Реакции обмена в водных растворах электролитов. Ионные реакции и уравнения

Так как молекулы электролитов в растворах распадаются на ионы, то и реакции в растворах электролитов происходят между ионами.

Реакции, протекающие между ионами, называются ионными реакциями.

С участием ионов могут протекать как обменные, так и окислительно-восстановительные реакции. Рассмотрим реакции ионного обмена, например взаимодействие между растворами двух солей:

Na2SO4 + ВаCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl    (1)

Это уравнение является молекулярным уравнением, так как формулы всех веществ записаны в виде молекул. Исходные вещества Na24 и ВаCl2 являются сильными электролитами, т. е. в растворе находятся в виде ионов. Сульфат бария — нерастворимая соль, которая выпадает в осадок, следовательно, ионы Ва2+ и SО42- уходят из раствора. Хлорид натрия NaCl — растворимая соль, сильный электролит, в растворе находится в виде ионов (Na+ + Сl). Таким образом, с учетом диссоциации сильных электролитов уравнение реакции можно записать так:

Такое уравнение называется полным ионным уравнением.

Результат взаимодействия хлорида бария с сульфатом натрия
Результат взаимодействия хлорида бария с сульфатом натрия

Ионы Na+ и Cl имеются и в левой, и в правой частях уравнения, т. е. эти ионы в реакции участия не принимают, их можно исключить из уравнения:

SO42-+ Ba2+ = BaSO4↓  (3)

Полученное уравнение называется сокращенным ионным уравнением. Оно показывает, что в ходе данной реакции происходит связывание ионов SO42-, которые находились в растворе NaSО4, и ионов Ва2+, которые находились в растворе ВаCl2, и в результате образовалась нерастворимая соль BaSО4.

Сокращенное ионное уравнение (3) выражает сущность не только реакции (1). Напишем уравнения нескольких реакций:Реакции, протекающие между ионами, называются ионными реакциями.Полные ионные уравнения. Сокращенные ионные уравнения. Как правильно составить ионное уравнение.

Как видим, сущность реакций (4) и (5), как и реакции (1), заключается в связывании ионов SO42- и Ва2+ с образованием нерастворимой соли BaSО4.

В ионных уравнениях формулы веществ записывают в виде ионов или в виде молекул.

В виде ионов записывают формулы:

— сильных кислот (НСlO4, H2SO4, HNO3, НCl и др.);

—сильных оснований (щелочей — СsОН, NaOH, КОН,Ca(OH)2, Ba(OH)2 и др.);

— растворимых в воде солей (NaBr, KNO3, ВаCl2, Al2(SO4)3 и др.).

В виде молекул записывают формулы:

— воды Н2O;

— слабых кислот (HNO2, НСN, H2СО3, H2SO3, СН3СООН и др.);

— слабых оснований (NН4ОН, Cu(OH)2, Fe(OH)3 и др.);

— малорастворимых солей(↓) AgCl, BaSO4, СаСО3, FeS и др.;

— амфотерных гидроксидов (↓):Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3 и др.

Большая часть молекул слабых электролитов в растворе не диссоциирует на ионы.

В виде молекул также записывают:

— формулы газообразных веществ (СО2, SO2, Н2, H2S, NH3 и др.);

— формулы оксидов металлов и неметаллов (Na2O, СаО, Р2O5, SiO2 и т. д.).

В уравнениях реакций ставят знак ↓, если среди продуктов реакции есть осадок — нерастворимые или малорастворимые вещества. Знак ↑ показывает газообразные и летучие соединения.

Реакции обмена в водных растворах электролитов могут быть:

1) практически необратимыми, т. е. протекать до конца;

2) обратимыми, т. е. протекать одновременно в двух противоположных направлениях.

1) Реакции обмена между сильными электролитами в растворах протекают до конца, или практически необратимы, когда ионы соединяются друг с другом и образуют:

а) малорастворимые вещества;

б) малодиссоциирующие вещества — слабые электролиты;

в) газообразные или летучие вещества.

Рассмотрим эти случаи.

а) Реакции с образованием малорастворимых веществ, выпадающих в осадок (↓).

Составим молекулярное и ионное уравнения реакции между нитратом серебра (I) AgNO3 и хлоридом натрия NaCl:

Эта реакция обмена необратима, потому что один из продуктов уходит из сферы реакции в виде нерастворимого вещества.

б) Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующих веществ (слабых электролитов).

Составим молекулярное и ионное уравнения реакции нейтрализации между растворами гидроксида натрия NaOH и серной кислоты H2SO4:

или, сокращая коэффициенты, получим: ОН + Н+ = Н2О.

В результате реакции нейтрализации ионы водорода Н+ и гидроксид-ионы ОН образуют малодиссоциирующие молекулы воды. Процесс нейтрализации идет до конца, т. е. эта реакция необратима.

в) Реакции, протекающие с образованием газообразных веществ.

Составим молекулярное и ионное уравнения реакции между растворами гидроксида кальция и хлорида аммония NH4Cl:Реакции, протекающие между ионами, называются ионными реакциями.Полные ионные уравнения. Сокращенные ионные уравнения. Как правильно составить ионное уравнение.

Эта реакция обмена необратима, потому что образуются газ аммиак NH3 и малодиссоциирующее вещество вода.

2) Если среди исходных веществ имеются слабые электролиты или малорастворимые вещества, то такие реакции являются обратимыми, т. е. до конца не протекают. Например:

Если исходными веществами реакций обмена являются сильные электролиты, которые при взаимодействии не образуют малорастворимых или малодиссоциирующих веществ, то такие реакции не протекают. При смешивании их растворов образуется смесь ионов, которые не соединяются друг с другом. Например:

Уравнения таких реакций обмена не пишут.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *