Химия Онлайнс Ольгой Лагуновой
Все уроки
Общая химияУрок 2035 мин

Реакции ионного обмена. Условия протекания до конца

Правила составления полных и сокращённых ионных уравнений. Условия необратимости: осадок, газ, слабый электролит.

Содержание урокапрочитано 0%

Цели урока

  • Составлять молекулярные, полные и сокращённые ионные уравнения
  • Определять возможность протекания реакции ионного обмена
  • Записывать реакции нейтрализации, образования осадков и газов
  • Анализировать растворимость по таблице растворимости

Зачем это нужно на ЕГЭ

Задание 30 — запись реакции ионного обмена по описанию. Необходимо составить молекулярное уравнение и записать сокращённое ионное. За полное решение задания нужно правильно определить реагенты, продукты и записать ионное уравнение без ошибок. Ошибки: неправильное определение растворимости, запись сильного электролита в молекулярной форме.

Теория

Реакции ионного обмена

Реакции ионного обмена (РИО) — реакции между электролитами в растворах, при которых ионы обмениваются партнёрами. В отличие от ОВР, степени окисления элементов не меняются.

Общий принцип: при смешивании двух растворов электролитов ионы «перемешиваются» и могут образовать новые комбинации. Реакция действительно протекает только если один из продуктов выводится из раствора.

Условия протекания реакции до конца

РИО протекает необратимо (до конца), если образуется:

1. Осадок (\downarrow)

Нерастворимое или малорастворимое вещество, определяемое по таблице растворимости:

BaCl2+Na2SO4BaSO4+2NaClBaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl Ba2++SO42BaSO4Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow AgNO3+NaClAgCl+NaNO3AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3 Ag++ClAgClAg^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow

2. Газ (\uparrow)

Летучее вещество, уходящее из раствора:

Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow CO32+2H+H2O+CO2CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow Na2S+2HCl2NaCl+H2SNa_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S\uparrow S2+2H+H2SS^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S\uparrow NH4Cl+NaOHNaCl+NH3+H2ONH_4Cl + NaOH \rightarrow NaCl + NH_3\uparrow + H_2O NH4++OHNH3+H2ONH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O

3. Слабый электролит (чаще всего — вода)

Нейтрализация — классический пример:

NaOH+HClNaCl+H2ONaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O OH+H+H2OOH^- + H^+ \rightarrow H_2O

При образовании других слабых электролитов:

CH3COONa+HClCH3COOH+NaClCH_3COONa + HCl \rightarrow CH_3COOH + NaCl CH3COO+H+CH3COOH(слабая кислота)CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH \quad (\text{слабая кислота})

Алгоритм составления ионных уравнений

Шаг 1. Молекулярное уравнение

Запишите реакцию в молекулярной форме, расставьте коэффициенты.

Шаг 2. Полное ионное уравнение

Разложите на ионы только сильные электролиты, которые находятся в растворе:

  • Сильные кислоты: HClHCl, HNO3HNO_3, H2SO4H_2SO_4, HBrHBr, HIHI, HClO4HClO_4
  • Щёлочи: NaOHNaOH, KOHKOH, Ba(OH)2Ba(OH)_2, Ca(OH)2Ca(OH)_2 и др.
  • Растворимые соли

НЕ разлагают на ионы:

  • Осадки (\downarrow) — нерастворимые вещества
  • Газы (\uparrow) — CO2CO_2, H2SH_2S, NH3NH_3, SO2SO_2 и др.
  • Слабые электролиты — H2OH_2O, H2CO3H_2CO_3, H2SO3H_2SO_3, NH3H2ONH_3 \cdot H_2O, CH3COOHCH_3COOH
  • Оксиды
  • Простые вещества

Шаг 3. Сокращённое ионное уравнение

Вычеркните ионы-наблюдатели (одинаковые с обеих сторон). Оставшееся — суть реакции.

Таблица растворимости: ключевые правила

Не нужно запоминать всю таблицу — достаточно правил:

Растворимы практически все:

  • Соли Na+Na^+, K+K^+, NH4+NH_4^+
  • Нитраты (NO3NO_3^-)
  • Ацетаты (CH3COOCH_3COO^-), кроме Ag+Ag^+

Нерастворимы:

  • Большинство сульфидов (кроме Na2SNa_2S, K2SK_2S, (NH4)2S(NH_4)_2S, BaSBaS, CaSCaS)
  • Карбонаты, фосфаты, силикаты (кроме Na+Na^+, K+K^+, NH4+NH_4^+)
  • AgClAgCl, AgBrAgBr, AgIAgI
  • BaSO4BaSO_4, PbSO4PbSO_4

Малорастворимы: CaSO4CaSO_4, PbCl2PbCl_2, CaF2CaF_2, Ag2SO4Ag_2SO_4

Особые случаи

Реакция с образованием нестойкого вещества

Некоторые кислоты неустойчивы и разлагаются сразу после образования:

  • H2CO3H2O+CO2H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow
  • H2SO3H2O+SO2H_2SO_3 \rightarrow H_2O + SO_2\uparrow
  • NH4OHNH_4OH (NH3H2ONH_3 \cdot H_2O) при нагревании NH3+H2O\rightarrow NH_3\uparrow + H_2O

Когда РИО не протекает

Если ни один из предполагаемых продуктов не является осадком, газом или слабым электролитом, реакция не идёт:

NaCl+KNO3NaNO3+KClNaCl + KNO_3 \rightarrow NaNO_3 + KCl

— все четыре вещества растворимые сильные электролиты. Реакция не идёт (ионы просто смешиваются без изменений).

Примеры

Пример 1. Полный разбор

Задача: Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения реакции между растворами хлорида бария и серной кислоты.

Решение: Молекулярное:

BaCl2+H2SO4BaSO4+2HClBaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl

Полное ионное:

Ba2++2Cl+2H++SO42BaSO4+2H++2ClBa^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H^+ + 2Cl^-

Сокращённое ионное:

Ba2++SO42BaSO4Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow

Пример 2. Реакция с газом

Задача: Составьте ионные уравнения реакции сульфида натрия с соляной кислотой.

Решение: Молекулярное:

Na2S+2HCl2NaCl+H2SNa_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S\uparrow

Полное ионное:

2Na++S2+2H++2Cl2Na++2Cl+H2S2Na^+ + S^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2S\uparrow

Сокращённое:

S2+2H+H2SS^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S\uparrow

Пример 3. Реакция не идёт

Задача: Произойдёт ли реакция при сливании растворов NaClNaCl и KNO3KNO_3?

Решение: Предполагаемые продукты: NaNO3NaNO_3 и KClKCl — оба растворимые, оба сильные электролиты. Нет осадка, газа, слабого электролита → реакция не протекает.

Вопросы для самопроверки

  1. Запишите ионные уравнения реакции между Ca(OH)2Ca(OH)_2 и HNO3HNO_3.
  2. Произойдёт ли реакция между растворами Na2SO4Na_2SO_4 и KClKCl? Почему?
  3. Что образуется при добавлении HClHCl к раствору Na2CO3Na_2CO_3? Запишите сокращённое ионное уравнение.
  4. Почему нельзя разлагать на ионы осадки и газы?
  5. Запишите три разных молекулярных уравнения, которым соответствует одно сокращённое ионное: Ba2++SO42BaSO4Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow.

Краткий конспект

  • РИО — обмен ионами между электролитами в растворе (без изменения СО)
  • Протекает до конца, если образуется: осадок \downarrow, газ \uparrow, слабый электролит (H2OH_2O)
  • Алгоритм: молекулярное → полное ионное → сокращённое ионное
  • На ионы раскладывают только растворимые сильные электролиты
  • Не раскладывают: осадки, газы, H2OH_2O, слабые электролиты, оксиды
  • Нестойкие: H2CO3H2O+CO2H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2; H2SO3H2O+SO2H_2SO_3 \rightarrow H_2O + SO_2

Что изучать дальше

Реакции ионного обмена логично продолжаются в уроке 21 «Растворы. Способы выражения концентрации», где вы освоите расчёты с растворами. Закрепить материал и расширить кругозор помогут урок 32 «Качественные реакции на катионы» и урок 33 «Качественные реакции на анионы».