Εξισώσεις αντίδρασης σε ιοντική μορφή. Μοριακές, πλήρεις και βραχείες ιοντικές εξισώσεις

02-Φεβ-2014 | Ένα σχόλιο | Λολίτα Οκολνόβα

Ιονικές αντιδράσεις- αντιδράσεις μεταξύ ιόντων στο διάλυμα

Ας δούμε τις βασικές αντιδράσεις ανόργανης και μερικές οργανικής χημείας.

Πολύ συχνά, σε διάφορες εργασίες χημείας, σας ζητείται να γράψετε όχι μόνο χημικές εξισώσειςσε μοριακή μορφή, αλλά και σε ιοντική μορφή (πλήρη και συντομευμένη). Όπως έχει ήδη σημειωθεί, ιοντικές χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν σε διαλύματα. Συχνά, οι ουσίες διασπώνται σε ιόντα στο νερό.

Πλήρης ιοντική εξίσωση για μια χημική αντίδραση:Όλες οι ενώσεις είναι ηλεκτρολύτες τις ξαναγράφουμε σε ιοντική μορφή, λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές:

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O - εξίσωση μοριακής αντίδρασης

2Na + +2OH - +2H + + SO -2 = 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O - πλήρης εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

Συντομευμένη ιοντική εξίσωση για μια χημική αντίδραση:μειώνουμε τα ίδια συστατικά:

2Na + +2OH - +2H + + SO -2 = 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O

Με βάση τα αποτελέσματα αυτής της μείωσης των πανομοιότυπων ιόντων, είναι σαφές ποια ιόντα σχημάτισαν τι είναι αδιάλυτο ή ελαφρώς διαλυτό - αέρια προϊόντα ή αντιδραστήρια, ιζήματα ή ουσίες που διασπώνται ελαφρά.

Μην αποσυντίθεται σε ιόντα σε ιοντικά χημικές αντιδράσειςουσίες:

1. αδιάλυτο στο νερό ενώσεις (ή ελάχιστα διαλυτές) (βλ );

Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2↓ + 2NaNO3

Сa 2+ + 2NO 3 — + 2Na + +2OH — = Ca(OH)2 + 2Na + +2NO 3 — — πλήρης εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

Ca 2+ + 2OH - = Ca(OH)2 - συντομευμένη εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

2. αέριες ουσίες, για παράδειγμα, O 2, Cl 2, NO, κ.λπ.:

Na 2 S + 2HCl = 2NaCl + H 2 S

2Na + + S -2 + 2H + +2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H2S - πλήρης εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

S-2 + 2H + = H2S - συντομευμένη εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

3. ουσίες χαμηλής διάστασης (H2O, NH4OH).

αντίδραση εξουδετέρωσης

OH - + H + = H 2 O - συντομευμένη εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

4. (όλα: και τα δύο σχηματίζονται από μέταλλα και από αμέταλλα).

2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O

2Ag + + 2NO 3 - + 2Na + + 2OH - = Ag2O + 2NO 3 - + 2Na + + H2O - πλήρης εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

2Ag + + 2OH - = Ag2O + H2O - συντομευμένη εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

5. οργανική ύλη (οργανικά οξέαταξινομούνται ως ουσίες χαμηλής διάστασης)

CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O

CH 3 COOH + Na + + OH - = CH 3 COO - + Na + + H2O - πλήρης εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

CH 3 COOH + OH - = CH 3 COO - + H2O - συντομευμένη εξίσωση ιοντικής αντίδρασης

Συχνά είναι ιοντικές χημικές αντιδράσεις αντιδράσεις ανταλλαγής.

Εάν όλες οι ουσίες που συμμετέχουν στην αντίδραση έχουν τη μορφή ιόντων, τότε η δέσμευσή τους για να σχηματιστεί μια νέα ουσία δεν συμβαίνει, οπότε η αντίδραση σε αυτή την περίπτωση είναι πρακτικά αδύνατη.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των χημικών αντιδράσεων ανταλλαγής ιόντων από αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι ότι συμβαίνουν χωρίς να αλλάζουν οι καταστάσεις οξείδωσης των σωματιδίων που εμπλέκονται στην αντίδραση.

• στις εξετάσεις του Ενιαίου Κράτους αυτό είναι ένα ερώτημα - Αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων
• στο GIA (OGE) αυτό είναι - Αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων

Δεδομένου ότι οι ηλεκτρολύτες στο διάλυμα έχουν τη μορφή ιόντων, οι αντιδράσεις μεταξύ διαλυμάτων αλάτων, βάσεων και οξέων είναι αντιδράσεις μεταξύ ιόντων, δηλ. αντιδράσεις ιόντων.Μερικά από τα ιόντα που συμμετέχουν στην αντίδραση οδηγούν στο σχηματισμό νέων ουσιών (ουσίες χαμηλής διάστασης, καθίζηση, αέρια, νερό), ενώ άλλα ιόντα που υπάρχουν στο διάλυμα δεν παράγουν νέες ουσίες, αλλά παραμένουν στο διάλυμα. Για να δείξουμε ποια ιόντα αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν νέες ουσίες, συντάσσονται μοριακές, πλήρεις και σύντομες ιοντικές εξισώσεις.

ΣΕ μοριακές εξισώσειςΌλες οι ουσίες παρουσιάζονται με τη μορφή μορίων. Πλήρεις ιοντικές εξισώσειςδείχνουν ολόκληρο τον κατάλογο των ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα κατά τη διάρκεια μιας δεδομένης αντίδρασης. Σύντομες ιοντικές εξισώσειςαποτελούνται μόνο από εκείνα τα ιόντα, η αλληλεπίδραση μεταξύ των οποίων οδηγεί στο σχηματισμό νέων ουσιών (ουσίες χαμηλής διάστασης, ιζήματα, αέρια, νερό).

