Уравнение реакции с образованием осадка и выделением газа

Напишите уравнения реакций обмена, протекающих с выпадением осадка

Ваш ответ

решение вопроса

Реакции ионного обмена

Содержание:

Что есть реакция ионного обмена? Определение

Химическое взаимодействие ионов в электролитах называется реакцией ионного обмена (РИО).

Сущность РИО заключается в связывании ионов.

Напоминание. Электролиты – это водные растворы кислот, солей или оснований, в которых эти вещества распадаются (диссоциируют) на свободные заряженные ионы.

Необходимое условие РИО. Правило Бертолле

Главное условие необратимого протекания ионнообменной реакции между электролитами – образование осадка, газообразного вещества или малодиссоциирующего соединения (слабого электролита, в т.ч. воды).

Данное утверждение носит название правила Бертолле. Этот французский химик сформулировал его в 1803 г.

Следует помнить, что это правило справедливо при взаимодействии ненасыщенных растворов.

Особенности РИО. Суть необратимого процесса

В ходе ионообменной реакции не происходит перехода электронов и соответственно изменения степени окисления реагирующих частиц.
Ионообменный процесс может быть и обратимым, то есть реакция будет протекать в двух направлениях. Это происходит в случае, когда одно из исходных веществ — слабый электролит.
В соответствии с правилом Бертолле, например, азотная кислота реагирует с гидроокисью натрия. В результате образуются сильный электролит азотнокислого натрия и малодиссоциирующий электролит – вода.

HNO_3, NaOH, NaNO₃ — будучи сильными электролитами в растворе находятся в виде ионов. А вода, H₂O как слабый электролит фактически не распадается на ионы.

Более реально состояние реагентов в растворе демонстрирует запись в виде заряженных ионов:

H + + NO₃ — + Na + + OH — = Na + + NO₃ — + H₂O (2)

В уравнении (2) видно, что ионы NO₃ — и Na + находятся в растворе и до и после реакции, т.е. в ней не участвуют. После сокращения в обеих частях уравнения одинаковых ионов получается короткая запись:

Эти уравнения получили названия:

(3) — сокращенное ионное уравнение,

(2) – полное ионное уравнение,

(1) – молекулярное уравнение реакции.

Вывод: уравнение в ионной форме отражает сущность процесса, показывает за счёт чего возможно его протекание.

Знать: в обратимых РИО не бывает сокращенной ионной формы уравнения.

Правила (алгоритм) составления уравнений ионно-обменных реакций

В обычных химических уравнениях разложение молекул на ионы не учитывается. Чтобы отразить сущность взаимодействия электролитических растворов, пользуются ионными уравнениями, которые составляются по определённым правилам.

Записать затем уравнение реакции в молекулярной форме и расставить коэффициенты. Не забывать, что в молекулах продуктов реакции сумма зарядов равняется нулю.

После этого оформить РИО в виде полного ионного уравнения с учётом результатов распада на ионы, как исходных, так и полученных веществ. Формулы растворимых соединений записать в виде ионов (в таблице растворимости они обозначены буквой «Р»). Молекулярные формулы применить для написания нерастворимых веществ. Иметь в виду: малорастворимые соединения («М») в левой части следует записывать в ионной форме, в правой – в молекулярной (считать их нерастворимыми). Для подсчёта суммарного коэффициента реакции произвести сложение всех коэффициентов в обеих частях уравнения.

Записать краткую форму ионного уравнения, сократив одинаковые ионы в левой и правой части. Коэффициенты сделать минимальными, суммы зарядов и слева, и справа должны быть одинаковыми. Аналогично п.3 сделать подсчёт суммарного коэффициента реакции.

Примеры РИО с выделением газа и выпадением осадка

Пример ионнообменной реакции с выделением углекислого газа и воды (реагенты соль и кислота):
- Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O — уравнение в молекулярной форме;
- 2Na + + CO₃ 2- + 2H + + SO₄ 2- = 2Na + + SO₄ 2- + CO₂↑ + H₂O – уравнение в полной ионно-молекулярной форме;
- CO₃ 2- + 2H + = CO₂↑ + H₂O – уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме.
Пример ионообменной реакции с образованием нерастворимого сернокислого свинца:
- Pb(NO₃)₂ + K₂SO₄ = PbSO₄ + 2KNO₃ – уравнение в молекулярной форме;
- Pb 2+ + 2NO₃ — + 2K + + SO₄ 2- = PbSO₄↓ + 2K + + 2NO₃ — — уравнение в полной ионно-молекулярной форме;
- Pb 2+ + SO₄ 2- = PbSO₄↓ – уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме.

Применение РИО

Во многих отраслях индустрии, сельском хозяйстве, в решении проблем экологии используются реакции ионного обмена. Несколько примеров применения РИО.

