Матеріал параграфа допоможе вам:
поповнити свої знання про реакції обміну за участю електролітів;
передбачати можливість перебігу реакції обміну.
Розглянуті в попередньому параграфі реакції належать до реакцій обміну.
Не всі реакції обміну можливі. У 8 класі ви дізналися, що реакція такого типу відбувається, якщо її продукт є малорозчинним або нерозчинним (він виділяється у вигляді осаду), газом чи слабкою кислотою. Тепер додамо, що реакція відбувається і тоді, коли утворюється слабкий електроліт, у тому числі й вода.
Цікаво знати
Деякі солі можуть взаємодіяти одна з одною і в розплавленому стані.
Отже, для з’ясування можливості перебігу реакції обміну потрібно мати відомості про розчинність і силу електролітів. Нагадуємо, що ряд кислот, розміщених за їхньою здатністю до дисоціації, наведено на форзаці ІІ. Необхідно також знати, що фторидна кислота HF, хлоридна HCl, йодидна HI, сульфідна H2S, нітратна HNO3 — леткі кислоти, карбонатна Н2СО3 і сульфітна H2S03 — нестійкі, а силікатна кислота H2SiO3 — нерозчинна у воді.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 2
Реакція обміну з утворенням осаду
У пробірку налийте 1—2 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду і додайте такий самий об’єм розчину натрій гідроксиду. Що спостерігаєте?
Складіть молекулярне і йонно-молекулярне рівняння.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 3
Реакція обміну з виділенням газу
У пробірку налийте 1—2 мл розчину натрій карбонату і додавайте до нього невеликими порціями розбавлену нітратну кислоту. Що відбувається?
Запишіть молекулярне і йонно-молекулярне рівняння.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 4
Реакція обміну з утворенням води
У пробірку налийте 1 мл розчину натрій гідроксиду, добавте одну краплю розчину фенолфталеїну і додавайте невеликими порціями за допомогою піпетки розбавлену нітратну кислоту, доки не зникне забарвлення індикатора. Вміст пробірки періодично перемішуйте скляною паличкою або струшуванням.
Поясніть результати спостережень.
Складіть молекулярне і йонно-молекулярне рівняння реакції.
Зверніть увагу на йонно-молекулярні рівняння, записані вами після виконання дослідів. Кожне з них указує на те, що під час реакції обміну кількість йонів у розчині зменшується.
Розглянемо випадок, коли реакція обміну між електролітами не відбувається. Якщо злити, наприклад, розчини натрій гідроксиду (луг) і
калій хлориду (сіль), то жодних змін або зовнішніх ефектів не помітимо. Розчин залишиться безбарвним; із нього не виділятимуться ні осад, ні газ. Склавши йонно-молекулярне рівняння, виявимо, що його ліва і права частини однакові:
Добутий розчин містить усі йони, які були в розчинах натрій гідроксиду і калій хлориду. Отже, ці сполуки не взаємодіють одна з одною.
Викладений вище матеріал стосується реакцій обміну, у яких обидва реагенти — розчинні й сильні електроліти. Якщо вихідна сполука не розчиняється у воді або є слабкою кислотою, то висновок про можливість реакції роблять після проведення відповідного хімічного експерименту.
ВИСНОВКИ
Реакція обміну між електролітами в розчині відбувається, якщо серед її можливих продуктів — нерозчинна або малорозчинна сполука, газ чи слабкий електроліт.
Під час реакції обміну кількість йонів у розчині зменшується.
79. У яких випадках реакція обміну відбувається?
80. Допишіть формули продуктів реакцій і складіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння:
81. Допишіть схеми реакцій, складіть молекулярні та йонно-молекуляр-ні рівняння:
82. Чи можлива реакція у водному розчині між сполуками з такими формулами:
а) Ba(NO3)2 і H2S; в) HCl і KNO3;
б) LiOH і HBr; г) K2CO3 і Ba(OH)2?
Відповіді аргументуйте. Напишіть молекулярні і йонно-молекулярні рівняння реакцій, які відбуваються.
83. Які йони не можуть одночасно перебувати у водному розчині:
84. Укажіть сполуки, з якими взаємодіє у водному розчині ферум(ІІ) сульфат:
а) хлоридна кислота; г) барій нітрат;
б) калій гідроксид; ґ) карбонатна кислота.
в) натрій сульфід;
85. Доберіть по дві пари різних електролітів, які реагують у розчині з утворенням:
а) алюміній гідроксиду;
б) силікатної кислоти.
Зважте на те, що серед силікатів розчинні лише солі Натрію і Калію. Напишіть відповідні молекулярні і йонно-молекулярні рівняння.
ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ
Гідроліз солей
Якщо в розчин кальцинованої соди, або натрій карбонату, Na2CO3 додати краплю розчину фенолфталеїну, то він набуває малинового забарвлення. Це вказує на наявність у розчині йонів ОН-. Оскільки в солі таких йонів немає, робимо висновок: натрій карбонат взаємодіє з водою, і одним із продуктів цієї реакції є натрій гідроксид:
Можна припустити, що другий продукт — карбонатна кислота. Вам відомо, що вона нестійка і розкладається з утворенням вуглекислого газу. Однак виділення газу з розчину соди не спостерігаємо. Отже, другим продуктом реакції є інша речовина.
Зіставлення кількості атомів кожного елемента у формулах двох реагентів і натрій гідроксиду вказує на утворення разом із лугом кислої солі1 NaHCO3:
r 1
Відомо, що з водою реагує лише незначна частина соди. Водночас відбувається зворотна реакція — між сполуками NaOH і NaHCO3 (її продукти — Na2CO3 і вода). Зваживши на це, записуємо в хімічному рівнянні знак оборотності:
Розглянута реакція є реакцією обміну. Щоправда, обмін речовин своїми «складовими» неповний: лише половина йонів Натрію у вихідній солі обмінюється на атоми Гідрогену.
Реакцію обміну між сіллю і водою називають реакцією гідролізу1.
Установлено, що з водою взаємодіють солі, утворені слабкими основами або слабкими кислотами (сода утворена слабкою карбонатною кислотою). Середовище розчину солі зумовлює сильний електроліт, від якого походить сіль (у цьому випадку — натрій гідроксид); він утворюється при її гідролізі. Наприклад, розчини солей K2S, Na2SiO3 мають лужне середовище, а розчини солей ZnCl2, CuSO4 — кисле.
Тепер ми можемо пояснити, чому в клітинках таблиці розчинності, які відповідають деяким солям, є позначка #. Кожна із цих солей походить від слабкої основи й слабкої кислоти і тому зазнає повного гідролізу:
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1 Реакції йонного обміну між електролітами у водних розчинах
Вам видано розчини магній хлориду, калій карбонату, натрій гідроксиду і розбавлену сульфатну кислоту.
Скориставшись таблицею розчинності та рядом кислот за силою (форзац ІІ), з’ясуйте, чи відбудуться реакції в розчині (і які саме):
а) між двома солями;
б) між сіллю і лугом;
в) між сіллю і кислотою.
Здійсніть ці реакції, а також реакцію між лугом і кислотою.
Запишіть у клітинках поданої нижче таблиці формули реагентів й одного з продуктів кожної реакції, властивості якого уможливлюють її перебіг. Після формул продуктів поставте стрілки
(якщо під час
реакції сполука випадає в осад)
(якщо сполука виділяється у вигляді газу) або позначку «сл.» (якщо речовина — слабкий електроліт).
Напишіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій.
Поясніть, чому реакції обміну між деякими сполуками не відбуваються.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля