Тема 1.5.1. Практическое занятие №2 "Реакции ионного обмена"
творческая работа учащихся

Свойства ионов

Число электронов в атоме равно числу протонов. Протоны и нейтроны прочно связаны друг с другом и образуют ядро атома. Ион – атом или часть молекулы, где есть неравное количество электронов и протонов. Если электронов больше, чем протонов, то ион называют отрицательным. Иначе ион называют положительным.

Ионы отличаются от атомов строением и свойствами. Некоторые ионы бесцветны, а другие имеют определенный цвет. Для каждого из ионов характерны специфические химические свойства.

Таблица 1. Определение ионов

* При определении галогенид-ионов с помощью серной кислоты используют твердую соль.

Ионное уравнение

В водных растворах все электролиты в той или иной степени распадаются на ионы и реакции происходят между ионами.

Сущность реакций в растворах электролитов отражается ионным уравнением. В ионном уравнении учитывается то, что сильный электролит в растворе находится в диссоциированном виде. Формулы слабых электролитов и нерастворимых в воде веществ в ионных уравнениях принято записывать в недиссоциированной на ионы форме. Растворимость электролита в воде нельзя считать критерием его силы. Многие нерастворимые в воде соли являются сильными электролитами, однако концентрация ионов в растворе оказывается низкой вследствие низкой растворимости. Именно поэтому в уравнениях их формулы записывают в недиссоциированной форме.

При составлении ионных уравнений реакций с участием сильных кислот часто для упрощения записывают формулу иона Н+, а не H3O+.

Реакции в растворах электролитов происходят в направлении связывания ионов. Существует несколько форм связывания ионов: образование осадков, выделение газообразных веществ, образование слабых электролитов. Рассмотрим конкретные примеры:

1. Образование осадков.

Уравнение в молекулярном виде:  Ca(NO3)2 + Na2CO3 = СаСO3↓ + 2NaNO3

Полное ионное уравнение:

Сокращенное ионное уравнение:

2. Выделение газов (например, СO2, SO2, H2S, NH3):

3. Образование слабых электролитов (например, воды, слабых кислот):

а) КОН + НCl = КCl + H2O
К+ + OH– + Н+ + Cl– = К+ + Cl– + H2O
OH– + Н+ = H2O

б) HNO2 – азотистая кислота (слабая):
NaNO2 + НCl = NaCl + HNO2
Na+ + NO2 + Н+ + Cl– = Na+ + Cl– + HNO2
NO2– + Н+ = HNO2

Иногда реакции в растворах электролитов осуществляются с участием нерастворимых веществ или слабых электролитов в направлении более полного связывания ионов. Например, мрамор растворяется в соляной кислоте с образованием углекислого газа:

Таблица 2. Уравнения ионных реакций

Реакции ионного обмена

Для ионных реакций выражение «в молекулярном виде», как и сама запись, является условным. При анализе приведенных в Таблице 2 уравнений реакций выясняется, что реакции ионного обмена протекают до конца в следующих случаях:

1. если выпадает осадок;
2. если выделяется газ;
3. если образуется малодиссоциирующее вещество, например вода.

Если в растворе нет таких ионов, которые могут связываться между собой, реакция обмена не протекает до конца, т. е. является обратимой. При составлении уравнений таких реакций, как и при составлении уравнений диссоциации слабых электролитов, ставится знак обратимости.

Чтобы сделать вывод о протекании реакции ионного обмена до конца, надо использовать данные таблицы растворимости солей, оснований и кислот в воде.

Чтобы составить уравнения всех возможных реакций, в которых участвуют хлорид магния и другие растворимые в воде вещества, рассуждают так:

• Убеждаются, растворимо ли в воде взятое вещество, в данном случае хлорид магния MgCl2.
• Приходят к выводу, что хлорид магния MgCl2 будет реагировать только с такими растворимыми в воде веществами, которые способны осадить либо ионы Mg2+, либо хлорид-ионы Сl–.
• Ионы Mg2+ можно осадить: а) ионами ОН–, т. е. нужно подействовать любой щелочью, что приведет к образованию малорастворимого гидроксида магния Mg(OH)2; б) при действии растворимыми в воде солями, содержащими один из следующих анионов: . Для этого можно воспользоваться солями натрия, калия и аммония, содержащими указанные анионы, так как эти соли растворимы в воде.
• Хлорид-ионы Сl– можно осадить катионами Ag++ и Pb2+. Поэтому для проведения реакции нужно выбрать растворимые соли, содержащие эти катионы.

При составлении уравнений реакций ионного обмена, в которых образуются газообразные вещества, следует учесть, что анионы  способны реагировать с кислотами с образованием соответствующего газа, например:

В свете представлений об электролитической диссоциации кислот, оснований и солей общие свойства этих веществ определяются наличием общих ионов, которые входят в их состав

Выводы:

Написать уравнения реакций ионного обмена (в молекулярной, полной ионной и

сокращенной ионной формах)

1  CuCl2 + KOH =

2  Na2CO3 + H2SO4 →

3  Ba(NO3)2 + K2SO4 =

4  HCl+NaOH=

5 FeCl3 + NaOH =

6  K2СO3 + HCl =

7  NaOH+HNO3=

8. - гидроксид натрия + соляная кислота

9.   - нитрат серебра (I) + хлорид натрия

10.   - сульфат лития + нитрат бария

11.   - карбонат калия + серная кислота

12.   - фосфат калия + гидроксид лития

13.   - гидроксид калия + сульфат меди (II)

14.   - фосфат натрия + нитрат лития

15.   - серная кислота + карбонат кальция

16.   - азотная кислота + гидроксид лития

17. - сульфат алюминия + хлорид бария