражнение 5 . Напишите полные ионные уравнения, описывающие взаимодействие: а) оксида азота (V) с водным раствором гидроксида бария, б) раствора гидроксида цезия с иодоводородной кислотой, в) водных растворов сульфата меди и сульфида калия, г) гидроксида кальция и водного раствора нитрата железа (III).

В следующей части статьи мы научимся составлять краткие ионные уравнения и разберем большое количество примеров. Кроме того, мы обсудим специфические особенности задания 31, которое вам предстоит решать на ЕГЭ по химии.

Хлорид натрия: способы получения и химические свойства

Хлорид натрия NaCl — соль щелочного металла натрия и хлороводородной кислоты. Белое кристаллические вещество. Плавится и кипит без разложения. Умеренно растворяется в воде (гидролиза нет);

Относительная молекулярная масса Mr = 58,44; относительная плотность для ж. и тв. состояния d = 2,165; t_пл = 800,8º C; t_кип = 1465º C;

Способ получения

1. Хлорид натрия можно получить путем взаимодействия натрия и разбавленной хлороводородной кислоты, образуются хлорид натрия и газ водород:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑.

2. При комнатной температуре, в результате взаимодействия натрия и хлора, образуется хлорид натрия:

2Na + Cl₂ = 2NaCl

3. Концентрированный раствор гидроксида натрия реагирует с концентрированным раствором хлорида аммония при кипении. При этом образуются хлорид натрия, газ аммиак и вода:

NaOH + NH₄Cl = NaCl + NH₃↑ + H₂O

4. При взаимодействии с разбавленной и холодной хлороводородной кислотой пер окси д натрия образует хлорид натрия и пероксид водорода:

5. Разбавленная хлороводородная кислота реагирует с гидроксидом натрия . Взаимодействие хлороводородной кислоты с гидроксидом натрия приводит к образованию хлорида натрия и воды:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

6. В результате взаимодействия сульфата натрия и хлорида бария образуется сульфат бария и хлорид натрия:

Качественная реакция

Качественная реакция на хлорид натрия — взаимодействие его с нитратом серебра, в результате реакции происходит образование белого творожного осадка:

1. При взаимодействии с нитратом серебра , хлорид натрия образует нитрат натрия и осадок хлорид серебра:

NaCl + AgNO₃ = NaNO₃ + AgCl↓

Химические свойства

1. Хлорид натрия вступает в реакцию со многими сложными веществами :

2.1. Хлорид натрия взаимодействует с кислотами :

2.1.1. Хлорид натрия в твердом состоянии при кипении реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сульфата натрия и газа хлороводорода:

а если температуру опустить до 50º С, то твердый хлорид натрия и концентрированная серная кислота образуют гидросульфат натрия и газ хлороводород:

2.2. Хлорид натрия способен вступать в реакцию обмена со многими солями :

2.2.1. Твердый хлорид натрия реагирует с концентрированной и горячей серной кислотой и твердым перманганатом калия . Взаимодействие хлорида натрия с перманганатом калия и серной кислотой приводит к образованию сульфата марганца, натрия, калия, газа хлора и воды:

2.2.2. Хлорид натрия взаимодействует с гидросульфатом натрия при температуре 450–800º C . При этом образуются сульфат натрия и хлороводородная кислота:

2.2.3. При взаимодействии холодного хлорида натрия с насыщенным нитритом серебра выделяются нитрат натрия и осадок хлорид серебра:

NaCl + AgNO₂ = NaNO₂ + AgCl↓

Тест по теме «Галогены»

учитель химии МОУ гимназии №5 г. Мурманска

Тест по теме «Галогены»

1. С возрастанием атомной массы у атомов галогенов:

1) увеличивается окислительная способность 3) увеличивается число валентных электронов

2) возрастает электроотрицательность 4) увеличиваетс радиус атома

2. Более сильными чем хлор, окислительными свойствами обладает:

1) сера 2) йод 3) фтор 4) бром

3. В соединениях Cl2, HCl, KСl виды химической связи соответственно:

1) ковалентная неполярная, ионная, ковалентная полярная

2) ионная, ковалентная неполярная, ковалентная полярная

3) ковалентная неполярная, ковалентная полярная, ионная

4) ковалентная неполярная, ионная, ионная

4. Соединения, в которых хлор проявляет одинаковую степень окисления, находятся в группе:

1) Cl2O, HClO, NaClO 3) HClO3 PCl5 KClO3

2) PCl5, Cl2, ClO3 4) Cl2O, HCl, HClO

5. В каком ряду химические элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса?

1) C→ N → O → F 3) Si → Al → Mg → Na

2) I → Br→ Cl → F 4) Ba→ Sr → Ca → Mg

1) увеличивается число валентных электронов 3) возрастает число электронных слоев в атоме

2) уменьшается радиус атома 4) увеличивается электротрицательность

7. Соляная кислота будет реагировать со всеми веществами группы:

1) CuO, Cu, Cu(OH)2, NaNO3 3) Mg, MgO, Mg(OH)2, AgNO3

2) Ca, CaO, Ca(OH)2, CaBr2 4) Fe, FeO, FeSO4, Fe(OH)3

8. Превращения HCl→ Cl2→ HCl→ NaCl можно осуществить, последовательно используя:

1) Br2, H2, Na 2) MnO2, H2, NaOH 3) I2, H2O, Na2CO3 4) KMnO4, H2, NaNO3

1) +1; +5; +7 2) -1; +3; +7 3) -1; +5; +7 4) -1; +7; +7

10. Оксид Cl2O7 будет реагировать со всеми веществами группы

1) H2O, SO3,H2SO4 2) H2O, P2O5,NaOH 3) H2O, CaO, NaOH 4) H2O, K2O, CO2

1) Na, H2O, AgNO3 2) NaOH, HF, AgBr 3) Na2O, H2SO4(к), AgI 4) Na, H2SO4(к),AgNO3

12. Укажите, какая из реакций не протекает:

1) NaOH + HCl 2) CO2 + NaOH 3) AgNO3 + HCl 4) NaNO3 + HCl

13. Какой из катионов может быть осажден из водных растворов хлорид-анионом?

1) Al3+ 2) Ag+ 3) Cu2+ 4) Na+

14. Взаимодействие между какими веществами приводит к образованию осадка?

1) Ca(OH)2 + HCl 2) CaCO3 + HCl 3) Ca(OH)2 + HNO3 4) CaCl2 + AgNO3

15. Какая из реакций протекает между ионами?

1) 2H2 + O2 = 2H2O 3) HgO + H2 = Hg + H2O

2) MgCl2 + 2 AgNO3 = Mg(NO3)2 + 2 AgCl 4) 2HI = H2 + I2

16. Не является электролитом

1) поваренная соль 2) питьевая сода 3) соляная кислота 4) этиловый спирт

17. Превращению Br-1 → Br0 соответствует уравнение реакции:

1) NaBr + AgNO3= AgBr + NaNO3 3) 2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2

2) Br2 + H2= 2HBr 4) 2HBr + Zn = ZnBr2 + H2

1) AlCl3 2) Al(NOAl2O3 4) AgNO3

19. Бром является окислителем в реакции, уравнение которой:

1) AgNO3 + HBr = AgBr + HNO3 3) 2KBr + Cl2 = Br2 + 2 KCl

2) 2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2 4) Br2 + H2SO3 = H2SO4 + 2HBr

20. В реакции MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O хлор

1) понижает степень окисления 3) является окислителем

2) является восстановителем 4) не изменяет степень окисления

21. Для осуществления превращения NaI→ I2 → X →PbI2 можно последовательно использовать:

1) нагревание, HI, Pb(OH)2 2) KMnO4, PI5, Pb 3) Cl2, H2, PbO 4) F2, H2, Pb

1. Хлор вступает в реакцию с:

1) оксидом меди(II) 3) сероводородом 5) сульфатом натрия

2) оксидом фосфора (V) 4) бромидом калия Ответ:______

2. Установите соответствие между схемой превращения и изменением степени окисления восстановителя в ней:

Изменение степени окисления восстановителя