Пълна дефиниция на йонно уравнение. Електролитни разтвори. Йонно-молекулни уравнения

Тема: Химична връзка. Електролитна дисоциация

Урок: Писане на уравнения за йонообменни реакции

Нека съставим уравнение за реакцията между железен (III) хидроксид и азотна киселина.

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

(Железният (III) хидроксид е неразтворима основа, поради което не се подлага на. Водата е слабо дисоциирано вещество, практически не се дисоциира на йони в разтвор.)

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

Зачеркнете еднакъв брой нитратни аниони отляво и отдясно и напишете съкратеното йонно уравнение:

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

Тази реакция протича до завършване, т.к образува се слабо разпадно вещество – вода.

Нека напишем уравнение за реакцията между натриев карбонат и магнезиев нитрат.

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

Нека напишем това уравнение в йонна форма:

(Магнезиевият карбонат е неразтворим във вода и следователно не се разпада на йони.)

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

Нека зачертаем еднакъв брой нитратни аниони и натриеви катиони отляво и отдясно и напишем съкратеното йонно уравнение:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Тази реакция протича до завършване, т.к образува се утайка - магнезиев карбонат.

Нека напишем уравнение за реакцията между натриев карбонат и азотна киселина.

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

(Въглеродният диоксид и водата са продукти от разлагането на получената слаба въглена киселина.)

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

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

Тази реакция протича до завършване, т.к В резултат на това се отделя газ и се образува вода.

Нека създадем две уравнения на молекулни реакции, които съответстват на следното съкратено йонно уравнение: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Съкратеното йонно уравнение показва същността на йонообменната реакция. В този случай можем да кажем, че за получаване на калциев карбонат е необходимо съставът на първото вещество да включва калциеви катиони, а съставът на втория - карбонатни аниони. Нека създадем молекулни уравнения за реакции, които отговарят на това условие:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

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

1. Оржековски П.А. Химия: 9. клас: учеб. за общо образование заведение / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: AST: Астрел, 2007. (§17)

2. Оржековски П.А. Химия: 9 клас: общообразователна подготовка. заведение / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013. (§9)

3. Рудзитис Г.Е. Химия: неорганична. химия. Орган. химия: учебник. за 9 клас. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фелдман. - М .: Образование, OJSC „Московски учебници“, 2009 г.

4. Хомченко И.Д. Сборник задачи и упражнения по химия за средното училище. - М .: РИА "Нова вълна": Издател Умеренков, 2008 г.

5. Енциклопедия за деца. Том 17. Химия / Глава. изд. В.А. Володин, Вед. научен изд. И. Леенсън. - М.: Аванта+, 2003.

Допълнителни уеб ресурси

1. Единна колекция от цифрови образователни ресурси (видео преживявания по темата): ().

2. Електронна версия на списание “Химия и живот”: ().

Домашна работа

1. В таблицата отбележете със знак плюс двойките вещества, между които са възможни йонообменни реакции и продължете до попълване. Напишете уравнения на реакцията в молекулярна, пълна и намалена йонна форма.

2. стр. 67 № 10,13 от учебника P.A. Оржековски „Химия: 9 клас“ / P.A. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013.

Тъй като електролитите в разтвора са под формата на йони, реакциите между разтвори на соли, основи и киселини са реакции между йони, т.е. йонни реакции.Някои от йоните, участващи в реакцията, водят до образуването на нови вещества (слабо дисоцииращи вещества, утайки, газове, вода), докато други йони, присъстващи в разтвора, не произвеждат нови вещества, а остават в разтвора. За да се покаже кое взаимодействие на йони води до образуването на нови вещества, са съставени молекулни, пълни и кратки йонни уравнения.

IN молекулярни уравненияВсички вещества са представени под формата на молекули. Пълни йонни уравненияпоказва целия списък от йони, присъстващи в разтвора по време на дадена реакция. Кратки йонни уравнениясе състоят само от тези йони, взаимодействието между които води до образуването на нови вещества (слабо дисоцииращи вещества, утайки, газове, вода).

При съставянето на йонни реакции трябва да се помни, че веществата са слабо дисоциирани (слаби електролити), слабо и слабо разтворими (утаени - “ н”, “М”, вижте приложението, таблица 4), а газообразните са записани под формата на молекули. Силните електролити, почти напълно дисоциирани, са под формата на йони. Знакът "↓" след формулата на дадено вещество показва, че това вещество се отстранява от реакционната сфера под формата на утайка, а знакът "" показва, че веществото се отстранява под формата на газ.

Процедурата за съставяне на йонни уравнения с помощта на известни молекулни уравненияНека да разгледаме примера за реакцията между разтвори на Na 2 CO 3 и HCl.

1. Уравнението на реакцията е написано в молекулярна форма:

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 CO 3

2. Уравнението се пренаписва в йонна форма, като добре дисоцииращите вещества се записват под формата на йони, а слабо дисоцииращите вещества (включително вода), газове или слабо разтворими вещества - под формата на молекули. Коефициентът пред формулата на веществото в молекулно уравнение се отнася еднакво за всеки от йоните, които изграждат веществото, и следователно се поставя пред йона в йонното уравнение:

2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=>2Na + + 2Cl - + CO 2 + H 2 O

3. От двете страни на равенството йоните, открити в лявата и дясната страна, са изключени (намалени):

2Na++ CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=> 2Na+ + 2Cl -+ CO 2 + H 2 O

4. Йонното уравнение се записва в окончателния му вид (кратко йонно уравнение):

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

Ако по време на реакцията се образуват и слабо дисоциирани и/или слабо разтворими и/или газообразни вещества и/или вода и няма такива съединения в изходните вещества, тогава реакцията ще бъде практически необратима (→) и молекулна формула може да се състави за него пълно и кратко йонно уравнение. Ако такива вещества присъстват както в реагентите, така и в продуктите, тогава реакцията ще бъде обратима (<=>):

Молекулярно уравнение: CaCO 3 + 2HCl<=>CaCl2 + H2O + CO2

Пълно йонно уравнение: CaCO 3 + 2H + + 2Cl –<=>Ca 2+ + 2Cl – + H 2 O + CO 2

1. Запишете формулите на веществата, които са реагирали, поставете знак за равенство и запишете формулите на образуваните вещества. Коефициентите са определени.

2. Използвайки таблицата за разтворимост, запишете в йонна форма формулите на веществата (соли, киселини, основи), обозначени в таблицата за разтворимост с буквата "P" (силно разтворими във вода), с изключение на калциевия хидроксид, който, въпреки че е обозначен с буквата "М", въпреки това във воден разтвор той се дисоциира добре на йони.

3. Трябва да се помни, че метали, оксиди на метали и неметали, вода, газообразни вещества и неразтворими във вода съединения, посочени в таблицата за разтворимост с буквата „H“, не се разлагат на йони. Формулите на тези вещества са написани в молекулярна форма. Получава се пълното йонно уравнение.

4. Съкратете еднаквите йони преди и след знака за равенство в уравнението. Получава се съкратеното йонно уравнение.

5. Запомнете!

P - разтворимо вещество;

М - слабо разтворимо вещество;

TP - таблица за разтворимост.

Алгоритъм за съставяне на йонообменни реакции (IER)

в молекулярна, пълна и къса йонна форма

Примери за съставяне на йонообменни реакции

1. Ако в резултат на реакцията се отделя ниско дисоцииращо (ppm) вещество - вода.

В този случай пълното йонно уравнение е същото като съкратеното йонно уравнение.

2. Ако в резултат на реакцията се отделя неразтворимо във вода вещество.

В този случай пълното йонно уравнение на реакцията съвпада със съкратеното. Тази реакция протича до завършване, както се вижда от два факта наведнъж: образуването на неразтворимо във вода вещество и освобождаването на вода.

3. Ако в резултат на реакция се отделя газообразно вещество.

ИЗПЪЛНЕТЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕМА "ЙОННООБМЕННИ РЕАКЦИИ"

Задача No1.
Определете дали може да възникне взаимодействие между разтвори на следните вещества, запишете реакциите в молекулярна, пълна, кратка йонна форма:
калиев хидроксид и амониев хлорид.

Решение

Съставяме химични формули на вещества по техните имена, използвайки валентности и пишем RIO в молекулна форма (проверяваме разтворимостта на веществата с помощта на TR):

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

тъй като NH4 OH е нестабилно вещество и се разлага на вода и газ NH3, уравнението на RIO ще приеме окончателната си форма

KOH (p) + NH4 Cl (p) = KCl (p) + NH3 + H2 O

Съставяме пълното йонно уравнение на RIO, използвайки TR (не забравяйте да запишете заряда на йона в горния десен ъгъл):

K+ + OH- + NH4 + + Cl- = K+ + Cl- + NH3 + H2 O

Създаваме кратко йонно уравнение за RIO, като зачертаваме идентични йони преди и след реакцията:

ОХ - + NH 4 + = NH 3 + H2O

Заключаваме:
Може да възникне взаимодействие между разтвори на следните вещества, тъй като продуктите на този RIO са газ (NH3) и слабо дисоцииращо вещество вода (H2O).

Задача No2

Диаграмата е дадена:

2H + + CO 3 2- = З2 O+CO2

Изберете вещества, чието взаимодействие във водни разтвори се изразява със следните съкратени уравнения. Напишете съответните молекулни и общи йонни уравнения.

С помощта на TR избираме реагенти - водоразтворими вещества, съдържащи 2H йони + и CO3 2- .

Например киселина - H 3 П.О.4 (p) и сол -K2 CO3 (p).

Ние съставяме молекулярното уравнение на RIO:

2H 3 П.О.4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 П.О.4 (р) + ЗН2 CO3 (p)

Тъй като въглеродната киселина е нестабилно вещество, тя се разлага на въглероден диоксид CO 2 и вода H2 О, уравнението ще приеме крайната форма:

2H 3 П.О.4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 П.О.4 (p) + 3CO2 + 3H2 О

Съставяме пълното йонно уравнение на RIO:

6H + +2PO4 3- +6K+ + 3CO3 2- -> 6K+ +2PO4 3- + 3CO2 + 3H2 О

Нека създадем кратко йонно уравнение за RIO:

6H + +3CO3 2- = 3CO2 + 3H2 О

2H + +CO3 2- = CO2 +З2 О

Заключаваме:

В крайна сметка получихме желаното съкратено йонно уравнение, следователно задачата беше изпълнена правилно.

Задача No3

Запишете реакцията на обмен между натриев оксид и фосфорна киселина в молекулярна, обща и къса йонна форма.

1. Съставяме молекулярно уравнение, когато съставяме формули, вземаме предвид валентностите (виж TR)

3Na 2 О(не) + 2Н3 П.О.4 (p) -> 2Na3 П.О.4 (р) + ЗН2 O (md)

където ne е неелектролит, не се разпада на йони,
MD е слабо дисоцииращо вещество, ние не го разграждаме на йони, водата е знак за необратимостта на реакцията

2. Съставяме пълното йонно уравнение:

3Na 2 О+6Н+ +2PO4 3- -> 6Na+ +2PO 4 3- + 3H2 О

3. Редуцираме идентични йони и получаваме кратко йонно уравнение:

3Na 2 О+6Н+ -> 6Na+ + 3H2 О
Намаляваме коефициентите с три и получаваме:
Na2 О+2Н+ -> 2Na+ +З2 О

Тази реакция е необратима, т.е. отива до края, тъй като в продуктите се образува ниско дисоцииращо вещество вода.

ЗАДАЧИ ЗА САМОСТОЯТЕЛНА РАБОТА

Задача No1

Взаимодействие между натриев карбонат и сярна киселина

Напишете уравнение за йонообменната реакция на натриев карбонат със сярна киселина в молекулярна, обща и къса йонна форма.

Задача No2

ZnF 2 +Ca(OH)2 ->
К2 S+H3 П.О.4 ->

Задача No3

Вижте следващия експеримент

Утаяване на бариев сулфат

Напишете уравнение за йонообменната реакция на бариев хлорид с магнезиев сулфат в молекулярна, обща и къса йонна форма.

Задача No4

Попълнете уравненията на реакцията в молекулярна, пълна и кратка йонна форма:

Hg (НЕ 3 ) 2 +На2 S ->
К2 ТАКА3 + HCl ->

Когато изпълнявате задачата, използвайте таблицата за разтворимост на веществата във вода. Имайте предвид изключенията!

При съставянето на йонни уравнения трябва да се ръководи от факта, че формулите на слабо дисоцииращи, неразтворими и газообразни вещества са написани в молекулярна форма. Ако дадено вещество се утаи, тогава, както вече знаете, до неговата формула се поставя стрелка, сочеща надолу (↓), а ако по време на реакцията се отделя газообразно вещество, тогава до неговата формула се поставя стрелка, сочеща нагоре () .

Например, ако разтвор на бариев хлорид BaCl 2 се добави към разтвор на натриев сулфат Na 2 SO 4 (фиг. 132), тогава в резултат на реакцията се образува бяла утайка от бариев сулфат BaSO 4. Нека напишем молекулярното уравнение на реакцията:

Ориз. 132.
Реакция между натриев сулфат и бариев хлорид

Нека пренапишем това уравнение, изобразявайки силни електролити под формата на йони и реакции, напускащи сферата като молекули:

Така записахме пълното йонно уравнение на реакцията. Ако изключим еднакви йони от двете страни на уравнението, т.е. йони, които не участват в реакцията (2Na + и 2Cl - от лявата и дясната страна на уравнението), получаваме съкратеното йонно уравнение на реакцията:

Това уравнение показва, че същността на реакцията се свежда до взаимодействието на бариеви йони Ba 2+ и сулфатни йони, в резултат на което се образува утайка от BaSO 4. В този случай няма никакво значение кои електролити са съдържали тези йони преди реакцията. Подобно взаимодействие може да се наблюдава между K 2 SO 4 и Ba(NO 3) 2, H 2 SO 4 и BaCl 2.

Лабораторен опит No17
Взаимодействие между разтвори на натриев хлорид и сребърен нитрат

Към 1 ml разтвор на натриев хлорид в епруветка добавете с пипета няколко капки разтвор на сребърен нитрат. какво наблюдаваш Запишете молекулярните и йонните уравнения за реакцията. Използвайки съкратеното йонно уравнение, предложете няколко варианта за провеждане на тази реакция с други електролити. Запишете молекулярните уравнения за извършените реакции.

По този начин съкратените йонни уравнения са уравнения в обща форма, които характеризират същността на химическата реакция и показват кои йони реагират и какво вещество се образува в резултат на това.

Ориз. 133.
Взаимодействие между азотна киселина и натриев хидроксид

Ако се добави излишък от разтвор на азотна киселина към разтвор на натриев хидроксид, оцветен в червено от фенолфталеин (фиг. 133), разтворът ще се обезцвети, което ще служи като сигнал за протичане на химична реакция:

NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O.

Пълното йонно уравнение за тази реакция е:

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

Но тъй като йоните Na + и NO - 3 в разтвора остават непроменени, те не могат да бъдат написани и в крайна сметка съкратеното йонно уравнение на реакцията се записва, както следва:

H + + OH - = H 2 O.

Това показва, че взаимодействието на силна киселина и основа се свежда до взаимодействието на Н + йони и ОН - йони, в резултат на което се образува ниско дисоцииращо вещество - вода.

Такава реакция на обмен може да възникне не само между киселини и алкали, но и между киселини и неразтворими основи. Например, ако получите синя утайка от неразтворим меден (II) хидроксид чрез взаимодействие на меден (II) сулфат с основа (фиг. 134):

и след това разделете получената утайка на три части и добавете разтвор на сярна киселина към утайката в първата епруветка, солна киселина към утайката във втората епруветка и разтвор на азотна киселина към утайката в третата епруветка , тогава утайката ще се разтвори и в трите епруветки (фиг. 135) .

Ориз. 135.
Реакция на меден (II) хидроксид с киселини:
а - сяра; b - сол; c - азот

Това ще означава, че във всички случаи е протекла химическа реакция, чиято същност се отразява с помощта на едно и също йонно уравнение.

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

За да проверите това, запишете молекулярните, пълните и съкратените йонни уравнения на горните реакции.

Лабораторен опит No18
Получаване на неразтворим хидроксид и взаимодействието му с киселини

Налейте 1 ml разтвор на железен (III) хлорид или сулфат в три епруветки. Налейте 1 ml алкален разтвор във всяка епруветка. какво наблюдаваш След това добавете разтвори на сярна, азотна и солна киселина съответно в епруветките, докато утайката изчезне. Запишете молекулярните и йонните уравнения за реакцията.

Предложете няколко варианта за провеждане на такава реакция с други електролити. Запишете молекулните уравнения за предложените реакции.

Нека разгледаме йонните реакции, които протичат с образуването на газ.

Налейте по 2 ml разтвори на натриев карбонат и калиев карбонат в две епруветки. След това в първата се налива солна киселина, а във втората - разтвор на азотна киселина (фиг. 136). И в двата случая ще забележим характерно „кипене“ поради отделения въглероден диоксид.

Ориз. 136.
Взаимодействие на разтворими карбонати:
а - със солна киселина; b - с азотна киселина

Нека напишем уравненията на молекулярната и йонната реакция за първия случай:

Реакциите, протичащи в електролитни разтвори, се записват с помощта на йонни уравнения. Тези реакции се наричат ​​йонообменни реакции, тъй като електролитите обменят своите йони в разтвори. Така могат да се направят два извода.

Ключови думи и фрази

1. Уравнения на молекулярни и йонни реакции.
2. Йонообменни реакции.
3. Реакции на неутрализация.

Работа с компютър

1. Вижте електронното приложение. Проучете материала на урока и изпълнете поставените задачи.
2. Намерете имейл адреси в интернет, които могат да служат като допълнителни източници, които разкриват съдържанието на ключови думи и фрази в параграфа. Предложете помощта си на учителя при подготовката на нов урок - направете доклад за ключовите думи и фрази от следващия параграф.

Въпроси и задачи

>> Химия: Йонни уравнения

Йонни уравнения

Както вече знаете от предишните уроци по химия, повечето химични реакции протичат в разтвори. И тъй като всички електролитни разтвори включват йони, можем да кажем, че реакциите в електролитните разтвори се свеждат до реакции между йони.

Тези реакции, които протичат между йони, се наричат ​​йонни реакции. А йонните уравнения са точно уравненията на тези реакции.

По правило уравненията на йонната реакция се получават от молекулярни уравнения, но това се случва при спазване на следните правила:

Първо, формулите на слабите електролити, както и неразтворимите и слабо разтворимите вещества, газове, оксиди и др. не се записват под формата на йони; изключение от това правило е йонът HSO-4 и след това в разредена форма.

Второ, формулите на силни киселини, основи, както и водоразтворими соли обикновено се представят под формата на йони. Трябва също да се отбележи, че формула като Ca(OH)2 се представя под формата на йони, ако се използва варовита вода. Ако се използва варно мляко, което съдържа неразтворими частици Ca(OH)2, то формулата под формата на йони също не се записва.

При съставяне на йонни уравнения по правило се използват пълните йонни и съкратени, т.е. кратки йонни уравнения на реакциите. Ако разгледаме йонното уравнение, което има съкратена форма, тогава не наблюдаваме йони в него, тоест те отсъстват и от двете части на пълното йонно уравнение.

Нека да разгледаме примери за това как се пишат молекулярни, пълни и съкратени йонни уравнения:

Следователно трябва да се помни, че формулите на вещества, които не се разлагат, както и неразтворими и газообразни, при съставяне на йонни уравнения обикновено се записват в молекулярна форма.

Също така трябва да се помни, че ако дадено вещество се утаи, до такава формула се изчертава стрелка надолу (↓). Е, в случай, че по време на реакцията се отделя газообразно вещество, тогава до формулата трябва да има икона като стрелка нагоре ().

Нека разгледаме по-отблизо с пример. Ако имаме разтвор на натриев сулфат Na2SO4 и добавим към него разтвор на бариев хлорид BaCl2 (фиг. 132), ще видим, че сме образували бяла утайка от бариев сулфат BaSO4.

Погледнете внимателно изображението, което показва взаимодействието между натриев сулфат и бариев хлорид:

Сега нека напишем молекулярното уравнение за реакцията:

Е, сега нека пренапишем това уравнение, където силните електролити ще бъдат изобразени под формата на йони, а реакциите, които напускат сферата, са представени под формата на молекули:

Записахме пълното йонно уравнение за реакцията.

Сега нека се опитаме да премахнем еднакви йони от едната и другата част на уравнението, тоест тези йони, които не участват в реакцията 2Na+ и 2Cl, тогава ще получим съкратено йонно уравнение на реакцията, което ще изглежда така това:

От това уравнение виждаме, че цялата същност на тази реакция се свежда до взаимодействието на бариеви йони Ba2+ и сулфатни йони

и че в резултат на това се образува BaSO4 утайка, дори независимо от това кои електролити са съдържали тези йони преди реакцията.

Как се решават йонни уравнения

И накрая, нека обобщим нашия урок и да определим как да решаваме йонни уравнения. Вие и аз вече знаем, че всички реакции, които протичат в електролитни разтвори между йони, са йонни реакции. Тези реакции обикновено се решават или описват с помощта на йонни уравнения.

Също така трябва да се помни, че всички тези съединения, които са летливи, трудно се разтварят или леко дисоциирани, намират разтвор в молекулярна форма. Също така не трябва да забравяме, че в случай, че по време на взаимодействието на електролитни разтвори не се образува нито един от горните видове съединения, това означава, че реакциите практически не се случват.

Правила за решаване на йонни уравнения

За ясен пример, нека вземем образуването на слабо разтворимо съединение като:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl

В йонна форма този израз ще изглежда така:

2Na+ +SO42- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-

Тъй като вие и аз наблюдаваме, че реагират само бариеви йони и сулфатни йони, а останалите йони не реагират и състоянието им остава същото. От това следва, че можем да опростим това уравнение и да го напишем в съкратена форма:

Ba2+ + SO42- = BaSO4

Сега нека си припомним какво трябва да правим, когато решаваме йонни уравнения:

Първо, необходимо е да се елиминират едни и същи йони от двете страни на уравнението;

Второ, не бива да забравяме, че сборът от електрическите заряди на уравнението трябва да е еднакъв както от дясната, така и от лявата му страна.