Κατά τη σύνταξη ιοντικές αντιδράσειςΘα πρέπει να θυμόμαστε ότι οι ουσίες είναι ελαφρώς διασπαρμένες (ασθενείς ηλεκτρολύτες), ελαφρώς και ελάχιστα διαλυτές (ίζημα - " Ν”, “Μ», βλέπε παράρτημα, πίνακας 4) και τα αέρια γράφονται με τη μορφή μορίων. Ισχυροί ηλεκτρολύτες, σχεδόν πλήρως διαχωρισμένοι, έχουν τη μορφή ιόντων. Το σύμβολο «↓» μετά τον τύπο μιας ουσίας υποδηλώνει ότι αυτή η ουσία απομακρύνεται από τη σφαίρα αντίδρασης με τη μορφή ιζήματος και το σύμβολο «» υποδηλώνει ότι η ουσία αφαιρείται με τη μορφή αερίου.

Η διαδικασία σύνθεσης ιοντικών εξισώσεων χρησιμοποιώντας γνωστές μοριακές εξισώσειςΑς δούμε το παράδειγμα της αντίδρασης μεταξύ διαλυμάτων Na 2 CO 3 και HCl.

1. Η εξίσωση αντίδρασης γράφεται σε μοριακή μορφή:

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 CO 3

2. Η εξίσωση ξαναγράφεται σε ιοντική μορφή, με καλά διαχωριζόμενες ουσίες γραμμένες με τη μορφή ιόντων, και ουσίες με κακή διάσταση (συμπεριλαμβανομένου του νερού), αέρια ή ελάχιστα διαλυτές ουσίες - με τη μορφή μορίων. Ο συντελεστής μπροστά από τον τύπο μιας ουσίας σε μια μοριακή εξίσωση ισχύει εξίσου για καθένα από τα ιόντα που αποτελούν την ουσία και επομένως τοποθετείται μπροστά από το ιόν στην ιοντική εξίσωση:

2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=>2Na + + 2Cl - + CO 2 + H 2 O

3. Και από τις δύο πλευρές της ισότητας, τα ιόντα που βρίσκονται στην αριστερή και στη δεξιά πλευρά εξαιρούνται (μειώνονται):

2Na++ CO 3 2- + 2Η + + 2Cl -<=> 2Na+ + 2Cl -+ CO 2 + H 2 O

4. Η ιοντική εξίσωση γράφεται στην τελική της μορφή (σύντομη ιοντική εξίσωση):

2H + + CO 3 2-<=>CO 2 + H 2 O

Εάν κατά τη διάρκεια της αντίδρασης σχηματιστούν και/ή ελαφρώς διασπασμένες και/ή ελάχιστα διαλυτές ή/και αέριες ουσίες ή/και νερό και τέτοιες ενώσεις απουσιάζουν στις πρώτες ουσίες, τότε η αντίδραση θα είναι πρακτικά μη αναστρέψιμη (→) , και για αυτό είναι δυνατό να συντεθεί μια μοριακή, πλήρης και σύντομη ιοντική εξίσωση. Εάν τέτοιες ουσίες υπάρχουν τόσο στα αντιδραστήρια όσο και στα προϊόντα, τότε η αντίδραση θα είναι αναστρέψιμη (<=>):

Μοριακή εξίσωση: CaCO 3 + 2HCl<=>CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Πλήρης ιοντική εξίσωση: CaCO 3 + 2H + + 2Cl –<=>Ca 2+ + 2Cl – + H 2 O + CO 2

Ιωνικές εξισώσειςαποτελούν αναπόσπαστο μέρος της χημείας. Παρουσιάζουν μόνο εκείνα τα συστατικά που αλλάζουν κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Τις περισσότερες φορές, οι ιοντικές εξισώσεις χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, αντιδράσεις ανταλλαγής και αντιδράσεις εξουδετέρωσης. Για να γράψετε μια ιοντική εξίσωση, πρέπει να ακολουθήσετε τρία βασικά βήματα: εξισορροπήστε τη μοριακή εξίσωση μιας χημικής αντίδρασης, μεταφράστε τη σε μια πλήρη ιοντική εξίσωση (δηλαδή, γράψτε τα συστατικά όπως υπάρχουν στο διάλυμα) και τέλος γράψτε μια σύντομη ιοντική εξίσωση εξίσωση.

Βήματα

Μέρος 1

Συστατικά της ιοντικής εξίσωσης

Κατανοήστε τη διαφορά μεταξύ μοριακού και ιοντικές ενώσεις . Για να γράψετε την ιοντική εξίσωση, το πρώτο βήμα είναι να προσδιοριστούν οι ιοντικές ενώσεις που εμπλέκονται στην αντίδραση. Ιονικές ουσίες είναι εκείνες οι ουσίες που διασπώνται (διασπώνται) σε φορτισμένα ιόντα σε υδατικά διαλύματα. Οι μοριακές ενώσεις δεν διασπώνται σε ιόντα. Αποτελούνται από δύο μη μεταλλικά στοιχεία και μερικές φορές ονομάζονται ομοιοπολικές ενώσεις.

Προσδιορίστε τη διαλυτότητα της ένωσης.Δεν είναι όλες οι ιοντικές ενώσεις διαλυτές σε υδατικά διαλύματα, δηλαδή δεν διασπώνται όλες σε μεμονωμένα ιόντα. Πριν ξεκινήσετε να γράφετε την εξίσωση, πρέπει να βρείτε τη διαλυτότητα κάθε ένωσης. Ακολουθούν σύντομοι κανόνες για τη διαλυτότητα. Περισσότερες λεπτομέρειες και εξαιρέσεις στους κανόνες μπορείτε να βρείτε στον πίνακα διαλυτότητας.

• Ακολουθήστε τους κανόνες με τη σειρά που εμφανίζονται παρακάτω:
• Όλα τα άλατα Na +, K + και NH 4 + διαλύονται.
• Όλα τα άλατα NO 3 -, C 2 H 3 O 2 -, ClO 3 - και ClO 4 - είναι διαλυτά.
• Όλα τα άλατα Ag +, Pb 2+ και Hg 2 2+ είναι αδιάλυτα.
• Όλα τα άλατα Cl -, Br - και I - διαλύονται.
• Τα άλατα CO 3 2-, O 2-, S 2-, OH -, PO 4 3-, CrO 4 2-, Cr 2 O 7 2- και SO 3 2- είναι αδιάλυτα (με ορισμένες εξαιρέσεις).
• SO 4 2- τα άλατα είναι διαλυτά (με ορισμένες εξαιρέσεις).

1. Προσδιορίστε το κατιόν και το ανιόν της ένωσης.Τα κατιόντα είναι θετικά φορτισμένα ιόντα (συνήθως μέταλλα). Τα ανιόντα έχουν αρνητικό φορτίο, συνήθως μη μεταλλικά ιόντα. Ορισμένα αμέταλλα μπορούν να σχηματίσουν όχι μόνο ανιόντα, αλλά και κατιόντα, ενώ τα άτομα μετάλλων ενεργούν πάντα ως κατιόντα.

   • Για παράδειγμα, στην ένωση NaCl (επιτραπέζιο αλάτι), το Na είναι ένα θετικά φορτισμένο κατιόν επειδή είναι μέταλλο και το Cl είναι ένα αρνητικά φορτισμένο ανιόν επειδή είναι αμέταλλο.

2. Προσδιορίστε τα πολυατομικά (σύνθετα) ιόντα που εμπλέκονται στην αντίδραση.Τέτοια ιόντα είναι φορτισμένα μόρια των οποίων τα άτομα έχουν τόσο ισχυρό δεσμό που δεν διασπώνται κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων. Είναι απαραίτητο να αναγνωριστούν τα πολυατομικά ιόντα γιατί έχουν το δικό τους φορτίο και δεν διασπώνται σε μεμονωμένα άτομα. Τα πολυατομικά ιόντα μπορούν να έχουν θετικά και αρνητικά φορτία.

   Μέρος 2

   Γράψιμο ιοντικών εξισώσεων

   1. Ισορροπήστε την πλήρη μοριακή εξίσωση.Πριν γράψετε την ιοντική εξίσωση, η αρχική μοριακή εξίσωση πρέπει να είναι ισορροπημένη. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν οι κατάλληλοι συντελεστές μπροστά από τις ενώσεις, έτσι ώστε ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου στην αριστερή πλευρά να είναι ίσος με τον αριθμό τους στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης.

      • Γράψτε τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου και στις δύο πλευρές της εξίσωσης.
      • Προσθέστε συντελεστές μπροστά από τα στοιχεία (εκτός από το οξυγόνο και το υδρογόνο) έτσι ώστε ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου στην αριστερή και τη δεξιά πλευρά της εξίσωσης να είναι ο ίδιος.
      • Ισορροπήστε τα άτομα υδρογόνου.
      • Ισορροπήστε τα άτομα οξυγόνου.
      • Μετρήστε τον αριθμό των ατόμων κάθε στοιχείου και στις δύο πλευρές της εξίσωσης και βεβαιωθείτε ότι είναι το ίδιο.
      • Για παράδειγμα, αφού εξισορροπήσουμε την εξίσωση Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni, παίρνουμε 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

   2. Προσδιορίστε την κατάσταση κάθε ουσίας που συμμετέχει στην αντίδραση.Αυτό μπορεί συχνά να κριθεί από τις συνθήκες του προβλήματος. Υπάρχουν ορισμένοι κανόνες που βοηθούν στον προσδιορισμό της κατάστασης στην οποία βρίσκεται ένα στοιχείο ή μια σύνδεση.

      Προσδιορίστε ποιες ενώσεις διαχωρίζονται (διαχωρίζονται σε κατιόντα και ανιόντα) στο διάλυμα.Κατά τη διάσπαση, μια ένωση διασπάται σε θετικά (κατιόν) και αρνητικά (ανιόντα) συστατικά. Αυτά τα συστατικά θα εισέλθουν στη συνέχεια στην ιοντική εξίσωση της χημικής αντίδρασης.

      Να υπολογίσετε το φορτίο κάθε ιόντος που έχει διαχωριστεί.Θυμηθείτε ότι τα μέταλλα σχηματίζουν θετικά φορτισμένα κατιόντα και τα άτομα μη μετάλλων μετατρέπονται σε αρνητικά ανιόντα. Προσδιορίστε τα φορτία των στοιχείων χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα. Είναι επίσης απαραίτητο να εξισορροπηθούν όλα τα φορτία σε ουδέτερες ενώσεις.

   3. Ξαναγράψτε την εξίσωση έτσι ώστε όλες οι διαλυτές ενώσεις να χωριστούν σε μεμονωμένα ιόντα.Οτιδήποτε διασπάται ή ιονίζεται (όπως τα ισχυρά οξέα) θα χωριστεί σε δύο ξεχωριστά ιόντα. Σε αυτή την περίπτωση, η ουσία θα παραμείνει σε διαλυμένη κατάσταση ( rr). Ελέγξτε ότι η εξίσωση είναι ισορροπημένη.

      • Στερεά, υγρά, αέρια, ασθενή οξέα και ιοντικές ενώσεις με χαμηλή διαλυτότητα δεν αλλάζουν την κατάστασή τους και δεν διαχωρίζονται σε ιόντα. Αφήστε τα ως έχουν.
      • Οι μοριακές ενώσεις απλώς θα διασκορπιστούν στο διάλυμα και η κατάστασή τους θα αλλάξει σε διαλυμένη ( rr). Υπάρχουν τρεις μοριακές ενώσεις που Δενθα μπει σε κατάσταση ( rr), αυτό είναι CH 4( σολ), C 3 H 8 ( σολ) και C8H18( και) .
      • Για την υπό εξέταση αντίδραση, η πλήρης ιοντική εξίσωση θα γραφεί με την ακόλουθη μορφή: 2Cr ( τηλεόραση) + 3Ni 2+ ( rr) + 6Cl - ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 6Cl - ( rr) + 3Ni ( τηλεόραση) . Εάν το χλώριο δεν είναι μέρος της ένωσης, διασπάται σε μεμονωμένα άτομα, οπότε πολλαπλασιάσαμε τον αριθμό των ιόντων Cl επί 6 και στις δύο πλευρές της εξίσωσης.

   4. Συνδυάστε τα ίδια ιόντα στην αριστερή και δεξιά πλευρά της εξίσωσης.Μπορείτε να διαγράψετε μόνο εκείνα τα ιόντα που είναι εντελώς πανομοιότυπα και στις δύο πλευρές της εξίσωσης (έχουν τα ίδια φορτία, δείκτες κ.λπ.). Ξαναγράψτε την εξίσωση χωρίς αυτά τα ιόντα.

      • Στο παράδειγμά μας, και οι δύο πλευρές της εξίσωσης περιέχουν 6 ιόντα Cl - τα οποία μπορούν να διαγραφούν. Έτσι, λαμβάνουμε μια σύντομη ιοντική εξίσωση: 2Cr ( τηλεόραση) + 3Ni 2+ ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 3Ni ( τηλεόραση) .
      • Ελέγξτε το αποτέλεσμα. Τα συνολικά φορτία στην αριστερή και δεξιά πλευρά της ιοντικής εξίσωσης πρέπει να είναι ίσα.

Οι αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων είναι αντιδράσεις σε υδατικά διαλύματα μεταξύ ηλεκτρολυτών που συμβαίνουν χωρίς αλλαγές στις καταστάσεις οξείδωσης των στοιχείων που τους σχηματίζουν.

Απαραίτητη προϋπόθεσηΗ αντίδραση μεταξύ ηλεκτρολυτών (άλατα, οξέα και βάσεις) είναι ο σχηματισμός μιας ελαφρώς διαχωριστικής ουσίας (νερό, ασθενές οξύ, υδροξείδιο του αμμωνίου), ίζημα ή αέριο.

Ας εξετάσουμε την αντίδραση που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό νερού. Τέτοιες αντιδράσεις περιλαμβάνουν όλες τις αντιδράσεις μεταξύ οποιουδήποτε οξέος και οποιασδήποτε βάσης. Για παράδειγμα, η αντίδραση του νιτρικού οξέος με το υδροξείδιο του καλίου:

HNO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O (1)

Αρχικά υλικά, π.χ. Το νιτρικό οξύ και το υδροξείδιο του καλίου, καθώς και ένα από τα προϊόντα, δηλαδή το νιτρικό κάλιο, είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες, δηλ. V υδατικό διάλυμαυπάρχουν σχεδόν αποκλειστικά με τη μορφή ιόντων. Το νερό που προκύπτει ανήκει σε ασθενείς ηλεκτρολύτες, δηλ. πρακτικά δεν διασπάται σε ιόντα. Έτσι, η παραπάνω εξίσωση μπορεί να ξαναγραφεί με μεγαλύτερη ακρίβεια υποδεικνύοντας την πραγματική κατάσταση των ουσιών σε ένα υδατικό διάλυμα, δηλ. με τη μορφή ιόντων:

H + + NO 3 − + K + + OH ‑ = K + + NO 3 − + H 2 O (2)

Όπως φαίνεται από την εξίσωση (2), τόσο πριν όσο και μετά την αντίδραση, υπάρχουν ιόντα NO 3 − και K + στο διάλυμα. Με άλλα λόγια, ουσιαστικά, τα νιτρικά ιόντα και τα ιόντα καλίου δεν συμμετείχαν καθόλου στην αντίδραση. Η αντίδραση συνέβη μόνο λόγω του συνδυασμού των σωματιδίων H + και OH − σε μόρια νερού. Έτσι, εκτελώντας μια αλγεβρική αναγωγή πανομοιότυπων ιόντων στην εξίσωση (2):

H + + NO 3 − + K + + OH ‑ = K + + NO 3 − + H 2 O

θα πάρουμε:

H + + OH ‑ = H 2 O (3)

Οι εξισώσεις της μορφής (3) λέγονται συντομευμένες ιοντικές εξισώσεις, τύπος (2) - πλήρεις ιοντικές εξισώσειςκαι πληκτρολογήστε (1) - εξισώσεις μοριακής αντίδρασης.

Στην πραγματικότητα, η ιοντική εξίσωση μιας αντίδρασης αντανακλά στο μέγιστο την ουσία της, ακριβώς αυτό που κάνει δυνατή την εμφάνισή της. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι πολλές διαφορετικές αντιδράσεις μπορούν να αντιστοιχούν σε μια συντομευμένη ιοντική εξίσωση. Πράγματι, αν πάρουμε, για παράδειγμα, όχι νιτρικό οξύ, αλλά υδροχλωρικό οξύ, και αντί για υδροξείδιο του καλίου χρησιμοποιήσουμε, ας πούμε, υδροξείδιο του βαρίου, έχουμε την ακόλουθη εξίσωση μοριακής αντίδρασης:

2HCl+ Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

Το υδροχλωρικό οξύ, το υδροξείδιο του βαρίου και το χλωριούχο βάριο είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες, δηλαδή υπάρχουν σε διάλυμα κυρίως με τη μορφή ιόντων. Το νερό, όπως συζητήθηκε παραπάνω, είναι ένας ασθενής ηλεκτρολύτης, δηλαδή υπάρχει σε διάλυμα σχεδόν μόνο με τη μορφή μορίων. Ετσι, πλήρης ιοντική εξίσωσηΑυτή η αντίδραση θα μοιάζει με αυτό:

2H + + 2Cl − + Ba 2+ + 2OH − = Ba 2+ + 2Cl − + 2H 2 O

Ας ακυρώσουμε τα ίδια ιόντα αριστερά και δεξιά και πάρουμε:

2H + + 2OH − = 2H 2 O

Διαιρώντας την αριστερή και τη δεξιά πλευρά με 2, παίρνουμε:

H + + OH − = H 2 O,

Ελήφθη συντομευμένη ιοντική εξίσωσησυμπίπτει πλήρως με τη συντομευμένη ιοντική εξίσωση για την αλληλεπίδραση νιτρικού οξέος και υδροξειδίου του καλίου.

Όταν συνθέτετε ιοντικές εξισώσεις με τη μορφή ιόντων, γράψτε μόνο τους τύπους:

1) ισχυρά οξέα (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (πρέπει να μάθετε τη λίστα των ισχυρών οξέων!)

2) ισχυρούς λόγους(υδροξείδια αλκαλίων (ALM) και μετάλλων αλκαλικών γαιών (ALM))

3) διαλυτά άλατα

Οι τύποι είναι γραμμένοι σε μοριακή μορφή:

1) Νερό H 2 O

2) Ασθενή οξέα (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (και άλλα, σχεδόν όλα οργανικά)).

3) Ασθενείς βάσεις (NH 4 OH και σχεδόν όλα τα υδροξείδια μετάλλων εκτός από αλκαλιμέταλλα και αλκαλιμέταλλα.

4) Ελαφρώς διαλυτά άλατα (↓) (“M” ή “H” στον πίνακα διαλυτότητας).

5) Οξείδια (και άλλες ουσίες που δεν είναι ηλεκτρολύτες).

Ας προσπαθήσουμε να γράψουμε την εξίσωση μεταξύ υδροξειδίου του σιδήρου (III) και θειικού οξέος. Σε μοριακή μορφή, η εξίσωση της αλληλεπίδρασής τους γράφεται ως εξής:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

Το υδροξείδιο του σιδήρου (III) αντιστοιχεί στον χαρακτηρισμό «Η» στον πίνακα διαλυτότητας, ο οποίος μας λέει για την αδιαλυτότητά του, δηλ. στην ιοντική εξίσωση πρέπει να γράφεται στο σύνολό της, δηλ. ως Fe(OH) 3. Θειικό οξύΕίναι διαλυτό και ανήκει σε ισχυρούς ηλεκτρολύτες, υπάρχει δηλαδή σε διάλυμα κυρίως σε διάσπαση κατάσταση. Ο θειικός σίδηρος (III), όπως σχεδόν όλα τα άλλα άλατα, είναι ένας ισχυρός ηλεκτρολύτης και επειδή είναι διαλυτός στο νερό, πρέπει να γραφεί ως ιόν στην ιοντική εξίσωση. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα παραπάνω, λαμβάνουμε μια πλήρη ιοντική εξίσωση της ακόλουθης μορφής:

2Fe(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

Μειώνοντας τα θειικά ιόντα αριστερά και δεξιά, παίρνουμε:

2Fe(OH) 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 6H 2 O

Διαιρώντας και τις δύο πλευρές της εξίσωσης με 2 παίρνουμε τη συντομευμένη ιοντική εξίσωση:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Τώρα ας δούμε την αντίδραση ανταλλαγής ιόντων που παράγει ένα ίζημα. Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση δύο διαλυτών αλάτων:

Και τα τρία άλατα - ανθρακικό νάτριο, χλωριούχο ασβέστιο, χλωριούχο νάτριο και ανθρακικό ασβέστιο (ναι, επίσης) - είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες και όλα εκτός από το ανθρακικό ασβέστιο είναι διαλυτά στο νερό, δηλ. εμπλέκονται σε αυτή την αντίδραση με τη μορφή ιόντων:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

Μειώνοντας τα ίδια ιόντα αριστερά και δεξιά μέσα δεδομένη εξίσωση, παίρνουμε το συντομευμένο ιοντικό:

CO 3 2- + Ca 2+ = CaCO 3 ↓

Η τελευταία εξίσωση αντικατοπτρίζει τον λόγο για την αλληλεπίδραση των διαλυμάτων ανθρακικού νατρίου και χλωριούχου ασβεστίου. Τα ιόντα ασβεστίου και τα ανθρακικά ιόντα συνδυάζονται για να σχηματίσουν ουδέτερα μόρια ανθρακικού ασβεστίου, τα οποία, όταν συνδυάζονται μεταξύ τους, δημιουργούν μικρούς κρυστάλλους ιζήματος CaCO 3 ιοντικής δομής.

Σημαντική Σημείωση περνώντας από την Ενιαία Κρατική Εξέτασηστη χημεία

Για να προχωρήσει η αντίδραση του άλατος 1 με το άλας 2, εκτός από τις βασικές απαιτήσεις για την εμφάνιση ιοντικών αντιδράσεων (αέριο, ίζημα ή νερό στα προϊόντα της αντίδρασης), επιβάλλεται μια ακόμη απαίτηση σε τέτοιες αντιδράσεις - τα αρχικά άλατα πρέπει να είναι διαλυτός. Δηλαδή, για παράδειγμα,

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2

η αντίδραση δεν προχωρά, αν και το FeS θα μπορούσε ενδεχομένως να δώσει ένα ίζημα, επειδή αδιάλυτος. Ο λόγος που δεν προχωρά η αντίδραση είναι η αδιαλυτότητα ενός από τα αρχικά άλατα (CuS).

Αλλά, για παράδειγμα,

Na 2 CO 3 + CaCl 2 = CaCO 3 ↓+ 2NaCl

συμβαίνει επειδή το ανθρακικό ασβέστιο είναι αδιάλυτο και τα αρχικά άλατα είναι διαλυτά.

Το ίδιο ισχύει και για την αλληλεπίδραση των αλάτων με τις βάσεις. Εκτός από τις βασικές απαιτήσεις για την εμφάνιση αντιδράσεων ανταλλαγής ιόντων, για να αντιδράσει ένα άλας με μια βάση, είναι απαραίτητη η διαλυτότητα και των δύο. Ετσι:

Cu(OH) 2 + Na 2 S – δεν διαρρέει,

επειδή Το Cu(OH) 2 είναι αδιάλυτο, αν και δυνητικό προϊόνΤο CuS θα ήταν ένα ίζημα.

Αλλά η αντίδραση μεταξύ NaOH και Cu(NO 3) 2 προχωρά, έτσι και οι δύο αρχικές ουσίες είναι διαλυτές και δίνουν ένα ίζημα Cu(OH) 2:

2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3

Προσοχή! Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να επεκτείνετε την απαίτηση διαλυτότητας των αρχικών ουσιών πέρα ​​από τις αντιδράσεις αλάτι1 + αλάτι2 και αλάτι + βάση.

Για παράδειγμα, με οξέα αυτή η απαίτηση δεν είναι απαραίτητη. Συγκεκριμένα, όλα τα διαλυτά οξέα αντιδρούν καλά με όλα τα ανθρακικά, συμπεριλαμβανομένων των αδιάλυτων.

Με άλλα λόγια:

1) Salt1 + salt2 - η αντίδραση συμβαίνει εάν τα αρχικά άλατα είναι διαλυτά και υπάρχει ίζημα στα προϊόντα

2) Αλάτι + υδροξείδιο μετάλλου - η αντίδραση συμβαίνει εάν οι πρώτες ουσίες είναι διαλυτές και υπάρχει ίζημα ή υδροξείδιο του αμμωνίου στα προϊόντα.

Ας εξετάσουμε την τρίτη προϋπόθεση για την εμφάνιση αντιδράσεων ανταλλαγής ιόντων - το σχηματισμό αερίου. Αυστηρά μιλώντας, μόνο ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής ιόντων ο σχηματισμός αερίου είναι δυνατός μόνο σε σε σπάνιες περιπτώσεις, για παράδειγμα, κατά τον σχηματισμό αερίου υδρόθειου:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

Στις περισσότερες άλλες περιπτώσεις, το αέριο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης ενός από τα προϊόντα της αντίδρασης ανταλλαγής ιόντων. Για παράδειγμα, πρέπει να γνωρίζετε ακριβώς στο πλαίσιο των Ενιαίων Κρατικών Εξετάσεωνότι με το σχηματισμό αερίου λόγω αστάθειας, προϊόντα όπως H 2 CO 3, NH 4 OH και H 2 SO 3 αποσυντίθενται:

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

NH 4 OH = H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

Με άλλα λόγια, εάν ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής ιόντων, ανθρακικό οξύ, υδροξείδιο του αμμωνίου ή θειικό οξύ, η αντίδραση ανταλλαγής ιόντων συμβαίνει λόγω του σχηματισμού ενός αερίου προϊόντος:

Ας γράψουμε τις ιοντικές εξισώσεις για όλες τις παραπάνω αντιδράσεις που οδηγούν στο σχηματισμό αερίων. 1) Για αντίδραση:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

Το θειούχο κάλιο και το βρωμιούχο κάλιο θα γραφούν σε ιοντική μορφή, επειδή είναι διαλυτά άλατα, καθώς και υδροβρωμικό οξύ, επειδή αναφέρεται σε ισχυρά οξέα. Το υδρόθειο, που είναι ένα κακώς διαλυτό αέριο που διασπάται ελάχιστα σε ιόντα, θα γραφτεί σε μοριακή μορφή:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br — = 2K + + 2Br — + H 2 S

Μειώνοντας τα ίδια ιόντα παίρνουμε:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Για την εξίσωση:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

Σε ιοντική μορφή, το Na 2 CO 3, το Na 2 SO 4 θα γραφούν ως πολύ διαλυτά άλατα και το H 2 SO 4 ως ισχυρό οξύ. Το νερό είναι μια ουσία με κακή διάσπαση και το CO 2 δεν είναι καθόλου ηλεκτρολύτης, επομένως οι τύποι τους θα γραφτούν σε μοριακή μορφή:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

3) για την εξίσωση:

NH 4 NO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O + NH 3

Τα μόρια του νερού και της αμμωνίας θα γραφτούν στο σύνολό τους και τα NH 4 NO 3, KNO 3 και KOH θα γραφούν σε ιοντική μορφή, επειδή όλα τα νιτρικά είναι πολύ διαλυτά άλατα και το ΚΟΗ είναι υδροξείδιο αλκαλιμετάλλου, δηλ. ισχυρή βάση:

NH 4 + + NO 3 − + K + + OH − = K + + NO 3 − + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH − = H 2 O + NH 3

Για την εξίσωση:

Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + SO 2

Η πλήρης και συντομευμένη εξίσωση θα μοιάζει με:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl − = 2Na + + 2Cl − + H 2 O + SO 2

Παράδειγμα 1.

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4  FeSO4 +2H2O

Το Fe(OH) 2 είναι μια πρακτικά αδιάλυτη ένωση (βλέπε πίνακα διαλυτότητας), και επομένως γράφεται σε αδιάσπαστη (μοριακή) μορφή: Fe(OH) 2.

Το H 2 SO 4 είναι μια εξαιρετικά διαλυτή ένωση, η οποία είναι επίσης ένας ισχυρός ηλεκτρολύτης (δείτε τον κατάλογο οξέων - ισχυρών ηλεκτρολυτών που δίνεται παραπάνω), και επομένως γράφεται σε διάσπαση μορφή: 2H + + SO 4 2-.

Το FeSO 4 είναι μια πολύ διαλυτή ένωση (βλ. πίνακα διαλυτότητας), η οποία είναι επίσης ισχυρός ηλεκτρολύτης (καθώς είναι άλας), και επομένως γράφεται σε διάσπαση μορφή: Fe 2+ + SO 4 2- .

Το νερό H 2 O είναι ένας ασθενής ηλεκτρολύτης και επομένως γράφεται στην αδιάσπαστη μορφή του: 2H 2 O.

Fe(OH) 2 + 2H + + SO 4 2-  Fe 2+ + SO 4 2- + 2H 2 O

ή, αφού ακυρώσετε τα ίδια σωματίδια στην αριστερή και δεξιά πλευρά της εξίσωσης (SO 4 2-),

Fe(OH) 2 + 2Η+  Fe 2+ + 2H 2 O.

Παράδειγμα 2 . Να γράψετε την ιοντική-μοριακή εξίσωση της αντίδρασης:

FeCl3 + 3NH40H  Fe(OH) 3 ↓+ 3NH 4 Cl

Το FeCl 3 είναι μια πολύ διαλυτή ένωση, η οποία είναι επίσης ισχυρός ηλεκτρολύτης (καθώς είναι άλας), και επομένως γράφεται σε διάσπαση μορφή: Fe 3+ + 3Cl - .

Το NH 4 OH είναι επίσης μια διαλυτή ένωση, αλλά είναι ένας ασθενής ηλεκτρολύτης (δεν περιλαμβάνεται στη λίστα των ισχυρών βάσεων, βλέπε παραπάνω), και επομένως γράφεται σε μοριακή μορφή: 3NH 4 OH.

Το Fe(OH) 3 είναι μια πρακτικά αδιάλυτη ένωση και, ως εκ τούτου, γράφεται σε μοριακή μορφή: Fe(OH) 3.

Το NH 4 Cl είναι μια πολύ διαλυτή ένωση, η οποία είναι επίσης ισχυρός ηλεκτρολύτης (καθώς είναι άλας), και επομένως γράφεται σε διάσπαση μορφή: 3NH 4 + + 3Cl - .

Η συνολική ιοντική-μοριακή εξίσωση γράφεται ως εξής:

Fe 3+ + 3Cl - + 3NH 4 OH  Fe(OH) 3 ↓ + 3NH 4 + + 3Cl -

ή, μετά από αναγωγή πανομοιότυπων ιόντων (Cl -),

Fe 3+ + 3NH 4 OH  Fe(OH) 3 ↓ + 3NH4+.

Παράδειγμα 3.Να γράψετε την ιοντική-μοριακή εξίσωση της αντίδρασης:

ΚΙ + ΑγΙ  Κ.

Το ΚΙ είναι μια πολύ διαλυτή ένωση, η οποία είναι επίσης ισχυρός ηλεκτρολύτης (καθώς είναι άλας), και επομένως γράφεται σε διάσπαση μορφή: K + + I - .

Το AgI είναι μια πρακτικά αδιάλυτη ένωση και επομένως γράφεται στην αδιάσπαστη (μοριακή) μορφή της: AgI.

Το Κ είναι μια σύνθετη ένωση, όπως αποδεικνύεται από την παρουσία αγκύλων στον τύπο της ένωσης. Η ίδια η ένωση είναι ένα άλας, πολύ διαλυτό στο νερό (το σύμβολο του ιζήματος δεν σημειώνεται) και επομένως πρέπει να διασπαστεί σε ιόντα K + και -. Στην περίπτωση αυτή, το προκύπτον ιόν είναι σύνθετο (σταθερό), δηλαδή, πρακτικά δεν υφίσταται περαιτέρω διάσπαση. Έτσι, η σύνδεση γράφεται ως: K + + - .

Η συνολική ιοντική-μοριακή εξίσωση γράφεται ως εξής:

K + + I - + AgI = K + + -

ή, αφού ακυρώσετε πανομοιότυπα σωματίδια στην αριστερή και δεξιά πλευρά της εξίσωσης (K+),

AgI + I -  - .

Να γίνει η δουλειά

Πείραμα 1. Σχηματισμός ελάχιστα διαλυτών βάσεων.Ρίξτε 3-5 σταγόνες ενός διαλύματος άλατος σιδήρου (III) σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα, την ίδια ποσότητα ενός διαλύματος άλατος χαλκού (II) σε έναν άλλο και ένα διάλυμα άλατος νικελίου (II) σε έναν τρίτο. Προσθέστε μερικές σταγόνες αλκαλικού διαλύματος σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα μέχρι να σημειωθεί καθίζηση. Αποθηκεύστε το ίζημα μέχρι το επόμενο πείραμα.

Σε ποια κατηγορία ανήκουν τα προκύπτοντα ιζήματα υδροξειδίου μετάλλου; Είναι αυτά τα υδροξείδια ισχυρές βάσεις;

Πείραμα 2. Διάλυση ελαφρώς διαλυτών βάσεων.Προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος υδροχλωρικού οξέος με συγκέντρωση 15% στα ιζήματα που ελήφθησαν στο προηγούμενο πείραμα μέχρι να διαλυθούν πλήρως.

Ποια νέα, ελαφρώς διασπαρμένη ένωση σχηματίζεται όταν οι βάσεις διαλύονται σε ένα οξύ;

Πείραμα 3. Σχηματισμός ελαφρώς διαλυτών αλάτων.

Α. Ρίξτε 3-5 σταγόνες διαλύματος νιτρικού μολύβδου (II) σε δύο δοκιμαστικούς σωλήνες και προσθέστε μερικές σταγόνες ιωδιούχου καλίου στον ένα δοκιμαστικό σωλήνα και χλωριούχο βάριο στον άλλο.

Τι παρατηρείται σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα;

Β. Ρίξτε 3-5 σταγόνες διαλύματος θειικού νατρίου σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και την ίδια ποσότητα διαλύματος θειικού χρωμίου (III) στον άλλο. Προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος χλωριούχου βαρίου σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα μέχρι να καταβυθιστεί.

Ποια ουσία σχηματίζεται ως ίζημα; Θα συμβεί παρόμοια αντίδραση χλωριούχου βαρίου, για παράδειγμα, με θειικό σίδηρο (III);

Πείραμα 4. Μελέτη των ιδιοτήτων των αμφοτερικών υδροξειδίων.

ΕΝΑ . Προσθέστε 3 σταγόνες διάλυμα αλατιού ψευδαργύρου και μερικές σταγόνες αραιωμένοδιάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (από ένα ράφι με αντιδραστήρια) μέχρι να σχηματιστεί ένα ίζημα υδροξειδίου του ψευδαργύρου. Διαλύστε τα ιζήματα που προκύπτουν: σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα - σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, σε άλλο - σε περίσσεια συμπυκνωμένοςδιάλυμα καυστικής σόδας (από καπναγωγό).

Β. Προσθέστε 3 σταγόνες διαλύματος άλατος αλουμινίου και μερικές σταγόνες σε δύο δοκιμαστικούς σωλήνες αραιωμένοδιάλυμα καυστικής σόδας (από ράφι με αντιδραστήρια) μέχρι να σχηματιστεί ίζημα υδροξειδίου του αργιλίου. Διαλύστε τα ιζήματα που προκύπτουν: σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα - σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, σε άλλο - σε περίσσεια συμπυκνωμένος

Β. Προσθέστε 3 σταγόνες διαλύματος άλατος χρωμίου (III) και μερικές σταγόνες από αραιωμένοδιάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (από ένα ράφι με αντιδραστήρια) μέχρι να σχηματιστεί ένα ίζημα υδροξειδίου του χρωμίου (III). Διαλύστε τα ιζήματα που προκύπτουν: σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα - σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος, σε άλλο - σε περίσσεια συμπυκνωμένοςδιάλυμα καυστικής σόδας (από καπναγωγό).

Πείραμα 5. Σχηματισμός ελαφρώς διασπασμένων ενώσεων.Προσθέστε 3-5 σταγόνες διαλύματος χλωριούχου αμμωνίου σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα και προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου. Δώστε προσοχή στη μυρωδιά, εξηγήστε την εμφάνισή της με βάση την εξίσωση αντίδρασης.

Πείραμα 6. Σχηματισμός συμπλεγμάτων.Ρίξτε 3-5 σταγόνες διαλύματος θειικού χαλκού (II) σε δοκιμαστικό σωλήνα και μετά προσθέστε σταγόνα-σταγόνα αραιωμένο(από ένα ράφι με αντιδραστήρια!) διάλυμα αμμωνίας μέχρι να σχηματιστεί ένα ίζημα θειικού υδροξυχαλκού (II) σύμφωνα με την αντίδραση:

2CuSO 4 + 2NH 4 OH = (CuOH) 2 SO 4 ↓ + (NH 4) 2 SO 4

Προσθέστε περίσσεια στο ίζημα συμπυκνωμένοςδιάλυμα αμμωνίας (από καπναγωγό!). Δώστε προσοχή στη διάλυση του ιζήματος σύμφωνα με την αντίδραση:

(CuOH) 2 SO 4 + (NH 4) 2 SO 4 + 6NH 4 OH = 2SO 4 + 8H 2 O

Τι χρώμα έχει το σύμπλοκο διαλυτής αμίνης χαλκού που προκύπτει;

Πείραμα 7. Σχηματισμός αερίων.

Α. Ρίξτε 3-5 σταγόνες διαλύματος ανθρακικού νατρίου και μερικές σταγόνες θειικού οξέος σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα. Τι παρατηρείται;

Β. Ρίξτε 3-5 σταγόνες διαλύματος θειούχου νατρίου και 1 σταγόνα θειικού οξέος σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα. Δώστε προσοχή στη μυρωδιά του αερίου που διαφεύγει.