Уравнения реакций взаимодействия между растворами

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

Выражения молекулярных и ионно-молекулярных уравнений реакций

Задача 584.
Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ:
a) NaHCO₃ + HCl ⇔;
б) FeCl₃ + 3KOH ⇔;
в) Pb(CH₃COO)₂ + Na₂S ⇔;
г) 2КHS + H₂SO₄ ⇔;
д) Zn(NO₃)₂ + 2KOH ⇔;
е) Са(ОН)₂ + СО₂⇔;
ж) Са(ОН)₂ + СО_{2(избыток)} ⇔.
Для каждого случая указать причину смещения равновесия в сторону прямой реакции.
Решение:
a) NaHCO₃ + HCl ⇔ NaCl + H₂O + CO₂↑;
HCO₃ — + H + ⇔ H₂O + CO₂↑.

Равновесие системы смещено в сторону прямой реакции, потому что при реакции образуется неустойчивая угольная кислота, которая в водных растворах распадается на углекислый газ и воду:

б) FeCl₃ + 3KOH ⇔ Fe(OH)₃↓ + 3H₂O;
Fe 3+ + 3OH — ⇔ Fe(OH)₃↓.
Равновесие системы смещено в сторону прямой реакции, потому что при реакции образуется малорастворимое вещество Fe(OH)₃.

Равновесие системы смещено в сторону прямой реакции, потому что при реакции образуется малорастворимое вещество PbS.

Равновесие системы смещено в сторону образования малодиссциируемого электролита H₂S.

В результате реакции образуется малорастворимое вещество гидроксид цинка, поэтому равновесие системы сместится вправо.

Равновесие реакции смещено вправо, потому что образуется малорастворимое вещество карбонат кальция.

2ОН — +2СО 2– ⇔ НСО3 — .

При избытке углекислого газа карбонат кальция превращается в гидрокарбонат кальция. В данной реакции при избытке углекислого газа в растворе происходит реакция:

Хотя при данном процессе образуется электролит, но равновесие реакции всё же смещено вправо, потому что согласно принципу Ле Шателье, равновесие системы при избытке углекислого газа будет смещено в сторону уменьшения его концентрации, действительно при постоянном подведении углекислого газа в систему осадка не образуется.

Задача 585.
Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: NaCN, KNO₃, KOCl, NaNO₂, CH₃COONH₄, CaCl₂, NaClO₄, HCOOK, KBr? Для каждой из гидролизующихся солей написать уравнение гидролиза в ионно-молекулярной форме и указать реакцию ее водного раствора.
Решение:
a) NaCN — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

CN — + H₂O ⇔ HCN + OH — .

При гидролизе образуется дополнительное количество ионов OH-, которые придают раствору щелочную среду, рН > 7.

б) KNO₃ — соль сильного основания и сильной кислоты, поэтому гидролизу не подвергается. рР = 7, реакция среды нейтральная.

в) KOCl — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

ClO — + H₂O ⇔ HOCl + OH —

При гидролизе соли образуется дополнительное количество ионов OH-, которые придают раствору щелочную среду, рН > 7.

г) NaNO₂ — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли проходит по аниону:

При гидролизе образуется дополнительное количество ионов OH-, которые придают раствору щелочную среду, рН > 7.

д) CH₃COONH₄ — соль слабого основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз протекает как по катиону, так и по аниону:

Так как K(NH₄OH) ()= K(CH₃COOH) = 1.8 . 10 -5 , то гидролиз соли равномерно протекает как по катиону, так и по аниону, т.е. содержание ионов H+ и OH- примерно одинаково, поэтому рН ((= 7. Реакция среды нейтральная.

е) CaCl₂, NaClO₄ и KBr являются солями сильных оснований и сильных кислот, поэтому гидролиз этих солей не протекает и, реакция их растворов будет нейтральной, рН = 7.

ж) HCOOK — соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз соли протекает по аниону:

HCOO — + H₂O ⇔ HCOOH + OH —

Уравнения реакций взаимодействия между растворами

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: