Реакции, идущие с образованием осадка

Теория

Согласно теории электролитической диссоциации при растворении в воде электролиты диссоциируют (распадаются) на положительные и отрицательные ионы. А если в растворе одновременно присутствуют несколько веществ - электролитов, то образуется несколько катионов и анионов и тогда между противоположно заряженными ионами возможно взаимодействие с образованием новых веществ.

Реакции между ионами называются ионными реакциями, а уравнения этих реакций — ионными уравнениями.

В соответствии с правилом Бертолле реакции обмена протекают до конца только тогда, когда образуются твердое малорастворимое соединение (осадок), легколетучее вещество (газ) или малодиссоциирующее соединение (очень слабый электролит, в том числе и вода).

Реакцию обмена в растворе принято изображать 3 уравнениями:

- молекулярным уравнением

- полным ионным уравнением

- сокращенным ионным уравнением

При написании ионных уравнений следует обязательно руководствоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде, т.е. обязательно проверять растворимость реагентов и продуктов, отмечая это в уравнениях.

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

В виде ионов записывают формулы: сильных кислот; сильных оснований; растворимых в воде солей.

В виде молекул записывают формулы: воды; слабых кислот; слабых оснований; малорастворимых солей; амфотерных гидроксидов; оксидов; газообразных веществ.

В уравнениях реакций ставят знак ¯, если среди продуктов реакции есть осадок - нерастворимые или малорастворимые вещества. Знакпоказывает газообразные или 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.

Рассмотрим примеры реакций ионного обмена, протекающих до конца. 1. Реакции с образованием малорастворимых веществ, выпадающих в осадок.

Составим молекулярное и ионные уравнения реакции между нитратом серебра (I) и хлоридом натрия:

AgNО₃ + NaCl = AgCl + NaNО₃

Ag⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- = AgCl¯+ Na⁺ + NО₃^-

Ag⁺ + Cl^- = AgCl¯

Эта реакция обмена необратима, потому что один из продуктов уходит из раствора в виде нерастворимого вещества (осадка).

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

Составим молекулярное и ионные уравнения реакции нейтрализации между растворами гидроксида калия и азотной кислоты:

NaOH + HNO₃ = NaNО₃ + Н₂0

Na⁺ + ОН^- + Н⁺ + NО₃^- = Na⁺ + NО₃^- + Н₂О

ОН^- + Н⁺ = Н₂О

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

3. Реакции, протекающие с образованием газообразных веществ.

Запомни! Угольная, сернистая кислоты и гидроксид аммония неустойчивые соединения и распадаются:

H₂CO₃ ® CO₂ + H₂O

H₂SO₃ ® SO₂ + H₂O

NH₄OH ® NH₃ + Н₂O

Составим молекулярное и ионные уравнения реакции между растворами гидроксида натрия и хлоридом аммония:

NaOH + NH₄Cl = NaCl + NH₃ + Н₂O

Na⁺ + ОН^- + NH₄⁺ + Cl^- = Na⁺ + Cl^- + NH₃ + H₂O

NH₄⁺ + OH^- = NH₃+ H₂O

Эта реакция обмена необратима, потому что образуется газ аммиак и малодиссоциирующее вещество - вода.

Реакции обмена, если среди исходных веществ имеются слабые электролиты или малорастворимые вещества, являются обратимыми, т.е. до конца не протекают.

Сu(ОН)₂¯ + 2НС1 Û СuС1₂+ 2Н₂О

Сu(ОН)₂ ¯ + 2Н⁺ + 2С1^- Û Cu²⁺ + 2Cl^-+ 2Н₂О

Сu(ОН)₂ ¯ + 2Н⁺ Û Сu²⁺ + 2Н₂О

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. Примером данной реакции может служить реакция между хлоридом натрия и нитратом кальция. Уравнения таких реакций обмена не записывают.

Таким образом, реакции ионного обмена идут в направлении связывания ионов.

@ Задание. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций между веществами: сульфидом калия и соляной кислотой, гидроксидом меди (II) и азотной кислотой, нитратом свинца (II) и сульфатом калия, карбонатом магния и соляной кислотой, хлоридом железа (III) и нитратом серебра, гидроксидом бария и серной кислотой, гидроксидом натрия и нитратом аммония.

1) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) _____________________________________________________________________________________________________________________________________________

3) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6) __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 1. (образец) В 100 г воды растворили 20 г соли. Рассчитайте массовую долю соли в %.

Дано: m_{растворителя} = 100 г m_р.в. = 20 г

Решение:

w_р.в. = m_р.в-ва/ m_{раствора}

m_{раствора}= m_р.в-ва+ m_{растворителя}= 100 + 20 = 120 г

w_р_._в_.= 20 / 120 = 0,1667 = =16,67%

w_р.в. -? %

Ответ: массовая доля соли 16,67%.

@ Задание. Используя образец решения задачи 1., реши следующую задачу:

Задача 2. В 200 г спирта растворили 50 г йода. Рассчитайте массовую долю йода в %.

Задача 3. (образец) Сколько граммов воды и нитрата натрия нужно взять, чтобы приготовить 80г 5%-го раствора?

Дано: m_{раствора}= 80 г w_р.в. = 5% = 0,05

Решение:

w_р.в. = m_р.в-ва/ m_{раствора}

m_р.в-ва = w_р.в.× m_{раствора}

m_{растворителя} = m_{раствора} - m_р.в.

m_р.в-ва = 0,05 × 80 = 4 г

m_{растворителя} = 80 – 4 = 76 г

m _{растворителя} -? г m_р.в.-? г

Ответ: нужно взять 76 граммов воды и 4 г нитрата натрия.

@ Задание. Используя образец решения задачи 3., реши следующую задачу:

Задача 4. Сколько граммов йода и спирта нужно взять для приготовления 30г 5%-го раствора йодной настойки?

Лабораторное занятие №1

«Реакции ионного обмена»

Цель: экспериментальное подтверждение знаний об условиях протекания реакций ионного обмена до конца, выработка умений по составлению ионных уравнений реакций.

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы:

штатив с пробирками, растворы сульфата меди (II), сульфата алюминия, гидроксида натрия, нитрата бария, сульфида натрия, карбоната натрия, серной кислоты, хлорида железа (III), фенолфталеина.

Реакции, идущие с образованием осадка

Опыт №1

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфата меди (II) и добавьте немного раствора гидроксида натрия.

Запишите наблюдения:____________________________________________

Составьте уравнение реакции в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном виде: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №2.

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора сульфата алюминия и добавьте немного раствора нитрата бария.

Запишите наблюдения:____________________________________________