Как составить сложные ионные уравнения - AvtoShod.ru

Как составлять ионные уравнения. Задача 31 на ЕГЭ по химии

Достаточно часто школьникам и студентам приходится составлять т. н. ионные уравнения реакций. В частности, именно этой теме посвящена задача 31, предлагаемая на ЕГЭ по химии. В данной статье мы подробно обсудим алгоритм написания кратких и полных ионных уравнений, разберем много примеров разного уровня сложности.

Зачем нужны ионные уравнения

Напомню, что при растворении многих веществ в воде (и не только в воде!) происходит процесс диссоциации — вещества распадаются на ионы. Например, молекулы HCl в водной среде диссоциируют на катионы водорода (H + , точнее, H 3 O + ) и анионы хлора (Cl — ). Бромид натрия (NaBr) находится в водном растворе не в виде молекул, а в виде гидратированных ионов Na + и Br — (кстати, в твердом бромиде натрия тоже присутствуют ионы).

Записывая «обычные» (молекулярные) уравнения, мы не учитываем, что в реакцию вступают не молекулы, а ионы. Вот, например, как выглядит уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Разумеется, эта схема не совсем верно описывает процесс. Как мы уже сказали, в водном растворе практически нет молекул HCl, а есть ионы H + и Cl — . Так же обстоят дела и с NaOH. Правильнее было бы записать следующее:

H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O. (2)

Это и есть полное ионное уравнение . Вместо «виртуальных» молекул мы видим частицы, которые реально присутствуют в растворе (катионы и анионы). Не будем пока останавливаться на вопросе, почему H 2 O мы записали в молекулярной форме. Чуть позже это будет объяснено. Как видите, нет ничего сложного: мы заменили молекулы ионами, которые образуются при их диссоциации.

Впрочем, даже полное ионное уравнение не является безупречным. Действительно, присмотритесь повнимательнее: и в левой, и в правой частях уравнения (2) присутствуют одинаковые частицы — катионы Na + и анионы Cl — . В процессе реакции эти ионы не изменяются. Зачем тогда они вообще нужны? Уберем их и получим краткое ионное уравнение:

H + + OH — = H 2 O. (3)

Как видите, все сводится к взаимодействию ионов H + и OH — c образованием воды (реакция нейтрализации).

Все, полное и краткое ионные уравнения записаны. Если бы мы решали задачу 31 на ЕГЭ по химии, то получили бы за нее максимальную оценку — 2 балла.

Итак, еще раз о терминологии:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O — молекулярное уравнение («обычное» уравнения, схематично отражающее суть реакции);
H + + Cl — + Na + + OH — = Na + + Cl — + H 2 O — полное ионное уравнение (видны реальные частицы, находящиеся в растворе);
H + + OH — = H 2 O — краткое ионное уравнение (мы убрали весь «мусор» — частицы, которые не участвуют в процессе).

Алгоритм написания ионных уравнений

Составляем молекулярное уравнение реакции.
Все частицы, диссоциирующие в растворе в ощутимой степени, записываем в виде ионов; вещества, не склонные к диссоциации, оставляем «в виде молекул».
Убираем из двух частей уравнения т. н. ионы-наблюдатели, т. е. частицы, которые не участвуют в процессе.
Проверяем коэффициенты и получаем окончательный ответ — краткое ионное уравнение.

Пример 1 . Составьте полное и краткое ионные уравнения, описывающие взаимодействие водных растворов хлорида бария и сульфата натрия.

Решение . Будем действовать в соответствии с предложенным алгоритмом. Составим сначала молекулярное уравнение. Хлорид бария и сульфат натрия — это две соли. Заглянем в раздел справочника «Свойства неорганических соединений». Видим, что соли могут взаимодействовать друг с другом, если в ходе реакции образуется осадок. Проверим:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl.

Таблица растворимости подсказывает нам, что BaSO 4 действительно не растворяется в воде (направленная вниз стрелка, напомню, символизирует, что данное вещество выпадает в осадок). Молекулярное уравнение готово, переходим к составлению полного ионного уравнения. Обе соли, присутствующие в левой части, записываем в ионной форме, а вот в правой части оставляем BaSO 4 в «молекулярной форме» (о причинах этого — чуть позже!) Получаем следующее:

Ba 2+ + 2Cl — + 2Na + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2Cl — + 2Na + .

Осталось избавиться от балласта: убираем ионы-наблюдатели. В данном случае в процессе не участвуют катионы Na + и анионы Cl — . Стираем их и получаем краткое ионное уравнение:

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.

А теперь поговорим подробнее о каждом шаге нашего алгоритма и разберем еще несколько примеров.

Как составить молекулярное уравнение реакции

Должен сразу вас разочаровать. В этом пункте не будет однозначных рецептов. Действительно, вряд ли можно рассчитывать, что я смогу разобрать здесь ВСЕ возможные уравнения реакций, которые могут встретиться вам на ЕГЭ или ОГЭ по химии.

Ваш помощник — раздел «Свойства неорганических соединений». Если вы хорошо знакомы с четырьмя базовыми классами неорганических веществ (оксиды, основания, кислоты, соли), если вам известны химические свойства этих классов и методы их получения, можете на 95% быть уверены в том, что у вас не будет проблем на экзамене с написанием молекулярных уравнений.

Оставшиеся 5% — это некоторые «специфические» реакции, которые мы не сможем перечислить. Не будем лить слез по поводу этих 5%, а вспомним лучше номенклатуру и химические свойства базовых классов неорганических веществ. Три задания для самостоятельной работы:

Упражнение 1 . Напишите молекулярные формулы следующих веществ: оксид фосфора (V), нитрат цезия, сульфат хрома (III), бромоводородная кислота, карбонат аммония, гидроксид свинца (II), фосфат стронция, кремниевая кислота. Если при выполнении задания у вас возникнут проблемы, обратитесь к разделу справочника «Названия кислот и солей».

Упражнение 2 . Дополните уравнения следующих реакций:

KOH + H 2 SO 4 =
H 3 PO 4 + Na 2 O=
Ba(OH) 2 + CO 2 =
NaOH + CuBr 2 =
K 2 S + Hg(NO 3 ) 2 =
Zn + FeCl 2 =

Упражнение 3 . Напишите молекулярные уравнения реакций (в водном растворе) между: а) карбонатом натрия и азотной кислотой, б) хлоридом никеля (II) и гидроксидом натрия, в) ортофосфорной кислотой и гидроксидом кальция, г) нитратом серебра и хлоридом калия, д) оксидом фосфора (V) и гидроксидом калия.

Искренне надеюсь, что у вас не возникло проблем с выполнением этих трех заданий. Если это не так, необходимо вернуться к теме «Химические свойства основных классов неорганических соединений».

Как превратить молекулярное уравнение в полное ионное уравнение

Начинается самое интересное. Мы должны понять, какие вещества следует записывать в виде ионов, а какие — оставить в «молекулярной форме». Придется запомнить следующее.

В виде ионов записывают:

растворимые соли (подчеркиваю, только соли хорошо растворимые в воде);
щелочи (напомню, что щелочами называют растворимые в воде основания, но не NH 4 OH);
сильные кислоты (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , . ).

Как видите, запомнить этот список совсем несложно: в него входят сильные кислоты и основания и все растворимые соли. Кстати, особо бдительным юным химикам, которых может возмутить тот факт, что сильные электролиты (нерастворимые соли) не вошли в этот перечень, могу сообщить следующее: НЕвключение нерастворимых солей в данный список вовсе не отвергает того, что они являются сильными электролитами.

Все остальные вещества должны присутствовать в ионных уравнениях в виде молекул. Тем требовательным читателям, которых не устраивает расплывчатый термин «все остальные вещества», и которые, следуя примеру героя известного фильма, требуют «огласить полный список» даю следующую информацию.

В виде молекул записывают:

все нерастворимые соли;
все слабые основания (включая нерастворимые гидроксиды, NH 4 OH и сходные с ним вещества);
все слабые кислоты (H 2 СO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, практически все органические кислоты . );
вообще, все слабые электролиты (включая воду. );
оксиды (всех типов);
все газообразные соединения (в частности, H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
простые вещества (металлы и неметаллы);
практически все органические соединения (исключение — растворимые в воде соли органических кислот).

Уф-ф, кажется, я ничего не забыл! Хотя проще, по-моему, все же запомнить список N 1. Из принципиально важного в списке N 2 еще раз отмечу воду.

Пример 2 . Составьте полное ионное уравнение, описывающие взаимодействие гидроксида меди (II) и соляной кислоты.

Решение . Начнем, естественно, с молекулярного уравнения. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание. Все нерастворимые основания реагируют с сильными кислотами с образованием соли и воды:

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

А теперь выясняем, какие вещества записывать в виде ионов, а какие — в виде молекул. Нам помогут приведенные выше списки. Гидроксид меди (II) — нерастворимое основание (см. таблицу растворимости), слабый электролит. Нерастворимые основания записывают в молекулярной форме. HCl — сильная кислота, в растворе практически полностью диссоциирует на ионы. CuCl 2 — растворимая соль. Записываем в ионной форме. Вода — только в виде молекул! Получаем полное ионное уравнение:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl — = Cu 2+ + 2Cl — + 2H 2 O.

Пример 3 . Составьте полное ионное уравнение реакции диоксида углерода с водным раствором NaOH.

Решение . Диоксид углерода — типичный кислотный оксид, NaOH — щелочь. При взаимодействии кислотных оксидов с водными растворами щелочей образуются соль и вода. Составляем молекулярное уравнение реакции (не забывайте, кстати, о коэффициентах):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 — оксид, газообразное соединение; сохраняем молекулярную форму. NaOH — сильное основание (щелочь); записываем в виде ионов. Na 2 CO 3 — растворимая соль; пишем в виде ионов. Вода — слабый электролит, практически не диссоциирует; оставляем в молекулярной форме. Получаем следующее:

СO 2 + 2Na + + 2OH — = Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Пример 4 . Сульфид натрия в водном растворе реагирует с хлоридом цинка с образованием осадка. Составьте полное ионное уравнение данной реакции.

Решение . Сульфид натрия и хлорид цинка — это соли. При взаимодействии этих солей выпадает осадок сульфида цинка:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.

Я сразу запишу полное ионное уравнение, а вы самостоятельно проанализируете его:

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

Предлагаю вам несколько заданий для самостоятельной работы и небольшой тест.

Упражнение 4 . Составьте молекулярные и полные ионные уравнения следующих реакций:

NaOH + HNO 3 =
H 2 SO 4 + MgO =
Ca(NO 3 ) 2 + Na 3 PO 4 =
CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

Упражнение 5 . Напишите полные ионные уравнения, описывающие взаимодействие: а) оксида азота (V) с водным раствором гидроксида бария, б) раствора гидроксида цезия с иодоводородной кислотой, в) водных растворов сульфата меди и сульфида калия, г) гидроксида кальция и водного раствора нитрата железа (III).

В следующей части статьи мы научимся составлять краткие ионные уравнения и разберем большое количество примеров. Кроме того, мы обсудим специфические особенности задания 31, которое вам предстоит решать на ЕГЭ по химии.

Реакции ионного обмена

Реакции ионного обмена – это реакции между сложными веществами в растворах, в результате которых реагирующие вещества обмениваются своими составными частями. Так как в этих реакциях происходит обмен ионами – они называются ионными.

Правило Бертолле: Реакции обмена в растворах электролитов протекают до конца (возможны) только тогда, когда в результате реакции образуется либо твердое малорастворимое вещество (осадок), либо газ, либо вода или любой другой слабый электролит.

Например, нитрат серебра взаимодействует с бромидом калия

AgNО₃ + КВr = АgВr↓ + КNО₃

Правила составления уравнений реакций ионного обмена

1. Записываем молекулярное уравнение реакции, не забывая расставить коэффициенты:

3KOH +FeCl₃ = Fe(OH)₃ + 3KCl

2. С помощью таблицы растворимости определяем растворимость каждого вещества. Подчеркнем вещества, которые мы не будем представлять в виде ионов.

р р н р

3KOH + FeCl₃ = Fe(OH)₃ + 3KCl

3. Составляем полное ионное уравнение. Сильные электролиты записываем в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые вещества и газообразные вещества записываем в виде молекул.

3K + + 3OH — + Fe 3+ + 3Cl — = Fe(OH)₃ + 3K + + 3Cl —

4. Находим одинаковые ионы (они не приняли участия в реакции в левой и правой частях уравнения реакции) и сокращаем их слева и справа.

3K + + 3OH — + Fe 3+ + 3Cl — = Fe(OH)₃ + 3K + + 3Cl —

5. Составляем итоговое сокращенное ионное уравнение (выписываем формулы ионов или веществ, которые приняли участие в реакции).

Fe 3+ + 3OH — = Fe(OH)₃

На ионы мы не разбиваем:

Оксиды; осадки; газы; воду; слабые электролиты (кислоты и основания)
Анионы кислотных остатков кислых солей слабых кислот (НСО₃ — , Н₂РО₄ — и т.п.) и катионы основных солей слабых оснований Al(OH) 2+
Комплексные катионы и анионы: [Al(OH)₄] —

Например, взаимодействие сульфида цинка и серной кислоты

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ. Сульфид цинка нерастворим.

ZnS + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂S

Реакция протекает до конца, т.к. выделяется газ сероводород, который является слабым электролитом. Полное ионно-молекулярное уравнение:

ZnS + 2H + + SO₄ 2 — = Zn 2+ + SO₄ 2 — + H₂S

Сокращаем ионы, которые не изменились в процессе реакции – в данном случае это только сульфат-ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

ZnS + 2H + = Zn 2+ + H₂S

Например, взаимодействие гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:

NaHCO₃ + NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

Кислые анионы слабых кислот являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:

Na + + НСО₃ — + Na + + ОН — = 2Na + + CO₃ 2- + H₂O

Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

НСО₃ — + ОН — = CO₃ 2- + H₂O

Например, взаимодействие тетрагидроксоалюмината натрия и соляной кислоты

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:

Na[Al(OH)₄] + 4HCl = NaCl + AlCl₃ + H₂O

Комплексные ионы являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:

Na + + [Al(OH)₄] — + 4H + + 4Cl — = Na + + Cl — + Al 3+ + 3Cl — + H₂O

Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

[Al(OH)₄] — + 4H + = Al 3+ + 4H₂O

Запись сложных химических уравнений реакций в ионном виде

Молекулярное уравнение реакции обмена с участием воды:

2FeCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 6KCl + 2Fe(ОН)₃ + 3СО₂

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Данная реакция ионного обмена протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два признака: выделение газа и образование осадка.

Молекулярное уравнение реакции металлического цинка с водной щелочью:

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Молекулярное уравнение реакции амфотерного оксида с водной щелочью:

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Молекулярное уравнение реакции нерастворимого карбоната с растворимой в воде солью:

СaCO₃ + CuCl₂ + H₂O = Cu(OH)₂ + CaCl₂ + CO₂

Полное ионное уравнение реакции:

СaCO₃ + Cu 2+ + 2Cl – + H₂O = Cu(OH)₂ + Ca 2+ + 2Cl – + CO₂

Cокращенное ионное уравнение реакции:

СaCO₃ + Cu 2+ + H₂O = Cu(OH)₂ + Ca 2+ + CO₂

13) СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ

Несмотря на широкое применение в химии понятия «степень окисления», оно является сугубо формальным. В настоящее время экспериментально определяемые истинные заряды атомов в соединениях не имеют ничего общего со степенями окисления этих элементов. Так, действительные заряды атомов водорода и хлора в молекуле HCl соответственно равны + 0,17 и — 0,17 (а степени окисления +1 и -1). В кристаллах сульфида цинка ZnS заряды атомов цинка и серы равны + 0,86 и — 0,86 вместо формальных степеней окисления + 2 и — 2.

Нельзя отождествлять степень окисления с валентностью элемента, если даже их абсолютные значения совпадают. Валентность атома, определяемая как число химических связей, которыми данный атом соединен с другими атомами, не может иметь знака (+ или -) и равняться нулю. Поэтому особенно неудачны выражения «положительная и отрицательная валентность» и тем более «нулевая валентность», бытующие поныне в химической литературе. Рассмотрим пример метана CH4 , метилового спирта CH3OH, формальдегида HCOH, муравьиной кислоты HCOOH и диоксида углерода CO2 , в которых валентность углерода равна четырем, а степени окисления его — соответственно — 4, — 2, 0, + 2, + 4. К тому же для установления валентности атома требуется знание химического строения, а определение степени окисления производится в отрыве от структуры вещества, то есть формально.

Прекрасной иллюстрацией глубокого различия между валентностью и степенью окисления элемента являются хорошо изученные комплексные соединения некоторых переходных металлов, именуемые кластерами [5], в которых между комплексообразователями возникают ковалентные связи по обменному механизму. Так, трихлорид вольфрама с хлоридом калия образует комплекс 2WCl3 » 3KClЇK3[W2Cl9], анион которого имеет химическое строение

Как видно из структуры этого кластера, каждый атом вольфрама со степенью окисления W3 + характеризуется девятью ковалентными связями, из которых три образованы по обменному механизму, а шесть валентных связей с шестью атомами хлора — по донорно-акцепторному

КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ

Главное в учении о ковалентной связи — обобществление валентных электронов. В молекуле водорода обобществляются электроны от каждого атома водорода, которые и являются валентными. При этом одна обобществленная электронная пара соответствует одной «единице валентности». Общая электронная пара, ответственная за химическую связь, иначе называется поделенной парой электронов. Возникновение кратной (двойной и тройной) связи сопровождается образованием соответственно двух или трех поделенных электронных пар.

Таким образом, ковалентная связь осуществляется электронной парой, находящейся в общем владении двух атомов, образующих химическую связь. Ковалентную связь между одинаковыми атомами (например, в H2 , N2) называют также атомной, или гомеополярной (атомную, или гомеополярную, связь иногда называют также неионной). Молекулы или соединения, образованные на основе этих связей, называются неполярными или гомеополярными. Их электрический дипольный момент равен нулю. Ковалентная связь возникает и при химическом взаимодействии атомов разных химических элементов. Тогда обобществленная электронная пара (или электронные пары) несколько смещается в сторону более электроотрицательного партнера. Несмотря на такое смещение, электронная пара продолжает быть коллективной собственностью обоих взаимодействующих атомов. Такая ковалентная связь называется полярной и показана на примере образования молекулы HF :

источники:

http://chemege.ru/reakcii-ionnogo-obmena/

http://lektsii.org/12-55499.html

Источник

переписка с читателем

Реакции ионного обмена и
условия их протекания до конца

В курсе химии средней школы первоначальное
знакомство с реакциями обмена у школьников
происходит в 8-м классе. Здесь дается понятие
реакций обмена как реакций, при которых два
сложных вещества обмениваются своими составными
частями. А уже в курсе химии 9-го класса
акцентируется внимание учащихся на том, что это
тип реакций, протекающих без изменения степеней
окисления элементов у веществ. В нашей школе
химия преподается по учебнику Ф.Г.Фельдмана и
Г.Е.Рудзитиса, естественно, с дополнительным
включением всех недостающих тем и вопросов в
соответствии с госстандартом. Для облегчения
работы с материалами курса «Химия-9» я уже в 8-м
классе изучаю этот материал в полном объеме, с
подробным разбором сложных примеров реакций
ионного обмена. А сэкономленное время использую
в 9-м классе на изучение органической химии (хотя
считаю введение ее в программу на этой ступени
изучения химии нецелесообразным).
Предлагаю свой вариант изложения этой темы в 8-м
классе с большим числом примеров и трехуровневой
проверочной работой.

Правила написания уравнений реакций в ионном
виде

Записывают формулы
веществ, вступивших в реакцию, ставят знак
«равно» и записывают формулы образовавшихся
веществ. Расставляют коэффициенты.
Пользуясь таблицей
растворимости, записывают в ионном виде формулы
веществ, 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.
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.
Сокращают одинаковые ионы
до знака «равно» и после него в уравнении.
Получают сокращенное ионное уравнение.

Условия, при которых реакции ионного обмена
протекают до конца

1. Если в результате реакции выделяется
малодиссоциирующее вещество – вода.

Молекулярное уравнение реакции щелочи с
кислотой:

Неизменность степеней окисления элементов во
всех веществах до и после реакции говорит о том,
что реакции обмена не являются
окислительно-восстановительными.

Полное ионное уравнение реакции:

K⁺ + OH^{^–} + H⁺ + Cl^{^–}
= K⁺ + Cl^{^–} + H₂O.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

H⁺ + OH^– = H₂O.

Молекулярное уравнение реакции основного
оксида с кислотой:

CaO + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O.

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca²⁺ + H₂O.

Молекулярное уравнение реакции
нерастворимого основания с кислотой:

3Mg(OH)₂ + 2H₃PO₄ = Mg₃(PO₄)₂ + 6H₂O.

Полное ионное уравнение реакции:

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

Молекулярное уравнение реакции амфотерного
оксида с кислотой:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O.

Полное ионное уравнение реакции:

Al₂O₃ + 6H^⁺ + 6Cl^{^–}
= 2Al³⁺ + 6Cl^{^–} + 3H₂O.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Al₂O₃ + 6H^⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂O.

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

Молекулярное уравнение реакции растворимой
соли со щелочью:

CuCl₂ + 2KOH = 2KCl + 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.

Молекулярное уравнение реакции двух
растворимых солей:

Al₂(SO₄)₃ + 3BaCl₂ = 3BaSO₄ +
2AlCl₃.

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Молекулярное уравнение реакции
нерастворимого основания с кислотой:

Fe(OH)₃ + H₃PO₄ = FePO₄ + 3H₂O.

Полное ионное уравнение реакции:

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.

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.

Молекулярное уравнение реакции растворимой
соли (карбоната) с кислотой:

Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + H₂O +
CO₂

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

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

Молекулярное уравнение реакции
нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:

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

Полное ионное уравнение реакции:

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.

Запись сложных химических уравнений реакций в
ионном виде

Молекулярное уравнение реакции обмена с
участием воды:

2FeCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 6KCl + 2Fe(ОН)₃ + 3СО₂

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Данная реакция ионного обмена протекает до
конца, о чем свидетельствуют сразу два признака:
выделение газа и образование осадка.

Молекулярное уравнение реакции
металлического цинка с водной щелочью:

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Молекулярное уравнение реакции амфотерного
оксида с водной щелочью:

Al₂O₃ + 6KOH + 3H₂O = 2K₃[Al(OH)₆].

Полное ионное уравнение реакции:

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Молекулярное уравнение реакции
нерастворимого карбоната с растворимой в воде
солью:

СaCO₃ + CuCl₂ + H₂O = Cu(OH)₂ + CaCl₂ + CO₂

Полное ионное уравнение реакции:

СaCO₃ + Cu²⁺ + 2Cl^{^–} + H₂O =
Cu(OH)₂+ Ca²⁺+ 2Cl^{^–} + CO₂

Cокращенное ионное уравнение реакции:

СaCO₃ + Cu²⁺ + H₂O = Cu(OH)₂ + Ca²⁺ + CO₂

Проверочная работа по теме «Ионный обмен»

Вариант на оценку «5»

1. Приведите полные ионные и молекулярные
уравнения реакций, соответствующие сокращенным
ионным уравнениям:

ZnO + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂O,

3Na₂O + 6H⁺ = 6Na⁺ + 3H₂O,

Ag⁺ + Cl^{^–} = AlCl,

2. Приведите по одному примеру реакции ионного
обмена, протекающей до конца с: а) выделением
воды; б) образованием осадка; в) одновременным
выделением газа и воды.

Вариант на оценку «4»

1. Напишите в молекулярном, полном и сокращенном
ионных видах следующие уравнения реакций:

K₂O + HNO₃ = … ,

CaCO₃ + HCl = … ,

Al(OH)₃ + H₃PO₄ = … .

2. Приведите пример реакции, для которой полное
ионное уравнение совпадает с сокращенным.

Вариант на оценку «3»

1. Назовите условия, при которых реакции ионного
обмена протекают до конца, приведите по одному
примеру на каждое условие.
2. Покажите на конкретных примерах, что реакции
ионного обмена не являются
окислительно-восстановительными.

ЛИТЕРАТУРА

Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-8, 9. М.:
Просвещение, 1990;
Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1988;
Макареня А.А. Повторим химию. М.: Высшая
школа, 1989;
Романцева Л.М. Сборник задач и упражнений по
общей химии. М.: Высшая школа, 1991.

В.А.ДЕМИДОВ,
учитель химии
Синегорской средней школы
(Нагорский р-н, Кировская обл.)

Источник

Например, нитрат серебра взаимодействует с бромидом калия

AgNО₃ + КВr = АgВr↓ + КNО₃

Правила составления уравнений реакций ионного обмена

1. Записываем молекулярное уравнение реакции, не забывая расставить коэффициенты:

3KOH +FeCl₃ = Fe(OH)₃ + 3KCl

р р н р

3KOH + FeCl₃= Fe(OH)₃+ 3KCl

3K⁺ + 3OH^— + Fe³⁺+ 3Cl^— = Fe(OH)₃ + 3K⁺+ 3Cl^—

3K⁺ + 3OH^— + Fe³⁺ + 3Cl^— = Fe(OH)₃ + 3K⁺+ 3Cl^—

Fe³⁺+ 3OH^— = Fe(OH)₃

На ионы мы не разбиваем:

Оксиды; осадки; газы; воду; слабые электролиты (кислоты и основания)
Анионы кислотных остатков кислых солей слабых кислот (НСО₃^—, Н₂РО₄^— и т.п.) и катионы основных солей слабых оснований Al(OH)²⁺
Комплексные катионы и анионы: [Al(OH)₄]^—

Например, взаимодействие сульфида цинка и серной кислоты

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ. Сульфид цинка нерастворим.

н р р р

ZnS + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂S

ZnS + 2H⁺ + SO₄²^— = Zn²⁺ + SO₄²^— + H₂S

ZnS + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂S

Например, взаимодействие гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:

р р р

NaHCO₃ + NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

Кислые анионы слабых кислот являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:

Na⁺ + НСО₃^— + Na⁺ + ОН^— = 2Na⁺ + CO₃^2- + H₂O

Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

НСО₃^—+ ОН^— = CO₃^2- + H₂O

Например, взаимодействие тетрагидроксоалюмината натрия и соляной кислоты

Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:

р р р р

Na[Al(OH)₄] + 4HCl = NaCl + AlCl₃ + H₂O

Комплексные ионы являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:

Na⁺ + [Al(OH)₄]^— + 4H⁺ + 4Cl^— = Na⁺ + Cl^— + Al³⁺ + 3Cl^— + H₂O

Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:

[Al(OH)₄]^— + 4H⁺ = Al³⁺ + 4H₂O

Источник

1.4.6. Реакции ионного обмена.

Реакции ионного обмена — реакции в водных растворах между электролитами, протекающие без изменений степеней окисления образующих их элементов.

Необходимым условием протекания реакции между электролитами (солями, кислотами и основаниями) является образование малодиссоциирующего вещества (вода, слабая кислота, гидроксид аммония), осадка или газа.

Расcмотрим реакцию, в результате которой образуется вода. К таким реакциям относятся все реакции между любой кислотой и любым основанием. Например, взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом калия:

HNO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O (1)

Исходные вещества, т.е. азотная кислота и гидроксид калия, а также один из продуктов, а именно нитрат калия, являются сильными электролитами, т.е. в водном растворе они существуют практически только в виде ионов. Образовавшаяся вода относится к слабым электролитам, т.е. практически не распадается на ионы. Таким образом, более точно переписать уравнение выше можно, указав реальное состояние веществ в водном растворе, т.е. в виде ионов:

H⁺ + NO₃⁻ + K⁺ + OH^‑ = K⁺ + NO₃⁻ + H₂O (2)

Как можно заметить из уравнения (2), что до реакции, что после в растворе находятся ионы NO₃⁻ и K⁺ . Другими словами, по сути, нитрат-ионы и ионы калия никак не участвовали в реакции. Реакция произошла только благодаря объединению частиц H⁺ и OH⁻ в молекулы воды. Таким образом, произведя алгебраически сокращение одинаковых ионов в уравнении (2):

H⁺ + NO₃⁻ + K⁺ + OH^‑ = K⁺ + NO₃⁻ + H₂O

мы получим:

H⁺ + OH^‑ = H₂O (3)

Уравнения вида (3) называют сокращенными ионными уравнениями, вида (2) — полными ионными уравнениями, а вида (1) — молекулярными уравнениями реакций.

Фактически ионное уравнение реакции максимально отражает ее суть, именно то, благодаря чему становится возможным ее протекание. Следует отметить, что одному сокращенному ионному уравнению могут соответствовать множество различных реакций. Действительно, если взять, к примеру, не азотную кислоту, а соляную, а вместо гидроксида калия использовать, скажем, гидроксид бария, мы имеем следующее молекулярное уравнение реакции:

2HCl+ Ba(OH)₂ = BaCl₂ + 2H₂O

Соляная кислота, гидроксид бария и хлорид бария являются сильными электролитами, то есть существуют в растворе преимущественно в виде ионов. Вода, как уже обсуждалось выше, – слабый электролит, то есть существует в растворе практически только в виде молекул. Таким образом, полное ионное уравнение данной реакции будет выглядеть следующим образом:

2H⁺ + 2Cl⁻ + Ba²⁺ + 2OH⁻ = Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2H₂O

Сократим одинаковые ионы слева и справа и получим:

2H⁺ + 2OH⁻ = 2H₂O

Разделив и левую и правую часть на 2, получим:

H⁺ + OH⁻ = H₂O,

Полученное сокращенное ионное уравнение полностью совпадает с сокращенными ионным уравнением взаимодействия азотной кислоты и гидроксида калия.

При составлении ионных уравнений в виде ионов записывают только формулы:

1) сильных кислот (HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄ ) (список сильных кислот надо выучить!)
2) сильных оснований (гидроксиды щелочных (ЩМ) и щелочно-земельных металлов(ЩЗМ))
3) растворимых солей

В молекулярном виде записывают формулы:

1) Воды H₂O
2) Слабых кислот (H₂S, H₂CO₃, HF, HCN, CH₃COOH (и др. практически все органические)).
3) Слабых оcнований («NH₄OH» и практически все гидроксиды металлов кроме ЩМ и ЩЗМ.
4) Малорастворимых солей (↓) («М» или «Н» в таблице растворимости).
5) Оксидов (и др. веществ, не являющихся электролитами).

Попробуем записать уравнение между гидроксидом железа (III) и серной кислотой. В молекулярном виде уравнение их взаимодействия записывается следующим образом:

2Fe(OH)₃+ 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Гидроксиду железа (III) соответствует в таблице растворимости обозначение «Н», что говорит нам о его нерастворимости, т.е. в ионном уравнении его надо записывать целиком, т.е. как Fe(OH)₃ . Серная кислота растворима и относится к сильным электролитам, то есть существует в растворе преимущественно в продиссоциированном состоянии. Сульфат железа (III), как и практически все другие соли, относится к сильным электролитам, и, поскольку он растворим в воде, в ионном уравнении его нужно писать в виде ионов. Учитывая все вышесказанное, получаем полное ионное уравнение следующего вида:

2Fe(OH)₃ + 6H⁺ + 3SO₄^2- = 2Fe³⁺ + 3SO₄^2- + 6H₂O

Сократив сульфат-ионы слева и справа, получаем:

2Fe(OH)₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 6H₂O

разделив обе части уравнения на 2 получаем сокращенное ионное уравнение:

Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O

Теперь давайте рассмотрим реакцию ионного обмена, в результате которой образуется осадок. Например, взаимодействие двух растворимых солей :

Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓+ 2NaCl

Все три соли – карбонат натрия, хлорид кальция, хлорид натрия и карбонат кальция (да-да, и он тоже) – относятся к сильным электролитам и все, кроме карбоната кальция, растворимы в воде, т.е. есть участвуют в данной реакции в виде ионов:

2Na⁺ + CO₃^2- + Ca²⁺ + 2Cl⁻ = CaCO₃↓+ 2Na⁺ + 2Cl⁻

Сократив одинаковые ионы слева и справа в данном уравнении, получим сокращенное ионное:

CO₃^2- + Ca²⁺ = CaCO₃↓

Последнее уравнение отображает причину взаимодействия растворов карбоната натрия и хлорида кальция. Ионы кальция и карбонат-ионы объединяются в нейтральные молекулы карбоната кальция, которые, соединяясь друг с другом, порождают мелкие кристаллы осадка CaCO₃ ионного строения.

Примечание важное для сдачи ЕГЭ по химии

Чтобы реакция соли1 с солью2 протекала, помимо базовых требований к протеканиям ионных реакций (газ, осадок или вода в продуктах реакции), на такие реакции накладывается еще одно требование – исходные соли должны быть растворимы. То есть, например,

CuS + Fe(NO₃)₂ ≠ FeS + Cu(NO₃)₂

реакция не идет, хотя FeS – потенциально мог бы дать осадок, т.к. нерастворим. Причина того что реакция не идет – нерастворимость одной из исходных солей (CuS).

А вот, например,

Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓+ 2NaCl

протекает, так как карбонат кальция нерастворим и исходные соли растворимы.

То же самое касается взаимодействия солей с основаниями. Помимо базовых требований к протеканию реакций ионного обмена, для того чтобы соль с основанием реагировали необходима растворимость их обоих. Таким образом:

Cu(OH)₂ + Na₂S – не протекает,

т.к. Cu(OH)₂ нерастворим, хотя потенциальный продукт CuS был бы осадком.

А вот реакция между NaOH и Cu(NO₃)₂ протекает, так оба исходных вещества растворимы и дают осадок Cu(OH)₂:

2NaOH + Cu(NO₃)₂ = Cu(OH)₂ ↓+ 2NaNO₃

Внимание! Ни в коем случае не распространяйте требование растворимости исходных веществ дальше реакций соль1+ соль2 и соль + основание.

Например, с кислотами выполнение этого требования не обязательно. В частности, все растворимые кислоты прекрасно реагируют со всеми карбонатами, в том числе нерастворимыми.

Другими словами:

1) Соль1+ соль2 — реакция идет если исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок
2) Соль + гидроксид металла – реакция идет, если в исходные вещества растворимы и в продуктах есть осадок или гидроксид аммония.

Рассмотрим третье условие протекания реакций ионного обмена – образование газа. Строго говоря, только в результате ионного обмена образование газа возможно лишь в редких случаях, например, при образовании газообразного сероводорода:

K₂S + 2HBr = 2KBr + H₂S↑

В большинстве же остальных случаев газ образуется в результате разложения одного из продуктов реакции ионного обмена. Например, нужно точно знать в рамках ЕГЭ, что с образованием газа в виду неустойчивости разлагаются такие продукты, как H₂CO₃, «NH₄OH» и H₂SO₃:

H₂CO₃ = H₂O + CO₂ ↑
«NH₄OH» = H₂O + NH₃ ↑
H₂SO₃ = H₂O + SO₂ ↑

(«NH₄OH» — такая запись формулы в кавычках подразумевает, что в реальности вещества с такой формулой не существует. Формула используется для большей простоты промежуточных записей. В реальности вместо «гидроксида аммония» правильнее писать формулу гидрата аммиака NH₃·H₂O).

Другими словами, если в результате ионного обмена образуются угольная кислота, гидроксид аммония или сернистая кислота, реакция ионного обмена протекает благодаря образованию газообразного продукта:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂ ↑
NH₄NO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O + NH₃ ↑
Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + SO₂ ↑

Запишем ионные уравнения для всех указанных выше реакций, приводящих к образованию газов. 1) Для реакции:

K₂S + 2HBr = 2KBr + H₂S↑

В ионном виде будут записываться сульфид калия и бромид калия, т.к. являются растворимыми солями, а также бромоводородная кислота, т.к. относится к сильным кислотам. Сероводород же, являясь малорастворимым и плохо диссоциирцющим на ионы газом, запишется в молекулярном виде:

2K⁺ + S^2- + 2H⁺ + 2Br^— = 2K⁺ + 2Br^— + H₂S↑

Сократив одинаковые ионы получаем:

S^2- + 2H⁺ = H₂S↑

2) Для уравнения:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂ ↑

В ионном виде запишутся Na₂CO₃, Na₂SO₄как хорошо растворимые соли и H₂SO₄ как сильная кислота. Вода является малодиссоциирующим веществом, а CO₂ и вовсе неэлектролит, поэтому их формулы будут записываться в молекулярном виде:

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H ⁺ + SO₄^2- = 2Na⁺ + SO₄² + H₂O + CO₂ ↑
CO₃^2- + 2H ⁺ = H₂O + CO₂↑

3) для уравнения:

NH₄NO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O + NH₃↑

Молекулы воды и аммиака запишутся целиком, а NH₄NO₃, KNO₃ и KOH запишутся в ионном виде , т.к. все нитраты являются хорошо растворимыми солями, а KOH является гидроксидом щелочного металла, т.е. сильным основанием:

NH₄⁺ + NO₃⁻+ K⁺ + OH⁻ = K⁺ + NO₃⁻ + H₂O + NH₃↑
NH₄⁺+ OH⁻ = H₂O + NH₃↑

Для уравнения:

Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + SO₂ ↑

Полное и сокращенное уравнение будут иметь вид:

2Na⁺ + SO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl⁻ = 2Na⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + SO₂ ↑
SO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + SO₂ ↑

Тонкости взаимодействия кислых солей (в частности, гидрокарбонатов, дигидрофосфатов и гидрофосфатов) со щелочами рассмотрены в данной публикации.

Источник

Как составлять ионные уравнения. Задача 31 на ЕГЭ по химии

Зачем нужны ионные уравнения

Алгоритм написания ионных уравнений

Как составить молекулярное уравнение реакции

Как превратить молекулярное уравнение в полное ионное уравнение

В виде ионов записывают:

В виде молекул записывают:

Реакции ионного обмена

Правила составления уравнений реакций ионного обмена

Запись сложных химических уравнений реакций в ионном виде

переписка с читателем

Реакции ионного обмена и условия их протекания до конца

Правила написания уравнений реакций в ионном виде

Условия, при которых реакции ионного обмена протекают до конца

Запись сложных химических уравнений реакций в ионном виде

Проверочная работа по теме «Ионный обмен»

Правила составления уравнений реакций ионного обмена

1.4.6. Реакции ионного обмена.

Тонкости взаимодействия кислых солей (в частности, гидрокарбонатов, дигидрофосфатов и гидрофосфатов) со щелочами рассмотрены в данной публикации.

Не пропустите также:

Реакции ионного обмена и
условия их протекания до конца

Правила написания уравнений реакций в ионном
виде

Условия, при которых реакции ионного обмена
протекают до конца

Запись сложных химических уравнений реакций в
ионном виде