Реакции ионного обмена и условия их осуществления
Реакциями ионного обмена называют химические реакции, которые протекают между ионами без изменения степеней окисления элементов и приводят к обмену составных частей реагентов.
Уравнения обменных реакций записывают в молекулярной форме (с указанием формул всех реагирующих веществ со стехиометрическими коэффициентами); в полной ионной форме (с указанием всех существующих в растворе ионов) и в сокращённой ионной форме (с указанием только тех ионов, которые непосредственно взаимодействуют между собой). При написании уравнений реакций в ионной форме формулы малодиссоциирующих веществ (слабых электролитов) записывают в молекулярной форме.
Уравнения реакций обмена в водных растворах электролитов составляют так.
- Записывают в левой части уравнения все формулы веществ, вступивших в реакцию, в молекулярной или ионной форме.
- Руководствуясь знаниями физико-химических свойств реагентов и таблицами растворимости веществ, составляют формулы продуктов реакции.
- Проверяют число атомов каждого элемента в обеих частях уравнения и определяют необходимые стехиометрические коэффициенты перед формулами.
Реакции ионного обмена в растворах электролитов протекают практически необратимо и до конца, если в качестве продуктов образуются осадки (малорастворимые вещества), газы (легколетучие вещества), слабые электролиты (малодиссоциированные соединения) и комплексные ионы.
Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одно из указанных видов соединений, химическое взаимодействие практически не происходит.
Уравнения обменных реакций можно записать в молекулярной форме, полной ионной форме, с указанием всех существующих в растворе ионов и в сокращённой ионной форме, которая, собственно, и выражает взаимодействие ионов. Следует отметить, что при написании уравнений реакций в ионной форме малодиссоциирующие вещества (слабые электролиты) записывают в молекулярной форме.
Пример 1. Реакция между нитратом свинца и сульфатом калия. В результате этой реакции образуется нерастворимый сульфат свинца и выделяется растворимый нитрат калия:
(полная ионно-молекулярная форма),
(сокращённая ионно-молекулярная форма).
Пример 2. Взаимодействие карбоната натрия с серной кислотой. При этом выделяется углекислый газ и вода, а в растворе остаются катионы натрия и сульфат-ионы:
(полная ионно-молекулярная форма),
(сокращённая ионно-молекулярная форма).
Пример 3. Реакция между азотной кислотой и едким калием. В результате данной реакции образуется малодиссоциированное соединение — вода и в растворе остаются катионы калия и нитрат-ионы:
(полная ионно-молекулярная форма),
(сокращённая ионно-молекулярная форма).
Тренировочные задания
1. Осадок образуется при взаимодействии водных растворов
2. Газ выделяется при взаимодействии водных растворов
3. Краткое ионное уравнение H + + OH – = H2O описывает взаимодействие
1) гидроксида кальция и фосфорной кислоты 2) гидроксида лития и фосфорной кислоты 3) гидроксида натрия и бромоводородной кислоты 4) гидроксида алюминия и бромоводородной кислоты
4. Краткое ионное уравнение 3Ba 2+ + 2PO4 3– = Ba3(PO4)2↓ описывает взаимодействие
1) карбоната бария и фосфорной кислоты 2) карбоната бария и фосфата натрия 3) хлорида бария и фосфорной кислоты 4) хлорида бария и фосфата натрия
5. Краткое ионное уравнение Ba 2+ + SO4 2– = BaSO4↓ описывает взаимодействие
1) хлорида бария и сульфата натрия 2) хлорида бария и сернистой кислоты 3) гидроксида бария и сульфата натрия 4) гидроксида бария и серной кислоты
6. Краткое ионное уравнение Ag + + Cl – = AgCl↓ описывает взаимодействие
1) хлорида кальция и бромида серебра 2) фосфата серебра и соляной кислоты 3) карбоната серебра и хлорида натрия 4) нитрата серебра и хлорида калия
7. Краткое ионное уравнение H + + OH – = H2O отвечает взаимодействию
1) азотной кислоты и гидроксида железа (III) 2) бромоводородной кислоты и гидроксида натрия 3) азотной кислоты и гидроксида меди 4) сернистой кислоты и гидроксида кальция
8. Краткое ионное уравнение 2Н + + S 2– = Н2S↑ отвечает взаимодействию
1) соляной кислоты и сульфида железа (II) 2) сернистой кислоты и сульфида калия 3) азотной кислоты и сульфида меди 4) азотной кислоты и сульфида натрия
9. Краткое ионное уравнение 2Н + + CO3 2– = CO2↑ + H2O отвечает взаимодействию
1) соляной кислоты и карбоната кальция 2) сернистой кислоты и карбоната бария 3) азотной кислоты и карбоната калия 4) серной кислоты и карбоната бария
10. Краткое ионное уравнение 2Н + + CaCO3 = Ca 2+ + CO2↑ + H2O отвечает взаимодействию
1) соляной кислоты и карбоната кальция 2) сернистой кислоты и карбоната кальция 3) фосфорной кислоты и карбоната кальция 4) серной кислоты и карбоната кальция
11. Краткое ионное уравнение Al 3+ + 3OH – = Al(OH)3↓ отвечает взаимодействию
1) сульфата алюминия и гидроксида кальция 2) сульфата алюминия и гидроксида бария 3) сульфата алюминия и гидроксида меди 4) сульфата алюминия и гидроксида натрия
12. Краткое и полное ионное уравнения совпадают для реакции
1) соляной кислоты и карбоната калия 2) уксусной кислоты и карбоната бария 3) уксусной кислоты и гидроксида калия 4) серной кислоты и гидроксида калия
13. Одновременно в растворе не могут существовать ионы
1) Ba 2+ , Fe 2+ , PO4 3– , CO3 2– 2) Ba 2+ , NO3 – , Cl – , K + 3) CH3COO – , Li + , Br – , Al3 + 4) Mg 2+ , Br – , K + , Cl –
14. Одновременно в растворе могут существовать ионы
1) Ba 2+ , Fe 2+ , PO4 3– , SO4 2– 2) Ba 2+ , SO4 2– , Ca 2+ , PO4 3– 3) Na + , Ba 2+ , NO3 – , Cl – 4) Mg 2+ , Ca 2+ , SO3 2– , CO3 2–
15. Образование осадка происходит при взаимодействии водных растворов
16. Образование газа происходит при взаимодействии водных растворов
1) сульфата калия и хлорида бария 2) гидроксида алюминия и серной кислоты 3) хлорида кальция и карбоната натрия 4) соляной кислоты и карбоната натрия
17. С выпадением осадка протекает реакция ионного обмена между растворами
1) нитрата натрия и фторида калия 2) хлорида алюминия и избытка гидроксида калия 3) нитрата серебра и фторида натрия 4) нитрата магния и гидроксида калия
18. С выделением газа протекает реакция ионного обмена между растворами
1) карбоната калия и бромоводородной кислоты 2) сульфата натрия и гидроксидом калия 3) нитрата серебра и бромида цинка 4) нитрата алюминия и гидроксида бария
19. С выделением газа протекает реакция ионного обмена между растворами
1) гидроксида бария и азотной кислоты 2) сульфата алюминия и нитрата бария 3) нитрата серебра и йодида лития 4) азотной кислотой и карбоната аммония
20. С выделением воды протекает реакция ионного обмена между растворами
1) нитрата меди и хлорида железа 2) гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия 3) нитрата ртути и бромида лития 4) нитрата аммония и нитрита натрия