Реакции ионного обмена

Тема: Реакции ионного обмена и условия их протекания.

РИО

Правила написания уравнений реакций в ионном виде (интерактивное объяснение алгоритма)

1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.

2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.

3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.

4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение. 

5. Помните!

На ионы диссоциируют
Реагенты (исходные вещества)	Продукты реакции
Растворимые (P) в воде (см. ТР): 1. Соли 2. Кислоты 3. Основания (Включая Ca(OH)2 – M)	Растворимые (P) в воде (см. ТР): 1. Соли 2. Кислоты 3. Основания Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду: H2CO3 ↔ H2O + CO2↑ H2SO3 ↔ H2O + SO2↑ NH4OH↔ H2O + NH3↑ H2S↑ (сероводород сам выделяется в виде газа)

 Р - растворимое вещество;

М - малорастворимое вещество;

ТР - таблица растворимости.

Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)

в молекулярном, полном и кратком ионном виде

1).  Записываем уравнение РИО в молекулярном виде:	Взаимодействие серной кислоты и хлорида бария:                               II  II          I   I H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
2). Используя ТР указываем растворимость веществ воде: - Если продукт является М  или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓; - Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑.	Р             Р            Н               Р H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 ↓+ 2HCl Молекулярный вид
3). Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице - ПАМЯТКЕ	2H+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 ↓+ 2H+ + 2Cl- Полный ионный вид
4). Записываем уравнение реакции в кратком ионном виде. Сокращаем одинаковые ионы, вычёркивая их из уравнения реакции. Помните! РИО необратима и практически осуществима, если в продуктах образуются: газ; вода; осадок	SO42- + Ba2+ + = BaSO4 ↓ Краткий  ионный вид Вывод – данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, т.к. образовался осадок  BaSO4 ↓

Примеры составления реакций ионного обмена

 1. Если в результате реакции выделяется малодиссоциирующее (мд) вещество – вода.

ВИДЕО

а) Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:

KOH (р) + HCl (р)  =  KCl(р)  + H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

K⁺ + OH^– + H⁺ + Cl^– = K⁺ + Cl^– + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

H⁺ + OH^– = H₂O

б) Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:

CaO (оксид) + 2HNO₃ (р) = Ca(NO₃)₂ (р) + H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H⁺ + 2NO₃^- =  Ca²⁺ + 2NO₃^- + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca²⁺ + H₂O.

в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

   

3Mg(OH)₂ (н) + 2H₃PO₄ (р) = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

3Mg(OH)₂ + 6H⁺ + 2PO₄^3- = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O

В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.

2. Если в результате реакции выделяется нерастворимое в воде вещество.

ВИДЕО

а) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли со щелочью:

CuCl₂ (р) + 2KOH (р) = 2KCl(р)  + Cu(OH)₂↓

Полное ионное уравнение реакции:

Cu²⁺ + 2Cl^– + 2K⁺ + 2OH^– = 2K⁺ + 2Cl^– + Cu(OH)₂↓.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Cu²⁺ + 2OH^– = Cu(OH)₂↓.

б) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:

 Al₂(SO₄)₃ (р) + 3BaCl₂ (р) = 3BaSO₄↓ + 2AlCl₃(р)

Полное ионное уравнение реакции:

2Al³⁺ + 3SO₄^2- + 3Ba²⁺ + 6Cl^- = 3BaSO₄↓ + 2Al³⁺ + 6Cl^-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

SO₄^2- + Ba²⁺  = BaSO₄↓

в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

Fe(OH)₃ (н) + H₃PO₄ (р) = FePO₄↓ + 3H₂O.

Полное ионное уравнение реакции:

Fe(OH)₃ + 3H⁺ + PO₄^3- = FePO₄↓ + 3H₂O.

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.

3. Если в результате реакции выделяется газообразное вещество.

а) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:

K₂S + 2HCl = 2KCl + H₂S↑.

Полное ионное уравнение реакции:

2K⁺ + S^2– + 2H⁺ + 2Cl^– = 2K⁺ + 2Cl^– + H₂S↑.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

S^2– + 2H⁺ = H₂S↑.

б) Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (карбоната) с кислотой:

ВИДЕО

Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции: 

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2NO₃^- = 2Na⁺ + CO₂↑ + H₂O + 2NO₃^-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O

О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода(IV).

в) Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:

3СaCO₃ + 2H₃РO₄ = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции:

3СaCO₃ + 6H⁺  + 2 РO₄^3- = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным уравнением. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу три признака: выделение газа, образование осадка и выделение воды.

ПАМЯТКА "НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ"

задания на закрепление  

Задание №1.Определите, может ли осуществляться взаимодействие между растворами следующих веществ, записать реакциив молекулярном,полном, кратком ионном виде:гидроксид калия и хлорид аммония. Решение - Составляем химические формулы веществ по их названиям, используя валентности и записываем РИО в молекулярном виде (проверяем растворимость веществ по ТР): KOH + NH4Cl = KCl + NH4OH так как NH4OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH3 уравнение РИО примет окончательный вид KOH (p) + NH4Cl (p) = KCl (p) + NH3 ↑+ H2O -Cоставляем полное ионное уравнение РИО, используя ТР (не забывайте в правом верхнем углу записывать заряд иона): K+ + OH- + NH4+ + Cl- = K+ + Cl- + NH3 ↑+ H2O - Cоставляем краткое ионное уравнение РИО, вычёркивая одинаковые ионы до и после реакции: OH- + NH4+ = NH3 ↑+ H2O - Делаем вывод: Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH3 ↑) и малодиссоциирующее вещество вода (H2O). Задание №2Дана схема:2H+ + CO32- = H2O + CO2↑Подберите вещества, взаимодействие между которыми в водных растворах выражается следующими сокращёнными уравнениями. Составьте соответствующие молекулярное и полное ионное уравнения. Решение - Используя ТР подбираем реагенты - растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H+и CO32-. Например, кислота - H3PO4 (p) и соль -K2CO3 (p). - Составляем молекулярное уравнение РИО: 2H3PO4 (p) +3 K2CO3 (p) -> 2K3PO4 (p) + 3H2CO3 (p) так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO2 ↑ и воду H2O, уравнение примет окончательный вид: 2H3PO4 (p) +3 K2CO3 (p) -> 2K3PO4 (p) + 3CO2 ↑ + 3H2O - Составляем полное ионное уравнение РИО: 6H+ +2PO43- + 6K+ + 3CO32- -> 6K++ 2PO43-+ 3CO2 ↑ + 3H2O -Составляем краткое ионное уравнение РИО: 6H+ +3CO32- = 3CO2 ↑ + 3H2O Сокращаем коэффициенты на три и получаем: 2H+ +CO32- = CO2 ↑ + H2O - Делаем вывод: В конечном итоге мы получили искомое сокращённое ионное уравнение, следовательно, задание выполнено верно. Задание №3 Запишите реакцию обмена между оксидом натрия и фосфорной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде. Решение 1. Составляем молекулярное уравнение, при составлении формул учитываем валентности (см. ТР) 3Na2O (нэ) + 2H3PO4 (р) -> 2Na3PO4 (р) + 3H2O (мд) , где нэ - неэлектролит, на ионы не диссоциирует, мд - малодиссоциирующее вещество, на ионы не раскладываем, вода - признак необратимости реакции 2. Составляем полное ионное уравнение: 3Na2O + 6H+ + 2PO43- -> 6Na+ + 2PO43- + 3H2O 3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение: 3Na2O + 6H+ -> 6Na+ + 3H2O Сокращаем коэффициенты на три и получаем: Na2O + 2H+ -> 2Na+ + H2O Данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, так как в продуктах образуется малодиссоциирующее вещество вода. Домашнее задание Задание №1 Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде: ZnF2 + Ca(OH)2 -> K2S + H3PO4 -> При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях! Задание №2 Посмотрите следующий эксперимент  Распознавание растворов хлорида бария, сульфата натрия и серной кислоты Составьте уравнение реакции ионного обмена в молекулярном, полном и кратком ионном виде для наблюдаемых химических процессов. Задание №3 Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде: Hg(NO3)2 + Na2S -> K2SO3 + HCl -> При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!