H2O rozkłada się na jony. Jak pisać równania jonowe. Jak zamienić równanie molekularne w pełne równanie jonowe

Temat: Wiązanie chemiczne. Dysocjacja elektrolityczna

Lekcja: Pisanie równań reakcji wymiany jonowej

Utwórzmy równanie reakcji wodorotlenku żelaza (III) i kwasu azotowego.

Fe(OH) 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

(Wodorotlenek żelaza (III) jest nierozpuszczalną zasadą, dlatego nie jest poddawany. Woda jest substancją słabo zdysocjowaną, praktycznie nie ulega dysocjacji na jony w roztworze.)

Fe(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Fe 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

Przekreśl tę samą liczbę anionów azotanowych po lewej i prawej stronie i zapisz skrócone równanie jonowe:

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

Reakcja ta przebiega do końca, ponieważ powstaje lekko dysocjująca substancja – woda.

Napiszmy równanie reakcji węglanu sodu i azotanu magnezu.

Na 2 CO 3 + Mg(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Zapiszmy to równanie w postaci jonowej:

(Węglan magnezu jest nierozpuszczalny w wodzie i dlatego nie rozkłada się na jony.)

2Na + + CO 3 2- + Mg 2+ + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + MgCO 3 ↓

Przekreślmy tę samą liczbę anionów azotanowych i kationów sodu po lewej i prawej stronie i napiszmy skrócone równanie jonowe:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Reakcja ta przebiega do końca, ponieważ tworzy się osad - węglan magnezu.

Napiszmy równanie reakcji węglanu sodu z kwasem azotowym.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Dwutlenek węgla i woda są produktami rozkładu powstałego słabego kwasu węglowego.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + CO 2 + H 2 O

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

Reakcja ta przebiega do końca, ponieważ W rezultacie uwalnia się gaz i tworzy się woda.

Utwórzmy dwa równania reakcji molekularnych, które odpowiadają następującemu skróconemu równaniu jonowemu: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Skrócone równanie jonowe pokazuje istotę reakcji wymiany jonowej. W tym przypadku możemy powiedzieć, że aby otrzymać węglan wapnia, konieczne jest, aby w składzie pierwszej substancji znajdowały się kationy wapnia, a w składzie drugiej - aniony węglanowe. Utwórzmy równania molekularne dla reakcji spełniających ten warunek:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Orzhekovsky P.A. Chemia: klasa 9: podręcznik. dla edukacji ogólnej ustanowienie / PA Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovsky P.A. Chemia: klasa 9: edukacja ogólna. ustanowienie / PA Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Szałaszowa. - M.: Astrel, 2013. (§9)

3. Rudzitis G.E. Chemia: nieorganiczna. chemia. Organ. chemia: podręcznik. dla 9 klasy. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldmana. - M.: Edukacja, OJSC „Podręczniki moskiewskie”, 2009.

4. Chomczenko I.D. Zbiór problemów i ćwiczeń z chemii dla szkoły średniej. - M .: RIA „Nowa fala”: wydawca Umerenkov, 2008.

5. Encyklopedia dla dzieci. Tom 17. Chemia / Rozdział. wyd. VA Wołodin, wed. naukowy wyd. I.Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Dodatkowe zasoby internetowe

1. Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych (doświadczenia wideo na ten temat): ().

2. Wersja elektroniczna magazyn „Chemia i Życie”: ().

Praca domowa

1. W tabeli zaznacz znakiem plus pary substancji, pomiędzy którymi zachodzą reakcje wymiany jonowej i przejdź do zakończenia. Zapisz równania reakcji w postaci molekularnej, pełnej i zredukowanej.

Substancje reagujące	K2 WSPÓŁ3	AgNO3	FeCl3	HNO3

CuCl2

2. s. 67 nr 10,13 z podręcznika P.A. Orzhekovsky „Chemia: 9 klasa” / P.A. Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Szałaszowa. - M.: Astrel, 2013.

Reakcje wymiany jonowej to reakcje w roztworach wodnych pomiędzy elektrolitami, które zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia tworzących je pierwiastków.

Warunek konieczny Reakcja pomiędzy elektrolitami (solami, kwasami i zasadami) polega na powstaniu lekko dysocjującej substancji (woda, słaby kwas, wodorotlenek amonu), osadu lub gazu.

Rozważmy reakcję, w wyniku której powstaje woda. Takie reakcje obejmują wszystkie reakcje pomiędzy dowolnym kwasem i dowolną zasadą. Na przykład reakcja kwasu azotowego z wodorotlenkiem potasu:

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

Materiały wyjściowe, tj. kwas azotowy i wodorotlenek potasu, a także jeden z jego produktów, czyli azotan potasu, są mocnymi elektrolitami, tj. w roztworze wodnym występują prawie wyłącznie w postaci jonów. Powstała woda należy do słabych elektrolitów, tj. praktycznie nie rozpada się na jony. Zatem powyższe równanie można przepisać dokładniej, wskazując rzeczywisty stan substancji w roztworze wodnym, tj. w postaci jonów:

H. + + NO 3 – + K + + OH – = K + + NO 3 – + H. 2 O (2)

Jak widać z równania (2), zarówno przed, jak i po reakcji, w roztworze obecne są jony NO 3 - i K +. Innymi słowy, zasadniczo jony azotanowe i jony potasu w ogóle nie brały udziału w reakcji. Reakcja nastąpiła jedynie w wyniku połączenia cząstek H + i OH - w cząsteczki wody. Zatem, wykonując algebraiczną redukcję identycznych jonów w równaniu (2):

H. + + NIE 3 – + K + + OH – = K + + NIE 3 – + H. 2 O

dostaniemy:

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

Nazywa się równania postaci (3). skrócone równania jonowe, typ (2) - pełne równania jonowe i wpisz (1) - równania reakcji molekularnych.

W rzeczywistości równanie jonowe reakcji maksymalnie oddaje jej istotę, a dokładnie to, co umożliwia jej wystąpienie. Należy zauważyć, że jednemu skróconemu równaniu jonowemu może odpowiadać wiele różnych reakcji. Rzeczywiście, jeśli weźmiemy na przykład nie kwas azotowy, ale kwas solny i zamiast wodorotlenku potasu użyjemy, powiedzmy, wodorotlenku baru, otrzymamy następujące równanie molekularne reakcji:

2HCl+ Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O

Kwas solny, wodorotlenek baru i chlorek baru są mocnymi elektrolitami, to znaczy występują w roztworze głównie w postaci jonów. Woda, jak omówiono powyżej, jest słabym elektrolitem, to znaczy występuje w roztworze prawie wyłącznie w postaci cząsteczek. Zatem, pełne równanie jonowe Ta reakcja będzie wyglądać następująco:

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

Anulujmy te same jony po lewej i prawej stronie i otrzymajmy:

2H + + 2OH - = 2H 2O

Dzieląc lewą i prawą stronę przez 2, otrzymujemy:

H + + OH - = H 2 O,

Otrzymane skrócone równanie jonowe całkowicie pokrywa się ze skróconym równaniem jonowym oddziaływania kwasu azotowego i wodorotlenku potasu.

Układając równania jonowe w postaci jonów, zapisuj tylko wzory:

1) mocne kwasy (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (listę mocnych kwasów trzeba poznać!)

2) mocne zasady (wodorotlenki metali alkalicznych (ALM) i metali ziem alkalicznych (ALM))

3) rozpuszczalne sole

Formuły są zapisane w formie molekularnej:

1) Woda H 2 O

2) Słabe kwasy (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (i inne, prawie wszystkie organiczne)).

3) Słabe zasady (NH 4OH i prawie wszystkie wodorotlenki metali z wyjątkiem metali alkalicznych i metali alkalicznych.

4) Sole słabo rozpuszczalne (↓) („M” lub „H” w tabeli rozpuszczalności).

5) Tlenki (i inne substancje niebędące elektrolitami).

Spróbujmy zapisać równanie pomiędzy wodorotlenkiem żelaza (III) i kwasem siarkowym. W formie molekularnej równanie ich interakcji zapisuje się w następujący sposób:

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

Wodorotlenek żelaza (III) odpowiada oznaczeniu „H” w tabeli rozpuszczalności, co mówi nam o jego nierozpuszczalności, tj. w równaniu jonowym musi być zapisany w całości, tj. jako Fe(OH)3. Kwas siarkowy jest rozpuszczalny i należy do mocnych elektrolitów, to znaczy występuje w roztworze głównie w stanie zdysocjowanym. Siarczan żelaza(III), podobnie jak prawie wszystkie inne sole, jest mocnym elektrolitem, a ponieważ jest rozpuszczalny w wodzie, w równaniu jonowym należy go zapisać jako jon. Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe, otrzymujemy pełne równanie jonowe o następującej postaci:

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

Redukując jony siarczanowe po lewej i prawej stronie, otrzymujemy:

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

Dzieląc obie strony równania przez 2 otrzymujemy skrócone równanie jonowe:

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

Przyjrzyjmy się teraz reakcji wymiany jonowej, w wyniku której powstaje osad. Na przykład oddziaływanie dwóch rozpuszczalnych soli:

Wszystkie trzy sole – węglan sodu, chlorek wapnia, chlorek sodu i węglan wapnia (tak, to też) – są mocnymi elektrolitami i wszystkie oprócz węglanu wapnia są rozpuszczalne w wodzie, tj. biorą udział w tej reakcji w postaci jonów:

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

Anulując te same jony po lewej i prawej stronie tego równania, otrzymujemy skrócone równanie jonowe:

CO 3 2- + Ca 2+ = CaCO 3 ↓

Ostatnie równanie odzwierciedla przyczynę interakcji roztworów węglanu sodu i chlorku wapnia. Jony wapnia i jony węglanowe łączą się w obojętne cząsteczki węglanu wapnia, które po połączeniu ze sobą dają drobne kryształy osadu CaCO 3 o strukturze jonowej.

Ważna uwaga zdanie jednolitego egzaminu państwowego w chemii

Aby reakcja soli 1 z solą 2 mogła przebiegać, poza podstawowymi wymaganiami dotyczącymi zachodzenia reakcji jonowych (gaz, osad lub woda w produktach reakcji), reakcje takie obwarowane są jeszcze jednym wymogiem – sole wyjściowe muszą być rozpuszczalne . Czyli np.

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2

reakcja nie przebiega, chociaż FeS mógłby potencjalnie wytrącić się osad, ponieważ nierozpuszczalny. Powodem, dla którego reakcja nie przebiega, jest nierozpuszczalność jednej z soli wyjściowych (CuS).

Ale na przykład

Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 ↓+ 2NaCl

zachodzi, ponieważ węglan wapnia jest nierozpuszczalny, a sole wyjściowe są rozpuszczalne.

To samo dotyczy interakcji soli z zasadami. Oprócz podstawowych wymagań dotyczących zachodzenia reakcji wymiany jonowej, aby sól mogła zareagować z zasadą, konieczna jest rozpuszczalność obu z nich. Zatem:

Cu(OH) 2 + Na 2 S – nie przecieka,

ponieważ Cu(OH)2 jest nierozpuszczalny, chociaż potencjalnym produktem CuS byłby osad.

Ale reakcja między NaOH i Cu(NO 3) 2 przebiega, więc obie substancje wyjściowe są rozpuszczalne i dają osad Cu(OH) 2:

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

Uwaga! W żadnym wypadku nie należy rozszerzać wymagania dotyczącego rozpuszczalności substancji wyjściowych poza reakcje sól1 + sól2 i sól + zasada.

Na przykład w przypadku kwasów wymóg ten nie jest konieczny. W szczególności wszystkie rozpuszczalne kwasy dobrze reagują ze wszystkimi węglanami, w tym z nierozpuszczalnymi.

Innymi słowy:

1) Sól1 + sól2 - reakcja zachodzi, jeśli pierwotne sole są rozpuszczalne, ale w produktach występuje osad

2) Sól + wodorotlenek metalu - reakcja zachodzi, jeśli substancje wyjściowe są rozpuszczalne, a w produktach występuje osad lub wodorotlenek amonu.

Rozważmy trzeci warunek wystąpienia reakcji wymiany jonowej - tworzenie się gazu. Ściśle mówiąc, tylko w wyniku wymiany jonowej powstawanie gazu jest możliwe tylko w rzadkich przypadkach, na przykład podczas tworzenia się gazowego siarkowodoru:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

W większości pozostałych przypadków gaz powstaje w wyniku rozkładu jednego z produktów reakcji wymiany jonowej. Na przykład w ramach ujednoliconego badania państwowego musisz mieć pewność, że wraz z tworzeniem się gazu z powodu niestabilności rozkładają się produkty takie jak H 2 CO 3, NH 4 OH i H 2 SO 3:

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

NH4OH = H2O + NH3

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

Innymi słowy, jeśli w wyniku wymiany jonowej powstaje kwas węglowy, wodorotlenek amonu lub kwas siarkawy, reakcja wymiany jonowej przebiega w wyniku utworzenia produktu gazowego:

Zapiszmy równania jonowe dla wszystkich powyższych reakcji prowadzących do powstania gazów. 1) Dla reakcji:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Siarczek potasu i bromek potasu zostaną zapisane w formie jonowej, ponieważ są rozpuszczalnymi solami, a także kwasem bromowodorowym, ponieważ odnosi się do mocnych kwasów. Siarkowodór, będący słabo rozpuszczalnym gazem, który słabo dysocjuje na jony, zostanie zapisany w postaci molekularnej:

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

Redukując identyczne jony otrzymujemy:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Dla równania:

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

W formie jonowej Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 zostaną zapisane jako dobrze rozpuszczalne sole, a H 2 SO 4 jako mocny kwas. Woda jest substancją słabo dysocjującą, a CO 2 wcale nie jest elektrolitem, dlatego ich wzory zostaną zapisane w formie molekularnej:

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) dla równania:

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

Cząsteczki wody i amoniaku zostaną zapisane w całości, a NH 4 NO 3, KNO 3 i KOH zostaną zapisane w formie jonowej, ponieważ wszystkie azotany są solami dobrze rozpuszczalnymi, a KOH jest wodorotlenkiem metalu alkalicznego, tj. mocna baza:

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

NH 4 + + OH - = H 2 O + NH 3

Dla równania:

Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2

Pełne i skrócone równanie będzie wyglądać następująco:

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

Instrukcje

Zanim zaczniesz równania jonowe, musisz zrozumieć pewne zasady. Substancje nierozpuszczalne w wodzie, gazowe i słabo dysocjujące (na przykład woda) nie rozpadają się na jony, co oznacza zapisanie ich w postaci molekularnej. Dotyczy to również słabych elektrolitów, takich jak H2S, H2CO3, H2SO3, NH4OH. Rozpuszczalność związków można określić na podstawie tabeli rozpuszczalności, która jest zatwierdzonym materiałem odniesienia dla wszystkich rodzajów kontroli. Wskazane są tam również wszystkie ładunki właściwe kationom i anionom. Aby w pełni wykonać zadanie, musisz napisać skrócone równania molekularne, pełne i jonowe.

Przykład nr 1. Reakcja zobojętniania kwasu siarkowego i wodorotlenku potasu, rozważ ją z punktu widzenia ED (teoria dysocjacji elektrolitycznej). Najpierw zapisz równanie reakcji w formie molekularnej i .H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O Przeanalizuj powstałe substancje pod kątem ich rozpuszczalności i dysocjacji. Wszystkie związki są rozpuszczalne w wodzie, co oznacza, że są jonami. Jedynym wyjątkiem jest woda, która nie rozpada się na jony i dlatego pozostaje w formie molekularnej. Napisz pełne równanie jonowe, znajdź te same jony po lewej i prawej stronie oraz . Aby anulować identyczne jony, przekreśl je.2H+ +SO4 2- +2K+ +2OH- = 2K+ +SO4 2- + 2H2O Wynikiem jest równanie skrótu jonowego:2H+ +2OH- = 2H2OC Współczynniki w postaci dwójek można również skracać: H+ +OH- = H2O

Przykład nr 2. Napisz reakcję wymiany pomiędzy chlorkiem miedzi i wodorotlenkiem sodu, rozważ ją z punktu widzenia TED. Zapisz równanie reakcji w postaci molekularnej i przypisz współczynniki. W rezultacie powstały wodorotlenek miedzi utworzył niebieski osad. CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH) 2↓ + 2NaCl Przeanalizuj wszystkie substancje pod kątem ich rozpuszczalności w wodzie - wszystko jest rozpuszczalne z wyjątkiem wodorotlenku miedzi, który nie dysocjuje na jony. Zapisz całe równanie jonowe, podkreśl i skróć identyczne jony: Cu2+ +2Cl- + 2Na+ +2OH- = Cu(OH) 2↓+2Na+ +2Cl- Pozostaje skrócone równanie jonowe: Cu2+ +2OH- = Cu(OH) 2 ↓

Przykład nr 3. Napisz reakcję wymiany między węglanem sodu a kwas chlorowodorowy, rozważ to z punktu widzenia TED. Zapisz równanie reakcji w postaci molekularnej i przypisz współczynniki. W wyniku reakcji powstaje chlorek sodu i wydziela się gazowy CO2 (dwutlenek węgla lub tlenek węgla (IV)). Powstaje w wyniku rozkładu słabego kwasu węglowego, który rozkłada się na tlenek i wodę. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2+H2O Przeanalizuj wszystkie substancje pod kątem ich rozpuszczalności w wodzie i dysocjacji. Dwutlenek węgla opuszcza układ w postaci związku gazowego, woda jest substancją słabo dysocjującą. Wszystkie inne substancje rozpadają się na jony. Zapisz całe równanie jonowe, podkreśl i skróć identyczne jony: 2Na+ +CO3 2- +2H+ +2Cl- =2Na+ +2Cl- +CO2+H2O Pozostaje skrócone równanie jonowe: CO3 2- +2H+ =CO2+H2O

Definicja

Reakcje zachodzące pomiędzy jonami w roztworach elektrolitów nazywane są reakcjami reakcje wymiany jonowej(RIO).

Podczas RIO nie następuje zmiana stopni utlenienia pierwiastków, więc RIO nie jest redoks.

Kryterium nieodwracalności reakcji wymiany jonowej jest powstawanie słabego elektrolitu.

Reguła Berthollet’a

Reakcje wymiany jonowej przebiegają niemal nieodwracalnie, jeśli jeden z powstałych produktów reakcji „opuści” sferę reakcyjną w postaci:

gaz,
projekt
lub słabo dysocjujący elektrolit (na przykład woda).

Jeżeli w roztworze nie ma jonów tworzących słaby elektrolit, reakcja jest odwracalna i w tym przypadku nie zapisuje się jej równania, stawiając znak „$\ne$”

Do zapisu równań jonowych stosuje się molekularne (1), w pełni jonowe (2) i krótkie jonowe formy równań (3,4):

$2KOH + H_2SO_4 = K_2SO_4 + 2H_2O \hspace(3cm) (1)$

$2K^+ +2OH^- + 2H^+ + SO_4^(2-) = 2K^+ + SO_4^(2-) +2H_2O \hspace(0,2cm) (2)$

$2OH^- + 2H^+ = 2H_2O \hspace(5cm) (3)$

$OH^- + H^+ = H_2O \hspace(5,5cm) (4)$

Należy pamiętać, że w W krótkim równaniu jonowym współczynniki powinny być minimalne. Dlatego w równaniu (3) wszystkie współczynniki zmniejsza się o 2, a powstałe równanie (4) uważa się za krótkie równanie jonowe.

Tworząc RIO należy o tym pamiętać

woda, metale, tlenki, gazy, opady nie rozpadają się na jony i są zapisane we wszystkich równaniach w formie molekularnej;
$H_2SO_3$, $H_2CO_3$, $NH_4OH$, $AgOH$ są niestabilne i rozkładają się niemal natychmiast po utworzeniu:
$H_2SO_3 = H_2O + SO_2 \uparrow$
$H_2CO_3 = H_2O + CO_2 \uparrow$
$NH_4OH = H_2O + NH_3 \uparrow$
$2AgOH = Ag_2O \downarrow + H_2O$

Algorytm komponowania reakcji wymiany jonowej

Zapisz równanie molekularne i przypisz współczynniki. Podczas nagrywania wzory chemiczne produktów reakcji, należy pamiętać, że suma ładunków w cząsteczce musi być równa zeru.
Sporządza się pełne równanie jonowe, które uwzględnia wynik dysocjacji zarówno substancji wyjściowych, jak i produktów reakcji wymiany. Wszystkie związki rozpuszczalne są rejestrowane w postaci jonów (oznaczone w tabeli rozpuszczalności literą „P” (wysoce rozpuszczalny w wodzie), z wyjątkiem wodorotlenku wapnia). Wzory substancji nierozpuszczalnych, gazów, tlenków i wody zapisywane są w formie molekularnej. Rachunkowość całkowity współczynnik reakcji, dla którego dodajemy wszystkie współczynniki po prawej i lewej stronie równania.
Aby otrzymać skróconą postać jonową równania, podaje się podobne, to znaczy identyczne jony skraca się przed i po znaku równości w równaniu. Współczynniki muszą być minimalne, a sumy ładunków po lewej i prawej stronie równania muszą być takie same. Współczynnik całkowity oblicza się w formie skróconej (podobnie jak w formie pełnej).
Skrócona jonowa forma równania odzwierciedla istota reakcji chemicznej, która miała miejsce.

Oddziaływanie zasadowych tlenków z kwasami. Zapisz molekularne, krótkie i pełne równania jonowe oddziaływania tlenku wapnia i kwasu solnego. Oblicz współczynniki całkowite w formie pełnej i skróconej.

Rozwiązanie

1. Równanie molekularne:

$CaO + 2HCl = CaCl_2 + H_2O$

2. Pełne równanie jonowe:

$CaO + 2H^+ + \underline(2Cl^-) = Ca^(2+) + \underline(2Cl^-) + H_2O$

Suma współczynników wynosi (1+2+2+1+2+1)=9.

3. Skrócone równanie jonowe:

$CaO + 2H^+ = Ca^(2+) + H_2O$

Całkowity współczynnik wynosi (1+2+1+1)=5.

4. Krótkie równanie jonowe pokazuje, że gdy tlenek wapnia reaguje z mocnymi kwasami ($H^+$), reakcja jest prawie nieodwracalna, w wyniku czego powstaje rozpuszczalna sól wapnia i lekko dysocjująca substancja (woda)

Oddziaływanie soli z kwasami. Zapisz molekularne, krótkie i pełne równania jonowe oddziaływania węglanu potasu i kwasu azotowego. Oblicz współczynniki całkowite w formie pełnej i skróconej.

Rozwiązanie

1. Równanie molekularne:

$K_2CO_3 + 2HNO_3 = 2KNO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$

2. Pełne równanie jonowe:

$\underline(2K^+) + CO_3^(2-) + 2H^+ + \underline(2NO_3^-) = \underline(2K^+) + \underline(2NO_3^-) + CO_2\uparrow + H_2O$

Suma współczynników wynosi (2+1+2+2+2+2+1+1)=13.

3. Krótkie równanie jonowe:

$ CO_3^(2-) + 2H^+ = CO_2\uparrow + H_2O$

Suma współczynników wynosi (1+2+1+1)=5.

4. Krótkie równanie jonowe pokazuje, że gdy rozpuszczalne węglany (metale alkaliczne) oddziałują z mocnymi kwasami ($H^+$), reakcja jest prawie nieodwracalna, w wyniku czego zawsze powstaje dwutlenek węgla ($CO_2\uparrow$) i substancja słabo dysocjująca (woda)

Dość często uczniowie i studenci muszą komponować tzw. równania reakcji jonowych. W szczególności zadanie 31, zaproponowane na Unified State Exam in Chemistry, poświęcone jest temu tematowi. W tym artykule szczegółowo omówimy algorytm pisania krótkich i pełnych równań jonowych oraz przeanalizujemy wiele przykładów o różnym stopniu złożoności.

Dlaczego potrzebne są równania jonowe?

Przypomnę, że gdy w wodzie (i nie tylko!) rozpuszcza się wiele substancji, następuje proces dysocjacji – substancje rozpadają się na jony. Na przykład cząsteczki HCl w środowisku wodnym dysocjują na kationy wodoru (H +, a dokładniej H 3 O +) i aniony chloru (Cl -). Bromek sodu (NaBr) występuje w roztworze wodnym nie w postaci cząsteczek, ale w postaci uwodnionych jonów Na + i Br - (nawiasem mówiąc, stały bromek sodu zawiera również jony).

Pisząc równania „zwykłe” (molekularne) nie bierzemy pod uwagę, że reagują nie cząsteczki, ale jony. Oto na przykład jak wygląda równanie reakcji kwasu solnego i wodorotlenku sodu:

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

Oczywiście ten diagram nie opisuje procesu całkowicie poprawnie. Jak już powiedzieliśmy, w roztworze wodnym praktycznie nie ma cząsteczek HCl, ale są jony H + i Cl -. To samo dotyczy NaOH. Bardziej poprawne byłoby napisanie co następuje:

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

To jest to pełne równanie jonowe. Zamiast „wirtualnych” cząsteczek widzimy cząsteczki, które faktycznie są obecne w roztworze (kationy i aniony). Nie będziemy rozwodzić się nad pytaniem, dlaczego napisaliśmy H 2 O w formie molekularnej. Zostanie to wyjaśnione nieco później. Jak widać, nie ma nic skomplikowanego: zastąpiliśmy cząsteczki jonami, które powstają podczas ich dysocjacji.

Jednak nawet pełne równanie jonowe nie jest idealne. Rzeczywiście, przyjrzyj się bliżej: zarówno lewa, jak i prawa strona równania (2) zawierają te same cząstki - kationy Na + i Cl - aniony. Jony te nie zmieniają się podczas reakcji. Dlaczego więc są w ogóle potrzebne? Usuńmy je i zdobądźmy Krótkie równanie jonowe:

H + + OH - = H 2 O. (3)

Jak widać wszystko sprowadza się do oddziaływania jonów H+ i OH - z powstawaniem wody (reakcja neutralizacji).

Wszystkie kompletne i krótkie równania jonowe są spisane. Gdybyśmy rozwiązali zadanie 31 na egzaminie Unified State Exam z chemii, otrzymalibyśmy za to maksymalną liczbę punktów – 2 punkty.

A więc jeszcze raz o terminologii:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - równanie molekularne („zwykłe” równanie, schematycznie odzwierciedlające istotę reakcji);
H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - pełne równanie jonowe (widoczne są rzeczywiste cząstki w roztworze);
H + + OH - = H 2 O - krótkie równanie jonowe (usunęliśmy wszystkie „śmieci” - cząstki nie biorące udziału w procesie).

Algorytm zapisu równań jonowych

Utwórzmy równanie molekularne reakcji.
Wszystkie cząstki, które w roztworze dysocjują w zauważalnym stopniu, są zapisane w postaci jonów; substancje, które nie są podatne na dysocjację, pozostają „w postaci cząsteczek”.
Z obu części równania usuwamy tzw. jony obserwatora, czyli cząstki nie biorące udziału w procesie.
Sprawdzamy współczynniki i otrzymujemy ostateczną odpowiedź - krótkie równanie jonowe.

Przykład 1. Napisz pełne i krótkie równania jonowe opisujące oddziaływanie wodnych roztworów chlorku baru i siarczanu sodu.

Rozwiązanie. Będziemy działać zgodnie z zaproponowanym algorytmem. Stwórzmy najpierw równanie molekularne. Chlorek baru i siarczan sodu to dwie sole. Spójrzmy na sekcję podręcznika „Właściwości związków nieorganicznych”. Widzimy, że sole mogą oddziaływać ze sobą, jeśli podczas reakcji wytrąci się osad. Sprawdźmy:

Ćwiczenie 2. Uzupełnij równania następujących reakcji:

KOH + H2SO4 =
H3PO4 + Na2O=
Ba(OH)2 + CO2 =
NaOH + CuBr2 =
K 2 S + Hg(NO 3) 2 =
Zn + FeCl2 =

Ćwiczenie 3. Napisz równania molekularne reakcji (w roztworze wodnym) pomiędzy: a) węglanem sodu i kwasem azotowym, b) chlorkiem niklu(II) i wodorotlenkiem sodu, c) kwasem fosforowym i wodorotlenkiem wapnia, d) azotanem srebra i chlorkiem potasu, e ) tlenek fosforu (V) i wodorotlenek potasu.

Mam szczerą nadzieję, że wykonanie tych trzech zadań nie sprawi Państwu żadnych problemów. Jeśli tak nie jest, musisz wrócić do tematu" Właściwości chemiczne główne klasy związków nieorganicznych”.

Jak zamienić równanie molekularne w pełne równanie jonowe

Zaczyna się zabawa. Musimy zrozumieć, które substancje należy zapisać jako jony, a które pozostawić w „formie molekularnej”. Będziesz musiał pamiętać o następujących kwestiach.

W postaci jonów napisz:

sole rozpuszczalne (podkreślam, tylko sole dobrze rozpuszczalne w wodzie);
zasady (przypomnę, że zasady to zasady rozpuszczalne w wodzie, ale nie NH 4 OH);
mocne kwasy (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...).

Jak widać, zapamiętanie tej listy wcale nie jest trudne: obejmuje mocne kwasy i zasady oraz wszystkie rozpuszczalne sole. Nawiasem mówiąc, szczególnie czujnym młodym chemikom, których może oburzyć fakt, że na tej liście nie znajdują się mocne elektrolity (nierozpuszczalne sole), mogę powiedzieć, co następuje: NIEumieszczenie na tej liście soli nierozpuszczalnych wcale nie zaprzecza fakt, że są to mocne elektrolity.

Wszystkie inne substancje muszą być obecne w równaniach jonowych w postaci cząsteczek. Ci wymagający czytelnicy, którym nie zadowala niejasne określenie „wszystkie inne substancje” i którzy na wzór bohatera słynnego filmu domagają się „upublicznienia pełna lista„Podaję następującą informację.

W postaci cząsteczek napisz:

wszystkie nierozpuszczalne sole;
wszystkie słabe zasady (w tym nierozpuszczalne wodorotlenki, NH 4OH i podobne substancje);
wszystkie słabe kwasy (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, prawie wszystkie kwasy organiczne...);
ogólnie wszystkie słabe elektrolity (łącznie z wodą!!!);
tlenki (wszystkie rodzaje);
wszystkie związki gazowe (w szczególności H 2, CO 2, SO 2, H 2 S, CO);
substancje proste (metale i niemetale);
prawie wszystkie związki organiczne (z wyjątkiem rozpuszczalnych w wodzie soli kwasów organicznych).

Uff, wygląda na to, że o niczym nie zapomniałem! Chociaż moim zdaniem łatwiej jest zapamiętać listę nr 1. Z fundamentalnie ważnych rzeczy z listy nr 2 jeszcze raz wspomnę o wodzie.

Poćwiczmy!

Przykład 2. Napisz pełne równanie jonowe opisujące oddziaływanie wodorotlenku miedzi(II) i kwasu solnego.

Rozwiązanie. Zacznijmy oczywiście od równania molekularnego. Wodorotlenek miedzi(II) jest nierozpuszczalną zasadą. Wszystkie nierozpuszczalne zasady reagują z mocnymi kwasami, tworząc sól i wodę:

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

Zastanówmy się teraz, które substancje należy zapisać jako jony, a które jako cząsteczki. Powyższe listy nam w tym pomogą. Wodorotlenek miedzi(II) jest nierozpuszczalną zasadą (patrz tabela rozpuszczalności) i słabym elektrolitem. Nierozpuszczalne zasady są zapisane w formie molekularnej. HCl jest mocnym kwasem, w roztworze prawie całkowicie dysocjuje na jony. CuCl2 jest rozpuszczalną solą. Zapisujemy to w formie jonowej. Woda - tylko w postaci cząsteczek! Otrzymujemy pełne równanie jonowe:

Cu(OH) 2 + 2H + + 2Cl - = Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2O.

Przykład 3. Napisz pełne równanie jonowe reakcji dwutlenku węgla z wodnym roztworem NaOH.

Rozwiązanie. Dwutlenek węgla jest typowym tlenkiem kwasowym, NaOH jest zasadą. Kiedy tlenki kwasowe oddziałują z wodnymi roztworami zasad, powstaje sól i woda. Utwórzmy równanie molekularne reakcji (przy okazji nie zapomnij o współczynnikach):

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O.

CO 2 - tlenek, związek gazowy; zachowując kształt molekularny. NaOH – mocna zasada (alkaliczna); Zapisujemy to w postaci jonów. Na2CO3 - sól rozpuszczalna; piszemy w postaci jonów. Woda jest słabym elektrolitem i praktycznie nie ulega dysocjacji; pozostawić w formie molekularnej. Otrzymujemy co następuje:

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

Przykład 4. Siarczek sodu w roztworze wodnym reaguje z chlorkiem cynku, tworząc osad. Napisz pełne równanie jonowe tej reakcji.

Rozwiązanie. Siarczek sodu i chlorek cynku są solami. Kiedy te sole oddziałują, wytrąca się osad siarczku cynku:

Na2S + ZnCl2 = ZnS↓ + 2NaCl.

Zaraz napiszę całe równanie jonowe, a Ty sam je przeanalizujesz:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .

Oferuję Ci kilka zadań dot niezależna praca i mały test.

Ćwiczenie 4. Napisz równania molekularne i pełne równania jonowe dla następujących reakcji:

NaOH + HNO3 =
H2SO4 + MgO =
Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
CoBr2 + Ca(OH)2 =

Ćwiczenie 5. Napisz pełne równania jonowe opisujące oddziaływanie: a) tlenku azotu (V) z wodnym roztworem wodorotlenku baru, b) roztworu wodorotlenku cezu z kwasem jodowodorowym, c) wodnych roztworów siarczanu miedzi i siarczku potasu, d) wodorotlenku wapnia i wodny roztwór azotanu żelaza (III).