Материал параграфа поможет вам:
понять суть химической реакции между электролитами в растворе;
выяснить, какие химические уравнения называют ионно-молекулярными; составлять ионно-молекулярные уравнения.
Уравнения реакций с участием растворов электролитов — щелочей, кислот, солей, которые вы составляли в 8 классе, не передают сути химических превращений, поскольку в них записаны формулы веществ, а не формулы ионов.
Что же на самом деле происходит при взаимодействии электролитов в растворе? Выясним это, рассмотрев реакцию между растворами магний хлорида и натрий гидроксида:
Раствор исходной соли содержит катионы Магния и анионы Хлора
а раствор щелочи — катионы Натрия и гидрок-сид-ионы:
В результате реакции ионы Mg2+ и ОН“, соединяясь, образуют осадок малорастворимого основания Mg(OH)2, а ионы Na+ и СГ остаются в растворе.
Изменим приведенное выше химическое уравнение, приняв во внимание состояние (диссоциированное, недиссоциированное) каждого реагента и продукта. Вместо формул реагентов записываем формулы ионов, которые были в растворах веществ до реакции, вместе с соответствующими коэффициентами (учитываем индекс 2 в формуле соли Магния и коэффициент 2 перед формулой щелочи):
В правой части уравнения оставляем формулу Mg(OH)2, а вместо формулы натрий хлорида записываем формулы соответствующих ионов с учетом коэффициента 2, который был в исходном уравнении:
В обеих частях нового уравнения имеются одинаковые ионы — Na+ и СГ, причем каждый — в одном и том же количестве. Исключив их, получаем запись, которую называют ионно-молекулярным уравнением1:
Ионно-молекулярное уравнение — это уравнение, которое содержит формулы веществ и формулы ионов.
Молекулярное
уравнение
HI + КОН = KI + Н20
Ионно
молекулярное
уравнение
Н+ + ОН" = Н20
Ионно-молекулярное уравнение указывает на то, что́ именно происходит при химическом превращении, т. е. какие частицы взаимодействуют или образуются в растворе. Составляя такое уравнение, каждое вещество записывают в той форме (диссоциированной, недиссоциированной), которая преобладает в реакционной смеси или является в ней единственно возможной. При составлении ионно-молекулярного уравнения соблюдают такую последовательность действий:
1. Записывают «обычное» химическое уравнение (его называют молекулярным2).
2. По таблице растворимости определяют, какие реагенты и продукты реакции растворяются в воде, а какие — не растворяются.
3. Выясняют, какие реагенты и продукты реакции являются сильными электролитами, какие — слабыми электролитами или неэлектролитами.
4. Формулы растворимых сильных электролитов заменяют формулами соответствующих ионов, учитывая при этом индексы и коэффициенты. Сначала записывают катионы, затем — анионы.
1 Иногда употребляют сокращенный термин «ионное уравнение».
2 Такое название является условным, поскольку молекул оснований и солей не существует; это — ионные вещества.
5. Из обеих частей полученного уравнения исключают одинаковые ионы (в случае их наличия) в одинаковом количестве.
6. Если все коэффициенты окажутся кратными, их делят на соответствующее число.
Составьте ионно-молекулярное уравнение реакции между барий нитратом и натрий карбонатом в растворе.
Теперь рассмотрим, как выполняют противоположное задание. Составим молекулярное уравнение, отвечающее ионно-молекулярному уравнению
В левой части уравнения записаны только формулы ионов. Следовательно, взаимодействующие вещества должны быть сильными и растворимыми электролитами.
Ионы Н+ образуются в растворе при диссоциации сильной кислоты (например, НС1
Н+ + СГ), а ионы ОН” — при диссоциации щелочи (например, NaOH = Na+ + ОН-). Выбрав в качестве реагентов хлоридную кислоту и натрий гидроксид, допишем в левую часть ионно-молекулярного уравнения ионы СГ и Na+:
Ионы Н+ и ОН- соединяются в молекулы слабого электролита — воды, а ионы Na+ и СГ остаются в растворе. Допишем их в правую часть уравнения:
«Соединив» ионы в формулы соответствующих веществ, получим молекулярное уравнение
Таким образом, чтобы составить молекулярное уравнение по имеющемуся ионно-мо-
лекулярному уравнению, следует заменить каждый ион формулой соответствующего сильного и растворимого электролита, а затем дописать формулы других реагентов (продуктов) — растворимых сильных электролитов.
Очевидно, что ионно-молекулярному уравнению Н+ + ОН- = Н20 отвечают многие молекулярные уравнения, так как реагентами могут быть другие щелочи и сильные кислоты. Примеры таких уравнений:
Заметим, что пара реагентов Ва(ОН)2 и H2S04 не удовлетворяет условию задания. Хотя барий гидроксид и сульфатная кислота — сильные и растворимые электролиты, однако при их взаимодействии образуется нерастворимая соль BaS04, формула которой должна быть в правой части ионно-молекулярного уравнения.
Предложите молекулярное уравнение, которое отвечает ионно-молекулярному уравнению
При составлении ионно-молекулярных уравнений сильную двухосно́вную кислоту H2S04 принято представлять ионами Н+ и SO|“, а кислоты средней силы — молекулами, т. е. в недиссоциированной форме.
ВЫВОДЫ
Суть реакции, протекающей между электролитами в растворе, передает ионно-молекулярное уравнение; оно содержит формулы веществ и формулы ионов.
При составлении ионно-молекулярных уравнений только сильные растворимые электролиты представляют в диссоциированной форме.
73. Чем отличается ионно-молекулярное уравнение от молекулярного?
74. Составьте ионно-молекулярные уравнения реакций, отвечающие таким молекулярным уравнениям:
75. Предложите молекулярные уравнения, отвечающие таким ионномолекулярным уравнениям:
76. Составьте ионно-молекулярные уравнения реакций, которые протекают в растворе между такими электролитами:
а) феррум(М) нитратом и барий гидроксидом;
б) натрий фторидом и хлоридной кислотой;
в) литий гидроксидом и сульфатной кислотой;
г) хром(Ш) сульфатом и калий ортофосфатом.
77. Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции между растворами щелочи и соли, в результате которой образуются:
а) нерастворимое основание и растворимая соль;
б) щелочь и нерастворимая соль;
в) нерастворимое основание и нерастворимая соль.
78. Допишите схемы превращений, составьте ионно-молекулярные и соответствующие молекулярные уравнения:
Это материал учебника Химия 9 класс Попель, Крикля