Реакції обміну між розчинами електролітів. Йонно-молекулярні рівняння хімічних реакцій

 
 

§ 12. Реакції обміну між розчинами електролітів. Йонно-молекулярні рівняння хімічних реакцій

Йонно-молекулярні рівняння реакцій

Як ви вже вивчали у 8 класі, реакції обміну між солями, кислотами й основами в розчинах відбуваються за умови, що в результаті реакції:

• утворюється вода;

• випадає осад (нерозчинна у воді речовина);

• виділяється газ.

Розгляньмо, як відбуваються реакції обміну між розчинами електролітів, з позицій теорії електролітичної дисоціації. Для цього складають йонно-молекулярні рівняння: в молекулярному рівнянні реакції формули сильних електролітів замінюють формулами йонів, на які дисоціюють ці електроліти, а інші речовини (осади, гази, слабкі електроліти, оксиди тощо) — залишають у молекулярній формі.

Складемо йонно-молекулярне рівняння реакції нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом. Спочатку записуємо молекулярне рівняння цієї реакції:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

Реагенти й один із продуктів реакції — це сильні електроліти. У водному розчині вони містяться винятково у вигляді йонів, а вода на йони майже не дисоціює. Зважаючи на це, замінюємо формули сильних електролітів формулами йонів:

Такий запис називають повним йонно-молекулярним рівнянням реакції. У ньому записані всі частинки, що реально містяться в розчині. Із цього рівняння видно, що йони Cl- і Na+ у реакції не беруть участі — вони записані і в лівій, і в правій частинах рівняння, тому їх можна вилучити (скоротити):

H+ + OH- = H2O

Ми отримали скорочене йонно-молекулярне рівняння реакції. Воно показує хімічну суть цієї реакції: якщо в розчині одночасно наявні йони H+ і OH-, вони взаємодіють один з одним, утворюючи слабкий електроліт — воду.

У такий спосіб можна скласти йонно-молекулярне рівняння для будь-якої реакції в розчині. Такі рівняння відображають реальний процес, що відбувається в розчині, оскільки частина йонів не бере участі в реакції.

Реакції обміну з утворенням води

Складемо йонно-молекулярне рівняння реакції сульфатної кислоти з калій гідроксидом. Зверніть увагу, що необхідно враховувати стехіометричні коефіцієнти:

Як видно, повне йонно-молекулярне рівняння цієї реакції відрізняється від рівняння, складеного в попередньому підрозділі. Але скорочене йонно-молекулярне рівняння таке саме, як і для реакції хлоридної кислоти з натрій гідроксидом.

Обидві ці реакції є реакціями нейтралізації. Отже, хімічна суть реакцій нейтралізації полягає у сполученні йонів H+ і OH- у молекулу слабкого електроліту — води.

Розглянемо ще приклади взаємодії гідроксидів з кислотами.

Реакція між сульфатною кислотою й нерозчинним купрум(ІІ) гідроксидом:

Взаємодія між слабкою сульфідною кислотою й калій гідроксидом:

Зверніть увагу, у цих рівняннях формули слабких електролітів (Cu(OH)2та H2S) ми залишили в молекулярній формі, оскільки вони майже не дисоціюють на йони в розчині.

Реакції обміну з утворенням осаду

Розгляньмо реакцію обміну між розчинними солями:

ВаСl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl

Обидва реагенти й натрій хлорид — сильні електроліти, під час розчинення у воді вони повністю дисоціюють, а барій сульфат — нерозчинний:

Ba2+ + 2Cl-+ 2Na+ + SO2-4 = BaSO4↓ + 2Na+ + 2Cl-

Скорочене йонно-молекулярне рівняння отримуємо після вилучення однакових йонів у лівій і правій частинах:

Отже, суть процесу полягає у взаємодії йонів Барію та сульфат-іонів з утворенням осаду барій сульфату.