Для обессоливания (деминерализации) воды с помощью катионитных и анионитных колонок. Катиониты поглощают ионы Ca 2+ , Mg 2+ , заменяя их на ионы H + . На анионите группа OH — заменяется анионами Cl — . В итоге получается почти дистиллированная вода.
Для опреснения воды в космических кораблях и морских судах.
Для обеспечения ионного обмена в почвах, что помогает улучшению их агротехнических свойств.
Для извлечения ценных примесей (уран, золото, серебро).
Для удаления ионов тяжелых металлов при очистке промышленных сточных вод.

В заключении интересный факт: домашние хозяйки, сами того не зная, используют правило Бертолле, когда применяют реакцию ионного обмена между столовым уксусом и пищевой содой. Выделяющийся при этом газ способствует «поднятию» теста.

Примечание важное для сдачи ЕГЭ по химии

Чтобы реакции ионного обмена протекали, необходимо, чтобы выполнялись не только условия: образование осадка, газа или воды, но и вещества –реагенты должны быть растворимыми.

CuS + Fe(NO₃)₂ ≠ FeS + Cu(NO₃)₂
- реакция не идет, потому что FeS – нерастворим, а так же нерастворимой солью является соль – реагент сульфид меди — (CuS).
Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓+ 2NaCl
- реакция протекает, так как карбонат кальция нерастворим и соли – реагенты являются растворимыми.
Cu(OH)₂ + Na₂S – не протекает,
- Чтобы соль с основанием реагировали, необходима растворимость их обоих.
- Cu(OH)₂ — нерастворим, хотя потенциальный продукт CuS был бы осадком. В одной системе 2-х осадков не бывает.
2NaOH + Cu(NO₃)₂ = Cu(OH)₂ ↓+ 2NaNO₃
- реакция протекает, так оба исходных вещества растворимы и дают осадок Cu(OH)₂:
- Это требование не распространяется на растворимость исходных веществ дальше реакций соль1+ соль2 и соль + основание.
- Все растворимые кислоты реагируют со всеми карбонатами, в том числе нерастворимыми.

Вывод:

Соль1+ соль2 — реакция идет если исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок
Соль + гидроксид металла – реакция идет, если в исходные вещества растворимы и в продуктах есть садок или гидроксид аммония.

Уравнение реакции с образованием осадка и выделением газа

Урок посвящен изучению темы «Реакции ионного обмена». На нём вы рассмотрите сущность реакций, протекающих между растворами кислот, солей и щелочей. На уроке будет дано определение новому понятию реакции ионного обмена.

Также будут рассмотрены условия протекания реакций ионного обмена до конца. Чтобы лучше понять, какие необходимо соблюдать условия протекания реакций ионного обмена до конца, будет проведено повторение, что собой представляют эти реакции, их сущность. Приводятся примеры на закрепление этих понятий.

Урок поможет закрепить умение составлять уравнения реакций ионного обмена в молекулярной и ионной формах, научит составлять по сокращенному ионному уравнению молекулярные.

I. Сущность реакций ионного обмена

Реакциями ионного обмена называют реакции между растворами электролитов, в результате которых они обмениваются своими ионами.

Реакции ионного обмена протекают до конца (являются практически необратимыми) в тех случаях, если образуются слабый электролит, осадок (нерастворимое или малорастворимое вещество), газ.

AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃
Реакция протекает до конца, так как выпадает осадок хлорида серебра

Сu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O
Реакция идет до конца, так как образуется слабый электролит вода

Na₂CO₃ + 2H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O
Реакция протекает до конца, так как образуется углекислый газ

Правила написания уравнений реакций в ионном виде

1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.

2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.

3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.

4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.

На ионы диссоциируют

Реагенты (исходные вещества)

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

(включая Ca(OH)₂ – M)

Растворимые (P) в воде (см. ТР):

Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду:

Р — растворимое вещество;

М — малорастворимое вещество;

ТР — таблица растворимости.

Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)

в молекулярном, полном и кратком ионном виде

1) Записываем уравнение РИО в молекулярном виде:

Взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия:

2) Используя ТР указываем растворимость веществ воде:

— Если продукт является М или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓

— Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑

3) Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице — ПАМЯТКЕ

Cu 2 + + SO₄ 2- + 2Na + + 2OH — = 2Na + + 2SO₄ + Cu(OH)₂↓

Полный ионный вид

4) Записываем уравнение реакции в кратком ионном виде. Сокращаем одинаковые ионы, вычёркивая их из уравнения реакции.

Помните! РИО необратима и практически осуществима, если в продуктах образуются:

Краткий ионный вид

Вывод – данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, т.к. образовался осадок Cu(OH)₂↓

Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием осадка:

Пример №1

а) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:

б) Полное ионное уравнение реакции:

2Al 3+ + 3SO₄ 2- + 3Ba 2+ + 6Cl — = 3BaSO₄↓ + 2Al 3+ + 6Cl —

в) Cокращенное ионное уравнение реакции:

Пример №2

а) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

б) Полное ионное уравнение реакции:

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.

Полное ионное уравнение реакции:

2Na + + CO₃ 2- + 2H + + 2Cl — = 2Na + + CO₂↑ + H₂O + 2Cl —

Cокращенное ионное уравнение реакции:

О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода (IV).

Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием газа:

Пример №1

Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой: