Cum se rezolvă ecuațiile reacțiilor ionice. Exemple de alcătuire a ecuațiilor ion-moleculare. Întrebări și sarcini

Destul de des, școlari și elevi trebuie să compună așa-numitul. ecuații ale reacțiilor ionice. În special, sarcina 31, propusă la Examenul Unificat de Stat în Chimie, este dedicată acestui subiect. În acest articol vom discuta în detaliu algoritmul de scriere a ecuațiilor ionice scurte și complete și vom analiza multe exemple de diferite niveluri de complexitate.

De ce sunt necesare ecuații ionice?

Permiteți-mi să vă reamintesc că atunci când multe substanțe sunt dizolvate în apă (și nu numai în apă!), are loc un proces de disociere - substanțele se descompun în ioni. De exemplu, moleculele de HCI dintr-un mediu apos se disociază în cationi de hidrogen (H +, mai precis, H 3 O +) și anioni de clor (Cl -). Bromura de sodiu (NaBr) se găsește într-o soluție apoasă nu sub formă de molecule, ci sub formă de ioni de Na + și Br - hidratați (apropo, bromura de sodiu solidă conține și ioni).

Când scriem ecuații „obișnuite” (moleculare), nu ținem cont de faptul că nu moleculele reacţionează, ci ionii. Iată, de exemplu, cum arată ecuația pentru reacția dintre acidul clorhidric și hidroxidul de sodiu:

HCl + NaOH = NaCI + H2O. (1)

Desigur, această diagramă nu descrie procesul în întregime corect. După cum am spus deja, într-o soluție apoasă practic nu există molecule de HCI, dar există ioni H + și Cl -. Același lucru este valabil și cu NaOH. Ar fi mai corect să scriem următoarele:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H2O. (2)

Asta e ecuație ionică completă. În loc de molecule „virtuale”, vedem particule care sunt de fapt prezente în soluție (cationi și anioni). Nu ne vom opri asupra întrebării de ce am scris H 2 O sub formă moleculară. Acest lucru va fi explicat puțin mai târziu. După cum puteți vedea, nu este nimic complicat: am înlocuit moleculele cu ioni care se formează în timpul disocierii lor.

Cu toate acestea, nici măcar ecuația ionică completă nu este perfectă. Într-adevăr, aruncați o privire mai atentă: ambele părți din stânga și din dreapta ecuației (2) conțin aceleași particule - cationi Na + și anioni Cl -. Acești ioni nu se modifică în timpul reacției. Atunci de ce sunt necesare deloc? Să le eliminăm și să obținem Scurtă ecuație ionică:

H + + OH - = H2O. (3)

După cum puteți vedea, totul se reduce la interacțiunea ionilor H + și OH - cu formarea apei (reacție de neutralizare).

Toate ecuațiile ionice complete și scurte sunt scrise. Dacă am fi rezolvat problema 31 la Examenul Unificat de Stat la chimie, am fi primit punctajul maxim pentru ea - 2 puncte.

Deci, încă o dată despre terminologie:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - ecuație moleculară (ecuație „obișnuită”, reflectând schematic esența reacției);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - ecuație ionică completă (particulele reale în soluție sunt vizibile);
• H + + OH - = H 2 O - o ecuație ionică scurtă (am eliminat toate „gunoaiele” - particule care nu participă la proces).

Algoritm pentru scrierea ecuațiilor ionice

1. Să creăm o ecuație moleculară pentru reacție.
2. Toate particulele care se disociază în soluție într-o măsură vizibilă sunt scrise sub formă de ioni; substanțele care nu sunt predispuse la disociere sunt lăsate „sub formă de molecule”.
3. Înlăturăm așa-numitul din cele două părți ale ecuației. ioni observatori, adică particule care nu participă la proces.
4. Verificăm coeficienții și obținem răspunsul final - o scurtă ecuație ionică.

Exemplul 1. Scrieți ecuații ionice complete și scurte care descriu interacțiunea soluțiilor apoase de clorură de bariu și sulfat de sodiu.

Soluţie. Vom acționa în conformitate cu algoritmul propus. Să creăm mai întâi o ecuație moleculară. Clorura de bariu și sulfatul de sodiu sunt două săruri. Să ne uităm la secțiunea cărții de referință „Proprietățile compușilor anorganici”. Vedem că sărurile pot interacționa între ele dacă se formează un precipitat în timpul reacției. Sa verificam:

Exercițiul 2. Completați ecuațiile pentru următoarele reacții:

1. KOH + H2SO4 =
2. H3P04 + Na20=
3. Ba(OH)2 + CO2 =
4. NaOH + CuBr2 =
5. K2S + Hg(N03)2 =
6. Zn + FeCl2 =

Exercițiul 3. Scrieți ecuațiile moleculare pentru reacțiile (în soluție apoasă) dintre: a) carbonat de sodiu și acid azotic, b) clorură de nichel (II) și hidroxid de sodiu, c) acid fosforic și hidroxid de calciu, d) azotat de argint și clorură de potasiu, e ) oxid de fosfor (V) și hidroxid de potasiu.

Sper din tot sufletul că nu aveți probleme la îndeplinirea acestor trei sarcini. Dacă nu este cazul, trebuie să reveniți la subiectul „Proprietăți chimice ale principalelor clase de compuși anorganici”.

Cum se transformă o ecuație moleculară într-o ecuație ionică completă

Începe distracția. Trebuie să înțelegem ce substanțe trebuie scrise ca ioni și care ar trebui lăsate în „formă moleculară”. Va trebui să vă amintiți următoarele.

Sub formă de ioni scrieți:

• săruri solubile (subliniez, doar săruri foarte solubile în apă);
• alcalii (să vă reamintesc că alcaliile sunt baze solubile în apă, dar nu NH 4 OH);
• acizi tari (H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI, HClO4, HClO3, H2SeO4, ...).

După cum puteți vedea, amintirea acestei liste nu este deloc dificilă: include acizi și baze puternice și toate sărurile solubile. Apropo, pentru tinerii chimiști deosebit de vigilenți care ar putea fi revoltați de faptul că electroliții puternici (sărurile insolubile) nu sunt incluși în această listă, vă pot spune următoarele: NU includerea sărurilor insolubile în această listă nu neagă deloc faptul că sunt electroliți puternici.

Toate celelalte substanțe trebuie să fie prezente în ecuațiile ionice sub formă de molecule. Acei cititori pretențioși care nu sunt mulțumiți de termenul vag „toate celelalte substanțe” și care, urmând exemplul eroului unui film celebru, cer „să facă public lista plina„Vă dau următoarele informații.

Sub formă de molecule scrieți:

• toate sărurile insolubile;
• toate bazele slabe (inclusiv hidroxizi insolubili, NH4OH și substanțe similare);
• toți acizii slabi (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, aproape toți acizii organici...);
• în general, toți electroliții slabi (inclusiv apa!!!);
• oxizi (toate tipurile);
• toți compușii gazoși (în special, H2, CO2, SO2, H2S, CO);
• substanțe simple (metale și nemetale);
• aproape toți compușii organici (cu excepția sărurilor solubile în apă ale acizilor organici).

Pău, se pare că n-am uitat nimic! Deși este mai ușor, în opinia mea, să ne amintim lista nr. 1. Dintre lucrurile fundamental importante din lista nr. 2, voi menționa încă o dată apa.

Exemplul 2. Scrieți o ecuație ionică completă care descrie interacțiunea hidroxidului de cupru (II) și acidul clorhidric.

Soluţie. Să începem, firește, cu ecuația moleculară. Hidroxidul de cupru (II) este o bază insolubilă. Toate bazele insolubile reacţionează cu acizii puternici pentru a forma sare şi apă:

Cu(OH)2 + 2HCI = CuCl2 + 2H2O.

Acum să aflăm ce substanțe ar trebui scrise ca ioni și care ca molecule. Listele de mai sus ne vor ajuta. Hidroxidul de cupru (II) este o bază insolubilă (vezi tabelul de solubilitate), un electrolit slab. Bazele insolubile sunt scrise sub formă moleculară. HCl este un acid puternic; în soluție se disociază aproape complet în ioni. CuCl 2 este o sare solubilă. O scriem în formă ionică. Apa - doar sub forma de molecule! Obținem ecuația ionică completă:

Сu(OH)2 + 2H + + 2Cl - = Cu 2+ + 2Cl - + 2H2O.

Exemplul 3. Scrieți o ecuație ionică completă pentru reacția dioxidului de carbon cu o soluție apoasă de NaOH.

Soluţie. Dioxidul de carbon este un oxid acid tipic, NaOH este un alcalin. Când oxizii acizi interacționează cu soluțiile apoase de alcalii, se formează sare și apă. Să creăm o ecuație moleculară pentru reacție (apropo, nu uitați de coeficienți):

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O.

CO 2 - oxid, compus gazos; menținerea formei moleculare. NaOH - bază tare (alcali); O scriem sub formă de ioni. Na2CO3 - sare solubilă; scriem sub formă de ioni. Apa este un electrolit slab și practic nu se disociază; lasă în formă moleculară. Obținem următoarele:

CO2 + 2Na + + 2OH - = Na2+ + CO32- + H2O.

Exemplul 4. Sulfura de sodiu în soluție apoasă reacționează cu clorura de zinc pentru a forma un precipitat. Scrieți o ecuație ionică completă pentru această reacție.

Soluţie. Sulfura de sodiu și clorura de zinc sunt săruri. Când aceste săruri interacționează, un precipitat de sulfură de zinc precipită:

Na2S + ZnCl2 = ZnS↓ + 2NaCl.

Voi nota imediat ecuația ionică completă și o veți analiza singur:

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

Vă ofer mai multe sarcini pentru muncă independentă și un scurt test.

Exercițiul 4. Scrieți ecuațiile ionice moleculare și complete pentru următoarele reacții:

1. NaOH + HNO3 =
2. H2S04 + MgO =
3. Ca(N03)2 + Na3P04 =
4. CoBr2 + Ca(OH)2 =

Exercițiul 5. Scrieți ecuații ionice complete care descriu interacțiunea: a) oxidului de azot (V) cu o soluție apoasă de hidroxid de bariu, b) o soluție de hidroxid de cesiu cu acid iodhidric, c) soluții apoase de sulfat de cupru și sulfură de potasiu, d) hidroxid de calciu și o soluție apoasă de azotat de fier ( III).

Tip de lecție:învăţarea de materiale noi

Obiective:

educational:

pe baza conceptelor dobândite despre reacţiile de schimb şi disociere electrolitică substanțe de diferite clase pentru a forma conceptul de „reacție de schimb ionic”, consolidează conceptul de „reacție de neutralizare”; să demonstreze experimental că reacțiile din soluțiile de electroliți sunt reacții între ioni; identificați condițiile în care acestea ajung aproape de finalizare; dați idei inițiale despre reacțiile calitative; învață-i pe școlari să aplice cunoștințele despre disocierea acizilor, bazelor și sărurilor atunci când scriu ecuații ale reacțiilor ionice; învață cum să compun ecuații ionice empirice, complete și prescurtate; utilizați ecuația ionică prescurtată pentru a determina produșii de reacție.

în curs de dezvoltare:

îmbunătățirea abilităților educaționale ale școlarilor în compunerea ecuațiilor chimice și efectuarea experimentelor de laborator; continuă formarea vorbirii chimice a elevilor, gândirea creativă, regulile de comunicare științifică și capacitatea de a prezice rezultatele activităților;

educational:

cultivarea unei culturi a muncii intelectuale; un sentiment de responsabilitate, încredere în sine, exigență în sine.

Concepte de bază ale subiectului: reacții de schimb ionic, reacții ionice, ecuații ionice, ecuații ale reacțiilor moleculare (empirice), ecuații ale reacțiilor ionice complete și prescurtate, reacții de neutralizare

Metode de predare: reproductivă, parțial exploratorie

Forme de organizare a activității cognitive: frontal, grup

Mijloace de educatie:

Fișe cu lucrări de laborator, sarcini, teme. Soluții de CaCl2, AgNO3, BaCl2 și Na2SO4, K2CO3 și H2SO4, NaOH și H2SO4, CuSO4, KNO3 și NaCl, pipetă, suport pentru eprubete, eprubete curățate, fenolftaleină.

În timpul orelor

I. Moment organizatoric.Fiecărui birou i se dă o foaie de traseu cu regulile de alcătuire a ecuațiilor ionice, conform cărora lucrăm pe parcursul lecției ( vezi Atașament ):

II. Actualizarea cunoștințelor elevilor.

Ce substanțe se numesc electroliți? Ce substanțe se numesc non-electroliți? Formulați principiile de bază ale teoriei disocierii electrolitice. Ce sunt ionii? Ce substanțe și în ce condiții formează ioni? Cum se numește procesul de descompunere a unei substanțe în ioni atunci când este dizolvată în apă? În ce ioni se disociază acizii, sărurile și bazele atunci când sunt dizolvați în apă? (scheme de disociere a acizilor, bazelor, sărurilor, vezi Anexa 1) Ce tipuri de reacții chimice cunoașteți? Ce reacție se numește reacție compusă? Descompunere? Inlocuiri?

Determinați tipurile de reacții chimice (scrise pe diapozitiv):

2) Zn(OH)2=ZnO+H2O

3) Mg+H2S04=MgS04+H2

4) 2NaOH+H2SO4=Na2S04+2H2O

Ce reacții numim reacții de schimb? (diagrama generală, vezi Anexa 2) Aflați reacțiile de schimb dintre reacțiile propuse: K2CO3 + H2SO4? Mg + HCI? Na2SO4 + Ba(NO3)2? Zn(OH)2? NaOH + HCI? SO3 + MgO? Enumerați condițiile pentru apariția reacțiilor de schimb până la sfârșit (diagrama, vezi Anexa 3)

III. Stabilirea obiectivelor și motivația.
- Deci, pe baza cunoștințelor despre reacțiile de schimb și condițiile de desfășurare a acestora, precum și despre disocierea electrolitică a acizilor, sărurilor, bazelor dizolvate în apă, în lecția de astăzi trebuie să aflăm ce reacții se numesc reacții de schimb ionic și să învățăm să Compune ecuații ionice.
- Notați subiectul lecției

IV. Învățarea de materiale noi. Consolidare primară.

1) Observații de deschidere
- Fiecare proprietate chimică, prezentată de electroliții puternici în soluții, este o proprietate a ionilor în care electrolitul s-a destrămat: fie cationi, fie anioni. Între timp, reacții de schimb între electroliți în solutii apoase Obișnuiam să descriem ecuații moleculare, fără a ține cont de faptul că aceste reacții implică nu moleculele de electroliți, ci ionii în care este disociat.
- Asa de, reactii, efectuate în soluții între ioni se numesc ionic,și ecuațiile unor astfel de reacții – ecuații ionice

Reguli de bază pentru alcătuirea ecuațiilor reacțiilor ionice:

1. Formulele de disociere scăzută, substanțe gazoase și neelectroliți sunt descrise în formă moleculară.

2. Cu ajutorul semnului ( - gaz, ↓ - precipitat) marcați „calea de îndepărtare” a substanței din sfera de reacție (soluție).

3. Formulele electroliților puternici sunt scrise sub formă de ioni.

4. Pentru reacție se iau soluții de substanțe, deci chiar și substanțele puțin solubile sunt sub formă de ioni.

5. Dacă în urma unei reacții se formează o substanță ușor solubilă, atunci aceasta precipită, iar în ecuația ionică se scrie ca moleculă.

6. Suma sarcinilor ionice din partea stângă a ecuației trebuie să fie egală cu suma sarcinilor ionice din partea dreaptă.

Ecuațiile ionice pot fi complete sau abreviate.

Algoritm pentru alcătuirea ecuațiilor ionice

Să luăm în considerare mai întâi cum apar astfel de reacții în realitate folosind exemplul reacțiilor însoțite de eliberarea unui precipitat.

2) Lucrări de laborator nr. 1 „Reacții care apar la formarea de substanțe insolubile (puțin solubile)”
Echipamente și reactivi: soluții de CaCl2, AgNO3, BaCl2 și Na2SO4, pipetă, suport pentru eprubete, eprubete curățate.
a) Se adaugă câteva picături de AgNO3 într-o eprubetă cu o soluție de CaCl2 fixată într-un suport pentru eprubete.
Ce observati? Scrieți ecuația moleculară a unei reacții chimice
- Când efectuați experimente de laborator, respectați regulile de bază de siguranță
- Prin drenarea soluțiilor de CaCl2 și AgNO3 se observă formarea unui precipitat de AgCl; Ca(NO3)2 rămâne în soluție
2AgNO3 + CaCl2 = Ca(NO3)2 + 2AgCl?

Ecuație moleculară (empiric).
- Ambele săruri inițiale sunt electroliți puternici care se disociază complet în apă

Una dintre sărurile rezultate rămâne, de asemenea, disociată în soluție în ioni de Ca2+ și NO3-, dar AgCl este un compus insolubil care nu se disociază în apă, așa că îl rescriem în formă moleculară.
- Deci, ecuația reacției dintre CaCl2 și AgNO3 poate fi scrisă după cum urmează:
2Ag+ + 2NO3- + Ca2+ + 2Cl - = Ca2+ + 2NO3- + 2AgCl?

Ecuație ionică completă
- Ce s-a întâmplat când soluțiile au fost scurse? Ionii Ag+ și Cl- s-au combinat pentru a forma AgCl, care a precipitat.
- Ionii de Ca2+ și NO3- nu au participat la reacție, au rămas la fel ca înainte ca soluțiile să fie drenate, prin urmare, putem exclude desemnarea lor din partea stângă și dreaptă a ecuației ionice complete. Ce a rămas?
2Ag+ + 2Cl - = 2AgCl?
- Sau, reducând coeficienții,
Ag+ + Cl - = AgCl?

Ecuație ionică prescurtată
- Această ecuație arată că esența acestei reacții se rezumă la interacțiunea Ag+ și Cl -, în urma căreia se formează un precipitat de AgCl. În acest caz, nu contează deloc ce electroliți au conținut acești ioni înainte de reacție: o interacțiune similară poate fi observată între NaCl și AgNO3, AgNO3 și AlCl3 și așa mai departe - esența tuturor acestor reacții se va reduce la interacțiune. de Ag+ şi Cl - cu formarea de AgCl?
b) Luați în considerare reacția de schimb ionic dintre BaCl2 și Na2SO4
- Folosind tabelul de solubilitate, sugerați formulele electroliților, reacțiile dintre care se reduc la interacțiunea Ba2+ + SO4- = BaSO4?
c) soluții ale ce substanțe trebuie luate astfel încât reacția dintre Ca2+ + CO3- = CaCO3 să aibă loc în soluție
- Alcătuiți ecuații moleculare pentru reacțiile propuse, notați o ecuație ionică prescurtată care să reflecte esența acestora.
- Formarea unui compus insolubil sau ușor solubil în timpul unei reacții este utilizată pentru a detecta unul sau altul ion într-o soluție: astfel, sărurile de argint solubile sunt folosite pentru a detecta ionii Cl-, Br-, I-... -, deoarece Ag+ formează precipitate insolubile cu acești anioni și invers, sărurile solubile care conțin ioni Cl-, Br-, I-... - sunt folosite pentru a recunoaște Ag+ în soluție.
- Astfel de reacții sunt de obicei numite calitate, adică reacții cu care unul sau altul ion poate fi detectat.
(tabelul „Reacții calitative la ioni”, vezi Anexa 6)

3) Experimentul de laborator nr. 2 „Reacții cu formarea substanțelor gazoase”
Echipamente și reactivi: Soluții K2CO3 și H2SO4, pipetă, suport pentru eprubete, eprubete curățate.
a) Experiment video „Reacții de schimb de ioni care au loc odată cu eliberarea de gaz”
Urmărește experimentul video, compune și notează ecuațiile ionice moleculare, complete și prescurtate ale reacției.
b) Efectuați o reacție similară între K2CO3 și H2SO4, compuneți și scrieți ecuațiile moleculare și ionice abreviate pentru reacție.
c) Propuneți substanțe ale căror soluții pot fi luate pentru a realiza reacția dintre 2H+ + SO32- = H2O + SO2?

4) Experimentul de laborator nr. 3 „Reacții care apar la formarea unui electrolit slab”
Echipamente și reactivi: soluții de NaOH și H2SO4, CuSO4, pipetă, suport pentru eprubete, eprubete curățate, fenolftaleină
a) Se toarnă 1-2 ml soluție de NaOH într-o eprubetă, se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină. Adăugați H2SO4 până când soluția este complet decolorată.
De ce soluția s-a decolorat? Cum se numesc reacțiile dintre acizi și baze care produc sare și apă?
b) Urmăriți experimentul video „Reacția de neutralizare”, creați o ecuație ionică moleculară și prescurtată pentru reacția care vi s-a demonstrat
- Reacția de neutralizare poate avea loc nu numai între acizi și alcaline, ci și între acizi și baze insolubile. Pentru a demonstra acest lucru, să facem următorul experiment.
c) Pregătiți Cu(OH)2 proaspăt precipitat folosind reactivii care vi se oferă. Care? Împărțiți sedimentul rezultat în 3 eprubete egale, adăugați 1-2 ml de acizi diferiți la fiecare. Ce observati?
Compuneți și notați ecuația ionică moleculară, completă și prescurtată a uneia dintre reacțiile efectuate. Care este esența lui? Se poate argumenta că notația prescurtată reflectă esența tuturor celor trei reacții, indiferent de ce acid a reacţionat?

5) Experimentul de laborator nr. 4 „Interacțiunea reversibilă între ioni”
Echipamente și reactivi: Soluții de KNO3 și NaCl, pipetă, suport pentru eprubete, eprubete curățate, fenolftaleină
Se adaugă 2-3 picături de fenolftaleină într-o eprubetă cu KNO3, se adaugă 1-2 ml soluție de NaCl. Ce observati? Scrieți ecuațiile ionice moleculare și complete pentru reacție.
Ce ioni erau în soluție? Ce ioni sunt în soluția rezultată? Ce indică lipsa efectelor de reacție vizibile?
Cum se numesc aceste reactii?

V. Generalizare
- Deci, am examinat reacțiile care apar în soluțiile de electroliți cu formarea unui precipitat, gaz sau substanță cu disociere scăzută: soluțiile de electroliți conțin ioni, prin urmare, reacțiile în soluțiile de electroliți se reduc la reacții între ioni. Formulați o definiție a conceptului „reacții de schimb ionic”(reacții între ionii din soluțiile de electroliți care apar odată cu eliberarea de sediment, gaz sau apă)

VI. Consolidarea cunoștințelor inițiale ( muncă independentă, pe mai multe niveluri).

Opțiunea 1. Pentru studenții slabi.

1) Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4

2) NaOH + HCI = NaCI + H2O

Opțiunea 2. Pentru studenții medii.

Scrieți reacția de schimb ionic (ecuația ionică completă și prescurtată)

1) CuSO4 + NaOH =

Opțiunea 3. Pentru studenți puternici.

Scrieți reacția de schimb ionic (ecuația ionică completă și prescurtată)

1) Carbonat de potasiu + acid fosforic =

2) Clorura de bariu + acid sulfuric =

VII. Teme pentru acas㧠44 ex.1 p.167
Cu ce ​​substanțe poate reacționa acidul fosforic, formând a) gaz; b) apa; c) sediment?
Notați ecuațiile de reacție în forme ionice moleculare, complete și abreviate.

În soluțiile de electroliți, reacțiile apar între ionii hidratați, motiv pentru care se numesc reacții ionice. În direcția lor, natura și rezistența legăturii chimice din produsele de reacție sunt importante. De obicei, schimbul în soluții de electroliți are ca rezultat formarea unui compus cu o legătură chimică mai puternică. Astfel, atunci când soluțiile de săruri de clorură de bariu BaCl 2 și sulfat de potasiu K 2 SO 4 interacționează, amestecul va conține patru tipuri de ioni hidratați Ba 2 + (H 2 O)n, Cl - (H 2 O)m, K + ( H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O)q, între care se va produce reacția conform ecuației:

BaCl2 +K2SO4 =BaS04 +2KCl

Sulfatul de bariu va precipita sub formă de precipitat, în cristalele căruia legătura chimică dintre ionii Ba 2+ și SO 2- 4 este mai puternică decât legătura cu moleculele de apă care îi hidratează. Legătura dintre ionii K+ și Cl - depășește doar puțin suma energiilor lor de hidratare, astfel încât ciocnirea acestor ioni nu va duce la formarea unui precipitat.

Prin urmare, putem trage următoarea concluzie. Reacțiile de schimb apar în timpul interacțiunii unor astfel de ioni, energia de legare între care în produsul de reacție este mult mai mare decât suma energiilor lor de hidratare.

Reacțiile de schimb ionic sunt descrise prin ecuații ionice. Compușii puțin solubili, volatili și ușor disociați sunt scriși în formă moleculară. Dacă, în timpul interacțiunii soluțiilor de electroliți, nu se formează niciunul dintre tipurile indicate de compuși, aceasta înseamnă că practic nu are loc nicio reacție.

Formarea de compuși puțin solubili

De exemplu, interacțiunea dintre carbonatul de sodiu și clorura de bariu sub forma unei ecuații moleculare se va scrie după cum urmează:

Na 2 CO 3 + BaCl 2 = BaCO 3 + 2NaCl sau sub forma:

2Na + +CO 2- 3 +Ba 2+ +2Сl - = BaCO 3 + 2Na + +2Сl -

Doar ionii Ba 2+ și CO -2 au reacționat, starea ionilor rămași nu s-a schimbat, astfel încât ecuația ionică scurtă va lua forma:

CO2-3 +Ba2+ =BaCO3

Formarea Substanțelor Volatile

Ecuația moleculară pentru interacțiunea carbonatului de calciu și acidului clorhidric se va scrie după cum urmează:

CaC03+2HCI=CaCI2+H2O+CO2

Unul dintre produșii de reacție - dioxid de carbon CO 2 - a fost eliberat din sfera de reacție sub formă de gaz. Ecuația ionică extinsă este:

CaCO3 +2H + +2Cl - = Ca2+ +2Cl - +H2O+CO2

Rezultatul reacției este descris de următoarea ecuație ionică scurtă:

CaC03 +2H + =Ca2+ +H2O+CO2

Formarea unui compus ușor disociat

Un exemplu de astfel de reacție este orice reacție de neutralizare, care are ca rezultat formarea apei, un compus ușor disociat:

NaOH+HCI=NaCI+H20

Na + +OH-+H + +Cl - = Na + +CI - +H2O

OH-+H+=H2O

Din ecuația ionică scurtă rezultă că procesul este exprimat în interacțiunea ionilor H+ și OH-.

Toate cele trei tipuri de reacții se desfășoară ireversibil până la finalizare.

Dacă combinați soluții de, de exemplu, clorură de sodiu și azotat de calciu, atunci, după cum arată ecuația ionică, nu va avea loc nicio reacție, deoarece nu se formează nici un precipitat, nici un gaz sau un compus cu disociere scăzută:

Folosind tabelul de solubilitate, stabilim că AgNO 3, KCl, KNO 3 sunt compuși solubili, AgCl este o substanță insolubilă.

Creăm o ecuație ionică pentru reacție ținând cont de solubilitatea compușilor:

O scurtă ecuație ionică dezvăluie esența transformării chimice care are loc. Se poate observa că doar ionii Ag+ și Cl - au luat parte efectiv la reacție. Ionii rămași au rămas neschimbați.

Exemplul 2. Alcătuiți o ecuație moleculară și ionică pentru reacția dintre: a) clorură de fier (III) și hidroxid de potasiu; b) sulfat de potasiu și iodură de zinc.

a) Compunem ecuația moleculară pentru reacția dintre FeCl 3 și KOH:

Cu ajutorul tabelului de solubilitate, stabilim că dintre compușii rezultați, numai hidroxidul de fier Fe(OH) 3 este insolubil. Compunem ecuația ionică a reacției:

Ecuația ionică arată că coeficienții lui 3 din ecuația moleculară se aplică în mod egal ionilor. Acest regula generalaîntocmirea ecuaţiilor ionice. Să reprezentăm ecuația reacției în formă ionică scurtă:

Această ecuație arată că numai ionii Fe3+ și OH- au luat parte la reacție.

b) Să creăm o ecuație moleculară pentru a doua reacție:

K2SO4 + ZnI2 = 2KI + ZnSO4

Din tabelul de solubilitate rezultă că compușii inițiali și rezultați sunt solubili, prin urmare reacția este reversibilă și nu ajunge la final. Într-adevăr, aici nu se formează nici un precipitat, nici un compus gazos sau un compus ușor disociat. Să creăm o ecuație ionică completă pentru reacție:

2K + +SO 2- 4 +Zn 2+ +2I - + 2K + + 2I - +Zn 2+ +SO 2- 4

Exemplul 3. Folosind ecuația ionică: Cu 2+ +S 2- -= CuS, creați o ecuație moleculară pentru reacție.

Ecuația ionică arată că în partea stângă a ecuației trebuie să existe molecule de compuși care conțin ioni Cu 2+ și S 2-. Aceste substanțe trebuie să fie solubile în apă.

Conform tabelului de solubilitate, vom selecta doi compuși solubili, care includ cationul Cu 2+ și anionul S 2-. Să creăm o ecuație moleculară pentru reacția dintre acești compuși:

CuS04+Na2S CuS+Na2SO4

Majoritatea reacțiilor chimice au loc în soluții. Soluțiile de electroliți conțin ioni și, prin urmare, reacțiile din soluțiile de electroliți sunt de fapt reduse la reacții între ioni. Reacțiile dintre ioni se numesc reacții ionice, iar ecuațiile pentru astfel de reacții se numesc ecuații ionice. Când se elaborează ecuații ionice, trebuie să ne ghidăm de faptul că formulele substanțelor ușor disociante, insolubile și gazoase sunt scrise în formă moleculară.

O substanță albă precipită, apoi o săgeată îndreptată în jos este plasată lângă formula sa, iar dacă o substanță gazoasă este eliberată în timpul reacției, o săgeată îndreptată în sus este plasată lângă formula sa.

Să rescriem această ecuație, înfățișând electroliți puternici sub formă de ioni și reacții care părăsesc sfera ca molecule:

Am notat astfel ecuația ionică completă a reacției.

Dacă excludem ioni identici din ambele părți ale ecuației, adică pe cei care nu participă la reacția din ecuațiile din stânga și din dreapta), obținem o ecuație de reacție ionică scurtată:

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ecuațiile ionice abreviate sunt ecuațiile din vedere generala, care caracterizează esența unei reacții chimice, arată ce ioni reacționează și ce substanță se formează ca rezultat.

Reacțiile de schimb de ioni se finalizează în cazurile în care se formează fie un precipitat, fie o substanță ușor disociabilă, de exemplu apă. Când albiți o soluție de hidroxid de sodiu de culoare purpurie cu fenolftaleină, adăugați soluție în exces acid azotic, soluția se va decolora, ceea ce va servi drept semnal pentru a avea loc o reacție chimică:

Arată că interacțiunea unui acid puternic și alcalin se reduce la interacțiunea ionilor H+ și ionilor OH -, în urma căreia se formează o substanță cu disociere scăzută - apa.

Această reacție dintre un acid puternic și un alcalin este de obicei numită reacție de neutralizare. Acesta este un caz special de reacție de schimb.

O astfel de reacție de schimb poate avea loc nu numai între acizi și alcalii, ci și între acizi și baze insolubile. De exemplu, dacă obțineți un precipitat albastru de hidroxid de cupru (II) insolubil prin reacția sulfatului de cupru II cu alcalii:

și apoi împărțiți precipitatul rezultat în trei părți și adăugați o soluție de acid sulfuric la precipitatul din prima eprubetă, o soluție de acid clorhidric la precipitatul din a doua eprubetă și o soluție de acid azotic la precipitatul din eprubetă. a treia eprubetă, apoi precipitatul se va dizolva în toate cele trei eprubete. Aceasta va însemna că în toate cazurile reactie chimica, a cărui esență este reflectată folosind aceeași ecuație ionică.

Pentru a verifica acest lucru, notați ecuațiile ionice moleculare, complete și prescurtate ale reacțiilor date.

Să luăm în considerare reacțiile ionice care apar odată cu formarea gazului. Se toarnă 2 ml de soluții de carbonat de sodiu și carbonat de potasiu în două eprubete. Apoi, turnați o soluție de acid clorhidric în primul și acid azotic în al doilea. În ambele cazuri, vom observa o „fierbere” caracteristică datorită dioxidului de carbon eliberat. Să notăm ecuațiile de reacție pentru primul caz:

Reacțiile care apar în soluțiile de electroliți sunt descrise folosind ecuații ionice. Aceste reacții au fost numite reacții de schimb ionic, deoarece în soluții electroliții își schimbă ionii. Cu toate acestea, se pot trage două concluzii. 1. Reacțiile în soluții apoase de electroliți sunt reacții între ioni și, prin urmare, sunt descrise sub formă de ecuații ionice. Οʜᴎ sunt mai simple decât cele moleculare și sunt de natură mai generală.

2. Reacțiile de schimb de ioni în soluțiile de electroliți decurg practic ireversibil numai dacă rezultatul este formarea unui precipitat, gaz sau substanță ușor disociabilă.

7. Conexiuni complexe

Ecuații ionice - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Ecuații ionice” 2017, 2018.

Atunci când compunem ecuații ionice, trebuie să ne ghidăm de faptul că formulele substanțelor ușor disociante, insolubile și gazoase sunt scrise în formă moleculară. Dacă o substanță precipită, atunci, după cum știți deja, lângă formula sa este plasată o săgeată îndreptată în jos (↓), iar dacă o substanță gazoasă este eliberată în timpul reacției, atunci o săgeată îndreptată în sus () este plasată lângă formula sa. .

De exemplu, dacă se adaugă o soluție de clorură de bariu BaCl 2 la o soluție de sulfat de sodiu Na 2 SO 4 (Fig. 132), atunci în urma reacției se formează un precipitat alb de sulfat de bariu BaSO 4. Să scriem ecuația moleculară a reacției:

Orez. 132.
Reacția dintre sulfatul de sodiu și clorura de bariu

Să rescriem această ecuație, înfățișând electroliți puternici sub formă de ioni și reacții care părăsesc sfera ca molecule:

Am notat astfel ecuația ionică completă a reacției. Dacă excludem ioni identici din ambele părți ale ecuației, adică ionii care nu participă la reacție (2Na + și 2Cl - în partea stângă și dreaptă a ecuației), obținem ecuația ionică abreviată a reacției:

Această ecuație arată că esența reacției se reduce la interacțiunea ionilor de bariu Ba 2+ și ionilor sulfat, în urma căreia se formează un precipitat de BaS04. În acest caz, nu contează deloc ce electroliți au conținut acești ioni înainte de reacție. O interacțiune similară poate fi observată între K2SO4 și Ba(NO3)2, H2SO4 și BaCl2.

Experimentul de laborator nr. 17
Interacțiunea dintre soluțiile de clorură de sodiu și azotat de argint

La 1 ml de soluție de clorură de sodiu într-o eprubetă, adăugați câteva picături de soluție de azotat de argint folosind o pipetă. Ce observati? Scrieți ecuațiile moleculare și ionice ale reacției. Folosind ecuația ionică prescurtată, sugerați mai multe opțiuni pentru efectuarea unei astfel de reacții cu alți electroliți. Notați ecuațiile moleculare pentru reacțiile efectuate.

Astfel, ecuațiile ionice prescurtate sunt ecuații în formă generală care caracterizează esența unei reacții chimice și arată care ioni reacționează și ce substanță se formează ca rezultat.

Orez. 133.
Reacția dintre acidul azotic și hidroxidul de sodiu

Dacă se adaugă un exces de soluție de acid azotic la o soluție de hidroxid de sodiu colorată purpurie de fenolftaleină (Fig. 133), soluția se va decolora, ceea ce va servi drept semnal pentru apariția unei reacții chimice:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O.

Ecuația ionică completă pentru această reacție este:

Na + + OH - + H + + NO 3 = Na + + NO - 3 + H 2 O.

Dar, deoarece ionii Na + și NO - 3 din soluție rămân neschimbați, ei nu pot fi scrieți și, în cele din urmă, ecuația ionică abreviată a reacției este scrisă după cum urmează:

H + + OH - = H2O.

Arată că interacțiunea unui acid puternic și alcalin se reduce la interacțiunea ionilor H + și ionilor OH -, în urma căreia se formează o substanță cu disociere scăzută - apa.

O astfel de reacție de schimb poate avea loc nu numai între acizi și alcalii, ci și între acizi și baze insolubile. De exemplu, dacă obțineți un precipitat albastru de hidroxid de cupru (II) insolubil prin reacția sulfatului de cupru (II) cu alcalii (Fig. 134):

apoi împărțiți precipitatul rezultat în trei părți și adăugați o soluție de acid sulfuric la precipitatul din prima eprubetă, acid clorhidric la precipitatul din a doua eprubetă și o soluție de acid azotic la precipitatul din a treia eprubetă. , apoi precipitatul se va dizolva în toate cele trei eprubete (Fig. 135) .

Orez. 135.
Reacția hidroxidului de cupru (II) cu acizi:
a - sulf; b - sare; c - azot

Aceasta va însemna că în toate cazurile a avut loc o reacție chimică, a cărei esență este reflectată folosind aceeași ecuație ionică.

Cu(OH)2 + 2H + = Cu2+ + 2H2O.

Pentru a verifica acest lucru, notați ecuațiile ionice moleculare, complete și prescurtate ale reacțiilor de mai sus.

Experimentul de laborator nr. 18
Prepararea hidroxidului insolubil și interacțiunea acestuia cu acizii

Se toarnă 1 ml de soluție de clorură sau sulfat de fier (III) în trei eprubete. Se toarnă 1 ml de soluție alcalină în fiecare eprubetă. Ce observati? Apoi adăugați soluții de acizi sulfuric, azotic și respectiv clorhidric în eprubete, până când precipitatul dispare. Scrieți ecuațiile moleculare și ionice ale reacției.

Sugerați mai multe opțiuni pentru efectuarea unei astfel de reacții cu alți electroliți. Notați ecuațiile moleculare pentru reacțiile propuse.

Să luăm în considerare reacțiile ionice care apar odată cu formarea gazului.

Se toarnă 2 ml de soluții de carbonat de sodiu și carbonat de potasiu în două eprubete. Apoi turnați acid clorhidric în primul și o soluție de acid azotic în al doilea (Fig. 136). În ambele cazuri, vom observa o „fierbere” caracteristică datorită dioxidului de carbon eliberat.

Orez. 136.
Interacțiunea carbonaților solubili:
a - cu acid clorhidric; b - cu acid azotic

Să notăm ecuațiile reacțiilor moleculare și ionice pentru primul caz:

Reacțiile care apar în soluțiile de electroliți sunt scrise folosind ecuații ionice. Aceste reacții se numesc reacții de schimb ionic, deoarece electroliții își schimbă ionii în soluții. Astfel, se pot trage două concluzii.

Cuvinte și expresii cheie

1. Ecuații ale reacțiilor moleculare și ionice.
2. Reacții de schimb ionic.
3. Reacții de neutralizare.

Lucrați cu computerul

1. Consultați aplicația electronică. Studiați materialul lecției și finalizați sarcinile atribuite.
2. Găsiți pe Internet adrese de e-mail care pot servi drept surse suplimentare care dezvăluie conținutul cuvintelor cheie și al expresiilor din paragraf. Oferiți-vă ajutorul profesorului în pregătirea unei noi lecții - faceți un raport asupra cuvintelor și expresiilor cheie din următorul paragraf.

Întrebări și sarcini