Якщо в разі змішування розчинів двох розчинних солей осад не утворюється, то реакція не відбувається. Наприклад, під час зливання розчинів калій хлориду й магній сульфату жодних видимих змін не спостерігається. Запишемо рівняння цієї реакції обміну:

2KCl + MgSO4 = MgCl2 + K2SO4

Усі речовини — сильні електроліти:

Бачимо, що ліва й права частини рівняння однакові, тобто утворений розчин містить усі йони, що були в розчинах реагентів.

Очевидно, що в цьому випадку ніякі йони один з одним не сполучаються, змін у розчині не відбувається. Це означає, що реакція неможлива:

Реакції обміну з виділенням газу

Газуваті речовини, що виділяються в реакціях обміну, зазвичай неелектроліти або слабкі електроліти. Тому під час складання йонно-молекулярних рівнянь їхні формули залишають у молекулярній формі.

Розглянемо реакцію натрій сульфіду з хлоридною кислотою:

Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S↑

Гідроген сульфід хоча і є кислотою, але дуже слабкою. До того ж гідроген сульфід погано розчиняється у воді, тому в разі утворення виділяється з розчину у вигляді газу, про що свідчить поява специфічного запаху сірководню — запаху тухлих яєць. Йонно-молекулярні рівняння цієї реакції:

2Na+ + S2- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- + H2S↑

Реакції обміну можуть відбуватися навіть за участі нерозчинних у воді солей, якщо вони утворені слабкими кислотами: карбонатів, сульфітів і деяких сульфідів. Це можливо тому, що сильна кислота витісняє слабку з її солі, навіть із осаду.

Складемо рівняння взаємодії кальцій карбонату з хлоридною кислотою:

В усіх розглянутих випадках у результаті реакції обміну деякі йони сполучаються між собою, при цьому утворюються неелектроліти (гази) та слабкі електроліти (вода або нерозчинні речовини).

Реакції йонного обміну в розчинах відбуваються, якщо в результаті реакції утворюється слабкий електроліт або неелектроліт.

Відтворення молекулярних рівнянь за скороченим йонно-молекулярним рівнянням

Часто трапляються випадки, коли нам відоме тільки скорочене йонно-молекулярне рівняння, а необхідно визначити реагенти й скласти рівняння реакції в молекулярній формі.

Наприклад, нам необхідно здійснити хімічну реакцію, якій відповідає таке скорочене йонно-молекулярне рівняння:

S2-+ 2H+ = H2S↑

Для відтворення молекулярного рівняння необхідно пригадати речовини, під час дисоціації яких утворюються йони з наведеного скороченого рівняння. Сульфід-іони S2- утворюються під час дисоціації розчинних сульфідів: Na2S, K2S та BaS.

Другий реагент має дисоціювати з утворенням йонів H+. Цій умові відповідає будь-яка сильна кислота. Отже, одним із варіантів молекулярного рівняння є:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S↑

Звісно, що це не єдиний можливий варіант. Тому одному скороченому йонно-молекулярному рівнянню може відповідати декілька молекулярних. Таке вміння визначати реагенти стане вам у пригоді під час проведення лабораторних експериментів.

Реакції йонного обміну в розчинах відбуваються до кінця в бік зв'язування йонів, коли один із продуктів реакції виводиться з реакційного середовища. Розгляньмо реакцію між розчинами натрій хлориду й сульфатною кислотою:

2NaCl + H2SO4 ≠ Na2SO4 + 2HCl

Оскільки всі реагенти й продукти реакції добре розчинні та є сильними електролітами, то в розведених розчинах ця реакція не відбуватиметься. Але якщо реакцію проводити в умовах нестачі розчинника, тобто натрій хлорид узяти не у вигляді розчину, а в сухому, і сульфатну кислоту взяти у вигляді концентрованого розчину, то реакція можлива. Гідроген хлорид, хоча й добре розчиняється у воді, але обмежено:

NaCl(крист.) + Н2SO4(конц.) = NaHSO4 + HCl↑

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.