Обменные реакции

Классификация реакций

Существует несколько классификаций реакций, протекающих в неорганической и органической химии.

По характеру процесса
  • Соединения

Так называют химические реакции, где из нескольких простых или сложных веществ получается одно сложное вещество. Примеры:

В результате реакции разложения сложное вещество распадается на несколько сложных или простых веществ. Примеры:

В ходе реакций замещения атом или группа атомов в молекуле замещаются на другой атом или группу атомов. Примеры:

К реакциям обмена относятся те, которые протекают без изменения степеней окисления и выражаются в обмене компонентов между веществами. Часто обмен происходит анионами/катионами:

AgF + NaCl = AgCl↓ + NaF

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

Это те химические реакции, в процессе которых происходит изменение степеней окисления химических элементов, входящих в состав исходных веществ. ОВР подразделяются на:

    Межмолекулярные – атомы окислителя и восстановителя входят в состав разных молекул. Примеры:

Внутримолекулярные – атомы окислителя и восстановителя в составе одного сложного вещества. Примеры:

Диспропорционирование – один и тот же атом является и окислителем, и восстановителем

Замечу, что окислителем и восстановителем могут являться только исходные вещества (а не продукты!) Окислитель всегда понижает свою СО, принимая электроны в процессе восстановления. Восстановитель всегда повышает свою СО, отдавая электроны в процессе окисления.

От обилия информации можно запутаться. Я рекомендую сформулировать четко: “Окислитель – понижает СО, восстановитель – повышает СО”. Запомнив эту информацию таким образом, вы не будете путаться.

ОВР уравнивают методом электронного баланса, с которым мы подробно познакомимся в разделе “Решения задач”.

Обратимые и необратимые реакции

Обратимые реакции – такие химические реакции, которые протекают одновременно в двух противоположных направлениях: прямом и обратном. При записи реакции в таких случаях вместо знака “=” ставят знак обратимости “⇆”.

Классическим примером обратимой реакции является синтез аммиака и реакция этерификации (из органической химии):

Необратимые реакции протекают только в одном направлении, до полного расходования одного из исходных веществ. Главное отличие их от обратимых реакций в том, что образовавшиеся продукты реакции не взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ.

Иногда сложно бывает отличить обратимую реакцию от необратимой, однако я дам несколько советов, которые советую взять на вооружение. В результате необратимых реакций:

  • Образуются малодиссоциирующие вещества (например – вода, однако есть исключения – реакция этерификации)
  • Реакция сопровождается выделение большого количества тепла
  • В ходе реакции образуется газ или выпадает осадок

Примеры необратимых реакций:

NaOH + HCl = NaCl + H2O (образуется вода)

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 (сопровождается выделением большого количества тепла)

Реакции и агрегатное состояние фаз

Фазой в химии называют часть объема равновесной системы, однородную во всех своих точках по химическому составу и физическим свойствам и отделенную от других частей того же объема поверхностью раздела. Фаза бывает жидкой, твердой и газообразной.

Читайте также:
Химия d-элементов (медь, серебро, цинк, хром, марганец, железо)

Все реакции можно разделить на гетеро- и гомогенные. Гетерогенные реакции (греч. heterogenes – разнородный) – реакции, протекающие на границе раздела фаз, в неоднородной среде. Скорость таких реакций зависит от площади соприкосновения реагирующих веществ.

К гетерогенным реакциям относятся следующие реакции (примеры): жидкость + газ, газ + твердое вещество, твердое вещество + жидкость. Примером такой реакции может послужить взаимодействие твердого цинка и раствора соляной кислоты:

Гомогенные реакции (греч. homogenes – однородный) – реакции, протекающие между веществами, находящимися в одной фазе.

К гомогенным реакциям относятся (примеры): жидкость + жидкость, газ + газ. Примером такой реакции может служить взаимодействие между растворами уксусной кислоты и едкого натра.

Реакции и их тепловой эффект

Все реакции можно разделить на те, в ходе которых тепло поглощается, или, наоборот, тепло выделяется. Представьте пробирку, охлаждающуюся или нагревающуюся в вашей руке – это и есть тот самый тепловой эффект. Иногда тепла выделяется так много, что реакции сопровождаются воспламенением или взрывом (натрий с водой).

Экзотермические реакции (греч. exo – вне) – химические реакции, сопровождающиеся потерей энергии системой и выделением тепла (той самой энергии) во внешнюю среду. При написании химических реакций в конце экзотермических ставят “+ Q” (Q – тепло), иногда бывает указано точное количество выделяющегося тепла. Например:

2Mg + O2 = 2MgO + Q

NaOH + HCl = NaCl + H2O + 56 кДж

К экзотермическим реакциям часто относятся реакции горения, соединения.

Исключением является взаимодействие азота и кислорода, при котором тепло поглощается:

Как уже было отмечено выше, если тепло выделяется во внешнюю среду, значит, система реагирующих веществ потеряло это тепло. Поэтому не должно казаться противоречием, что внутренняя энергия веществ в результате экзотермической реакции уменьшается.

Энтальпией называют (обозначение Н), количество термодинамической (тепловой) энергии, содержащееся в веществе. Иногда с целью “запутывания” в реакции вместо явного +Q при экзотермической реакции могут написать ΔH 0, так как внутренняя энергия веществ увеличивается. Например:

CaCO3 = CaO + CO2↑ ; ΔH > 0 (значит реакция эндотермическая, так как внутренняя энергия увеличивается)

Замечу, что не все реакции разложения являются эндотермическими. Широко известная реакция разложения дихромата аммония (“вулканчик”) является примером экзотермического разложения, при котором тепло выделяется.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

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.

Читайте также:
Тренировочные задания. Характерные химические свойства предельных одноатомных и многоатомных спиртов, фенола, альдегидов, предельных карбоновых кислот, сложных эфиров
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:

Читайте также:
Аминокислоты, пептиды и белки

[Al(OH)4] — + 4H + = Al 3+ + 4H2O

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:

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:

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):

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:

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 − + Ba 2+ + 2OH − = Ba 2+ + 2Cl − + 2H2O

Сократим одинаковые ионы слева и справа и получим:

Разделив и левую и правую часть на 2, получим:

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).

Читайте также:
Анализ отдельных заданий повышенного уровня сложности с кратким ответом

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

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:

Сократив сульфат-ионы слева и справа, получаем:

разделив обе части уравнения на 2 получаем сокращенное ионное уравнение:

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

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- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO3↓+ 2Na + + 2Cl −

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

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,

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).

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:

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:

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

Читайте также:
Введение в органическую химию

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

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:

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:

(«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:

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

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:

2) Для уравнения:

В ионном виде запишутся Na2CO3, Na2SO4 как 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:

3) для уравнения:

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:

Полное и сокращенное уравнение будут иметь вид:

Реакции обмена

Урок 31. Химия 8 класс

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Реакции обмена”

Реакции обмена – это реакции, в результате которых, два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Читайте также:
Спирты и фенолы

Запишем реакцию взаимодействия двух сложных веществ: гидроксида натрия и сульфата меди (II). Они должны обменяться своими составными частями, т.е. у натрия вместо гидроксид-иона будет сульфат-ион, а у меди вместо сульфат-иона будет гидроксид-ион. Осталось правильно составить формулы продуктов реакции согласно зарядам. Т.е. образуется сульфат натрия – Na2SO4 и гидроксид меди (II) – Cu(OH)2.

Запишем правило: щелочь + соль = основание + соль

Признаком этой реакции является образование осадка голубого цвета. Этот осадок – гидроксид меди (II), поэтому мы ставим после него стрелку, направленную вниз. Еще образуется соль – сульфат натрия. В этом легко убедится, если отфильтровать садок, а на предметное стекло поместить несколько капель раствора и выпарить. После чего на стекле появятся белые кристаллы соли.

Аналогично обмениваются ионами йодид натрия с нитратом свинца (II). В результате реакции выпадает осадок йодида свинца (II).

Проведем эксперимент. Для этого в пробирку с раствором щелочи добавим несколько капель фенолфталеина. Раствор окрасится в малиновый цвет. Если же к содержимому пробирки добавить кислоты, то малиновая окраска исчезает. Выпарим содержимое полученного раствора. На предметном стекле появляются кристаллы соли. В реакцию у нас вступает щелочь – гидроксид натрия и серная кислота. У гидроксида натрия – гидроксид-ионы, у серной кислоты – сульфат-ионы. Обменяем их ионами, у натрия теперь будут сульфат-ионы, у водорода – гидроксид-ионы. В результате образуется соль – сульфат натрия и вода.

Запишем правило: щелочь + кислота = соль + вода

В каждом из этих растворов была своя седа: у щелочи – щелочная, у кислоты – кислая, а стала нейтральная. Поэтому реакцию обмена между щелочью и кислотой называют реакцией нейтрализации.

Реакция обмена наблюдается и при взаимодействии известковой воды и углекислого газа. При этом наблюдается помутнение известковой воды вследствие образования осадка – карбоната кальция.

Если в пробирку с карбонатом натрия прилить соляной кислоты, то начинается «вскипание» раствора, вследствие образования углекислого газа. Откуда же углекислый газ, ведь по правилам должна образоваться угольная кислота. Но так как это соединение непрочное, то она распадается на углекислый газ и воду.

Правило: соль + кислота = новая соль + новая кислота

Реакции обмена идут до конца, если в результате их образуется осадок, газ или вода.

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:

Читайте также:
Карбоновые кислоты

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 Ва 2+ и SО4 2- 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

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:

Полученное уравнение называется сокращенным ионным уравнением. Оно показывает, что в ходе данной реакции происходит связывание ионов SO4 2- , которые находились в растворе NaSО4, и ионов Ва 2+ , 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:

Как видим, сущность реакций (4) и (5), как и реакции (1), заключается в связывании ионов SO4 2- и Ва 2+ с образованием нерастворимой соли BaSО4.

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

В виде ионов записывают формулы:

В виде молекул записывают формулы:

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

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

В виде молекул также записывают:

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:

Читайте также:
Химическая связь

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:

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:

Реакции ионного обмена. Реакция нейтрализации. Химия, 8–9 класс

Правило Бертолле

В соответствии с этим правилом можно определить, будет ли реакция ионного обмена протекать до конца. Такая реакция будет идти, если:

  • образуется твердое вещество, являющееся практически нерастворимым (его легко обнаружить по выпавшему на дне пробирки осадку):
  • происходит образование летучего газообразного вещества (пузырьки газа всплывают из раствора на поверхность):
  • образуется хорошо растворяющееся в воде вещество, являющееся слабым малодиссоциирующим электролитом (также может образовываться вода, которая тоже относится к слабым электролитам):
  • происходит формирование комплексного иона (образуется комплексная соль):

Для протекания реакции достаточно выполнения хотя бы одного из приведенных здесь условий. Если же не соблюдается ни одно условие, реакция в водном растворе так и не начнется.

Правила (алгоритм) составления уравнений ионно-обменных реакций

В обычных химических уравнениях разложение молекул на ионы не учитывается. Чтобы отразить сущность взаимодействия электролитических растворов, пользуются ионными уравнениями, которые составляются по определённым правилам.

  1. Для составления уравнения РИО следует проверить растворимость реагентов по таблице растворимости веществ.

  • Записать затем уравнение реакции в молекулярной форме и расставить коэффициенты. Не забывать, что в молекулах продуктов реакции сумма зарядов равняется нулю.
  • После этого оформить РИО в виде полного ионного уравнения с учётом результатов распада на ионы, как исходных, так и полученных веществ. Формулы растворимых соединений записать в виде ионов (в таблице растворимости они обозначены буквой «Р»). Молекулярные формулы применить для написания нерастворимых веществ. Иметь в виду: малорастворимые соединения («М») в левой части следует записывать в ионной форме, в правой – в молекулярной (считать их нерастворимыми). Для подсчёта суммарного коэффициента реакции произвести сложение всех коэффициентов в обеих частях уравнения.
  • Записать краткую форму ионного уравнения, сократив одинаковые ионы в левой и правой части. Коэффициенты сделать минимальными, суммы зарядов и слева, и справа должны быть одинаковыми. Аналогично п.3 сделать подсчёт суммарного коэффициента реакции.
  • Читайте также:
    Тренировочные задания. Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная

    Необходимое условие РИО. Правило Бертолле

    Главное условие необратимого протекания ионнообменной реакции между электролитами – образование осадка, газообразного вещества или малодиссоциирующего соединения (слабого электролита, в т.ч. воды).

    Данное утверждение носит название правила Бертолле. Этот французский химик сформулировал его в 1803 г.

    Следует помнить, что это правило справедливо при взаимодействии ненасыщенных растворов.

    Примеры реакций ионного обмена

    Пример 1 Пример 2
    HNO3+KOH→KNO3+H2O 2HCl+Ba(OH)2→BaCl2+2H2O
    H + +NO3 — +K + +OH — →K + +NO3 — +H2O 2H + +2Cl — +Ba 2+ +2OH — →Ba 2+ +2Cl — +2H2O
    H + +OH — →H2O H + +OH — →H2O

    Данные примеры свидетельствуют, что химические процессы, наблюдающиеся в обеих случаях, схожи по своей сути. Следует иметь в виду, что некоторые вещества при их растворении в воде начинают активно разлагаться. В частности, к ним относятся такие соли, как сульфид алюминия (Al2S3) и трехвалентный ацетат хрома (Cr(CH3COO)3). Это значит, что такие соединения в результате проведения реакций ионного обмена получить не удастся.

    Абитуриенту

    Виртуальный репетитор: обменные реакции

    Шведский химик Сванте Аррениус был первым, кто со всей определенностью доказал: многие вещества в растворе распадаются на ионы. Ионы, которые получаются в растворе, находятся в непрерывном движении, и если они встретятся с теми из своих собратьев по раствору, с которыми могут образовывать нечто новое – осадок труднорастворимого вещества, газообразный продукт или воду, они тут же это делают.

    Химики говорят, что при смешивании растворов двух солей (а также оснований или кислот), ионы которых способны образовать осадок, газ или воду, происходят реакции двойного обмена. В результате будут получаться совершенно новые продукты. Французский химик Клод Бертолле сформулировал правило, согласно которому такие реакции идут необратимо (до конца). И это правило было названо его именем (правило Бертолле).

    Приведем примеры реакций двойного обмена.

    Если в результате обменных “манипуляций” с ионами не выделяются ни осадок, ни газообразное вещество, ни вода, ни слабая кислота, реакции обмена обратимы и не идут до конца. Это значит, что обмен “не окончательный”, и в растворах получаются смеси солей, например нитрата натрия NaNO3, нитрата калия KNO3 , хлорида натрия NaCl и хлорида калия KCl:

    Na + + NO3 — + K + + Cl — > K + + NO3 — + Na + + Cl —

    А качестве примера реакции обмена, в которой выделяется газообразный продукт, рассмотрим разложение хлороводородной кислотой HCl хорошо растворимого сульфита натрия Na2SO3:

    2Na + + SO3 2– + 2H + + 2Cl — = 2Na + + 2Cl — + H2O + SO2(г),

    или в сокращенной форме:

    В результате этой реакции получается сернистый газ – диоксид серы SO2, а вместо сульфита натрия Na2SO3 в растворе оказывается хлорид натрия NaCl. После окончания реакции можно будет выпарить раствор и выделить кристаллы NaCl. Такая обменная реакция будет идти до конца.

    При нейтрализации кислоты основанием получаются соль и вода, и реакция обмена тоже идет до конца. Такое происходит не только с растворимыми сильными основаниями (щелочами) и сильными кислотами, но также со слабыми и малорастворимыми. Например, малорастворимый гидроксид меди Cu(OH)2 реагирует с серной кислотой H2SO4 с выделением воды. Одновременно в растворе появляются катионы меди Cu 2+ :

    или в сокращенной форме:

    А малорастворимая в воде и слабая ортокремниевая кислота H4SiO4 взаимодействует со щелочью – гидроксидом натрия NaOH, превращаясь в соль ортосиликат натрия Na4SiO4 и воду:

    или в сокращенной форме:

    Но самое удивительное, что и соли могут в обменных реакциях вести себя как кислоты или основания. Правда, для этого они должны быть не “простыми” (средними), а кислыми или основными. Хороший пример – реакция между гидрокарбонатом кальция Ca(HCO3)2, хорошо растворимым в воде, и гидроксидом натрия NaOH:

    Ca 2+ + 2HCO3 + 2Na + + 2OH — = CaCO3(т) + 2Na + + CO3 2– + 2H2O,

    или в сокращенной форме:

    Не правда ли, забавная получается реакция нейтрализации, где “кислый” анион HCO3 — соединяется со щелочным анионом OH — и получается “некислый” анион CO3 2– и вода! Карбонат-анион CO3 2– наполовину уходит в осадок карбоната кальция CaCO3, а остальное его количество остается в растворе.

    Соль хлорид натрия NaCl при взаимодействии с другой солью – нитратом серебра AgNO3 в водном растворе обменивается анионами и выделяет малорастворимый осадок — хлорид серебра AgCl:

    Na + + Cl — + Ag + + NO3 — = AgCl(т) + Na + + NO3

    Эта реакция обмена тоже идет до конца – выпадает осадок. Если осадок отфильтровать от раствора, а раствор выпарить, можно будет получить и второй продукт двойного обмена – соль нитрат натрия NaNO3.

    Когда при реакциях двойного обмена выпадает осадок? Чтобы ответить на этот вопрос, пользуются таблицей растворимости. Там указано, какие анионы с данными катионами дают осадки, а какие соли хорошо растворимы.

    Чтобы найти по этой таблице нужное вещество, смотрят на место пересечения строчки, в которой записан катион, и столбца, где находится анион. А потом решают, будет ли выпадать осадок. Пользуясь таблицей растворимости, можно проверить, правильно ли мы записали все предыдущие реакции.

    Чтобы все, сказанное здесь, хорошо улеглось в памяти, выучим запоминалку насчет обменных реакций.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: