Практическая работа 6. Составление уравнений реакций ионного обмена в молекулярной и ионной формах

Цель работы: научиться составлять уравнения реакций ионного обмена в молекулярной и ионной формах.

Пояснения к работе

Реакции ионного обмена – это реакции в растворах электролитов, при которых ионы одного вещества обмениваются с ионами другого вещества.

Электролитами называют вещества, которые в расплавах или в растворах при взаимодействии с растворителем распадаются на ионы (диссоциируют).

Ионы – это заряженные частицы, образованные из одного или нескольких атомов. Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные – анионами.

Растворы сильных электролитов в результате полной диссоциации содержат в основном ионы, а растворы слабых электролитов содержат в основном нераспавшиеся (недиссоциированные) молекулы и небольшую часть ионов. Сила электролита характеризуется степенью диссоциации, которая показывает соотношение между числом распавшихся(диссоциированных) молекул и общим числом молекул: α = N_дис/N_общ

 

К сильным электролитам (α > 30%) относят:

г) практически все растворимые соли;

д) кислоты: H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI, HClO4, HMnO4 и некоторые другие;

е) растворимые основания (щелочи) – гидроксиды металлов IA и IB групп периодической системы

К слабым электролитам относят остальные кислоты и основания, воду и другие вещества.

В реакциях ионного обмена наряду с растворимыми сильными электролитами участвуют (образуются или расходуются) нерастворимые вещества, газы, малодиссоциированные соединения (слабые электролиты). Уравнения ионообменных реакций записывают в трех формах: 1) молекулярной, 2) полной ионной и 3) сокращенной ионной. В качестве примера составим уравнение для реакции между растворами нитрата бария и сульфата натрия.

Молекулярное уравнение

Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄$ + 2NaNO₃

Полное ионное уравнение

Ba²⁺ + 2NO₃^-+ 2Na⁺ + SO₄^2- = BaSO₄$ + 2Na⁺ + 2NO₃^-

Сокращенное ионное уравнение

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄$

При составлении ионных уравнений сильные растворимые электролиты записывают в виде ионов: катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). Нерастворимые вещества, газы и слабые электролиты записывают в виде молекул. Внимательно изучите таблицу растворимости – она не только подскажет, какие вещества нерастворимы, но и поможет вам правильно определить заряды катионов и анионов для сильных электролитов.

Сокращенное ионное уравнение наиболее ясно выражает сущность реакции. В нашем примере видно, что реакция свелась к образованию нерастворимого вещества (осадка) сульфата бария.

Реакции в растворах электролитов практически необратимы и идут до конца в случаях, когда образуется: а) осадок, б) газ, в) слабый электролит.

Примеры уравнений реакций с образованием осадка

Взаимодействие растворов кислоты и соли

H₂SO₄ + Pb(NO₃)₂ = PbSO₄$ + 2HNO₃

2H⁺ + SO₄^2- + Pb²⁺ +2NO₃^- = PbSO₄$ + 2H⁺+ 2NO₃^-

Pb²⁺ + SO₄^2- = PbSO₄$

 

 

Взаимодействие растворов сильного основания (щелочи) и соли

2NaOH +MgSO₄ = Mg(OH)₂$ + Na₂SO₄

2Na⁺ + 2OH^- + Mg²⁺ + SO₄^2- = Mg(OH)₂$ + 2Na⁺ + SO₄^2-

Mg²⁺ + 2OH^- = Mg(OH)₂$

 

 

Взаимодействие растворов двух солей

AgNO₃ + NaCl = AgCl$ + NaNO₃

Ag⁺ NO₃^- + Na⁺ + Cl^- = AgCl$ + Na⁺ + NO₃^-

Ag⁺ + Cl^- = AgCl$

 

 

Взаимодействие газа (кислотного оксида) с сильным основанием

SO₂ + Ca(OH)₂ = CaSO₃$ + H₂O

SO₂ + Ca²⁺ + 2OH^- = CaSO₃$ + H₂O

 

 

Примеры уравнений реакций с образованием газа

Взаимодействие кислоты и соли

H₂SO₄ + K₂SO₃ = K₂SO₄ + H₂O + SO₂#

2H⁺ + SO₄^2- + 2K⁺ + SO₃^2- = 2K⁺ + SO₄^{2 -} + H₂O + SO₂#

2H⁺ + SO₃^2- = H₂O + SO₂#

Взаимодействие сильного основания и соли

NaOH + NH₄NO₃ = NaNO₃ + NH₃# + H₂O

Na⁺ + OH^- + NH₄⁺ + NO₃^- = Na⁺ + NO₃^- + NH₃# +H₂O

NH₄⁺ + OH^- = NH₃# +H₂O

Примеры уравнений реакций с образованием слабого электролита

 

Реакция нейтрализации

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

2Na⁺ + 2 OH^- + 2 H⁺ + SO₄^2- = 2Na⁺+ SO₄^2-+ 2 H₂O

OH^- + H⁺ = H₂O

 

Взаимодействие нерастворимого основания и кислоты

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2 H₂O

Cu(OH)₂ + 2H⁺ + SO₄^2- = Cu²⁺ + SO₄^2- + H₂O

Cu(OH)₂ + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O

 

Образование слабой кислоты

2NaCH₃COO + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CH₃COOH

2Na⁺ + CH₃COO^- + 2H⁺ + SO₄^2-= 2Na⁺ + SO₄^2- + CH₃COOH

CH₃COO^- + H⁺ = CH₃COOH

 

 

Задание для самопроверки и получения допуска к работе в лаборатории

 

При домашней подготовке необходимо:

 

1. Самостоятельно изучить методические рекомендации к данной лабораторной работе, конспект и литературу по теме.

2. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

3. Решить экспериментальную задачу.

 

Контрольные вопросы

1. Какие реакции называют реакциями ионного обмена?

2. Что такое ионы? В результате какого процесса они образуются?

3. Какие вещества называют сильными электролитами?

4. Какие вещества называют сильными электролитами? Назовите некоторые из них.

5. Какие вещества называют слабыми электролитами?

6. В каких случаях реакции ионного обмена необратимы?

7. Как записываются уравнения реакций ионного обмена?

Работа на занятии:

Вариант 1

1. Составить уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения по схеме. Уравнения реакций ионного обмена составить в молекулярной, ионной и сокращенной ионной формах, для окислительно-восстановительных реакций составить электронный баланс.

Медь ® оксид меди(2) ® сульфат меди(2) ® хлорид меди(2) ® гидроксид меди(2).

2. Напишите уравнения реакций, протекающих при гидролизе солей: