2 ioninen yhtälö. Ionic Equations - Knowledge Hypermarket

Tasapainota täydellinen molekyyliyhtälö. Ennen ioniyhtälön kirjoittamista alkuperäinen molekyyliyhtälö on tasapainotettava. Tätä varten yhdisteiden eteen on asetettava sopivat kertoimet siten, että kunkin elementin atomien lukumäärä vasemmalla on yhtä suuri kuin niiden lukumäärä yhtälön oikealla puolella.

• Kirjoita muistiin kunkin elementin atomien lukumäärä yhtälön molemmille puolille.
• Lisää kertoimet alkuaineiden eteen (paitsi happi ja vety) niin, että kunkin elementin atomien lukumäärä yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella on sama.
• Tasapainota vetyatomit.
• Tasapainota happiatomit.
• Laske kunkin elementin atomien lukumäärä yhtälön molemmilla puolilla ja varmista, että se on sama.
• Esimerkiksi yhtälön Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni tasapainotuksen jälkeen saadaan 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

Määritä kunkin reaktioon osallistuvan aineen tila. Usein tämä voidaan arvioida ongelman kunnon perusteella. On olemassa tiettyjä sääntöjä, jotka auttavat määrittämään, missä tilassa elementti tai yhteys on.

Määritä, mitkä yhdisteet dissosioituvat (erottuvat kationeiksi ja anioneiksi) liuoksessa. Dissosioitumisen aikana yhdiste hajoaa positiivisiksi (kationi) ja negatiivisiksi (anioni) komponenteiksi. Nämä komponentit tulevat sitten kemiallisen reaktion ioniyhtälöön.

Laske jokaisen dissosioituneen ionin varaus. Kun teet tätä, muista, että metallit muodostavat positiivisesti varautuneita kationeja ja ei-metalliatomit muuttuvat negatiivisiksi anioneiksi. Määritä alkuaineiden varaukset jaksollisen taulukon mukaan. On myös tarpeen tasapainottaa kaikki varaukset neutraaleissa yhdisteissä.

Elektrolyyttiliuoksissa reaktioita tapahtuu hydratoituneiden ionien välillä, minkä vuoksi niitä kutsutaan ionireaktioksi. Heidän suuntaansa reaktiotuotteiden kemiallisen sidoksen luonteella ja vahvuudella on suuri merkitys. Yleensä elektrolyyttiliuoksissa tapahtuva vaihto johtaa yhdisteen muodostumiseen, jolla on vahvempi kemiallinen sidos. Joten bariumkloridin BaCl 2:n ja kaliumsulfaatin K 2 SO 4 -suolojen liuosten vuorovaikutuksen aikana seoksessa on neljän tyyppisiä hydratoituneita ioneja Ba 2 + (H 2 O) n, Cl - (H 2 O) m , K + (H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O) q, joiden välillä tapahtuu reaktio yhtälön mukaisesti:

BaCl 2 + K 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 KCl

Bariumsulfaatti saostuu sakan muodossa, jonka kiteissä kemiallinen sidos Ba 2+ - ja SO 2- 4 -ionien välinen suhde on vahvempi kuin sidos vesimolekyyleihin, jotka hydratoivat niitä. K+- ja Cl--ionien välinen sidos ylittää vain hieman niiden hydraatioenergioiden summan, joten näiden ionien törmäys ei johda sakan muodostumiseen.

Siksi voi tehdä seuraava tulos. Vaihtoreaktiot tapahtuvat tällaisten ionien vuorovaikutuksessa, joiden välinen sitoutumisenergia reaktiotuotteessa on paljon suurempi kuin niiden hydraatioenergioiden summa.

Ioninvaihtoreaktioita kuvataan ioniyhtälöillä. Heikosti liukenevat, haihtuvat ja hieman dissosioituneet yhdisteet on kirjoitettu molekyylimuodossa. Jos elektrolyyttiliuosten vuorovaikutuksen aikana ei muodostu mitään mainituista yhdistetyypeistä, tämä tarkoittaa, että käytännössä ei tapahdu reaktioita.

Heikosti liukenevien yhdisteiden muodostuminen

Esimerkiksi natriumkarbonaatin ja bariumkloridin välinen vuorovaikutus molekyyliyhtälön muodossa kirjoitetaan seuraavasti:

Na 2 CO 3 + BaCl 2 \u003d BaCO 3 + 2NaCl tai muodossa:

2Na + + CO 2- 3 + Ba 2+ + 2Cl - \u003d BaCO 3 + 2Na + + 2Cl -

Vain Ba 2+ - ja CO -2 -ionit reagoivat, jäljellä olevien ionien tila ei muuttunut, joten lyhyt ioniyhtälö saa muodon:

CO 2- 3 + Ba 2+ \u003d BaCO 3

Haihtuvien aineiden muodostuminen

Kalsiumkarbonaatin ja suolahapon vuorovaikutuksen molekyyliyhtälö on kirjoitettu seuraavasti:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Yksi reaktiotuotteista - hiilidioksidi CO 2 - vapautui reaktiopallosta kaasun muodossa. Laajennetulla ioniyhtälöllä on muoto:

CaCO 3 + 2H + + 2Cl - \u003d Ca 2+ + 2Cl - + H 2 O + CO 2

Reaktion tulosta kuvaa seuraava lyhyt ioniyhtälö:

CaCO 3 + 2H + \u003d Ca 2+ + H 2 O + CO 2

Hieman dissosioituneen yhdisteen muodostuminen

Esimerkki tällaisesta reaktiosta on mikä tahansa neutralointireaktio, joka johtaa veden muodostumiseen - hieman dissosioituneen yhdisteen:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Na + + OH- + H + + Cl - \u003d Na + + Cl - + H 2 O

OH- + H + \u003d H2O

Lyhyestä ioniyhtälöstä seuraa, että prosessi ilmaistiin H+- ja OH--ionien vuorovaikutuksessa.

Kaikki kolme reaktiota menevät peruuttamattomasti loppuun asti.

Jos esimerkiksi natriumkloridin ja kalsiumnitraatin liuokset valutetaan pois, niin, kuten ioniyhtälö osoittaa, reaktiota ei tapahdu, koska ei muodostu sakkaa, kaasua tai vähän dissosioituvaa yhdistettä:

Liukoisuustaulukon mukaan todetaan, että AgNO 3, KCl, KNO 3 ovat liukoisia yhdisteitä, AgCl on liukenematon aine.

Muodostamme reaktion ioniyhtälön ottaen huomioon yhdisteiden liukoisuuden:

Lyhyt ioniyhtälö paljastaa meneillään olevan kemiallisen muutoksen olemuksen. Voidaan nähdä, että vain Ag+ ja Сl - ionit osallistuivat reaktioon. Loput ioneista pysyivät muuttumattomina.

Esimerkki 2. Tee molekyyli- ja ionireaktioyhtälö seuraavien välille: a) rauta(III)kloridi ja kaliumhydroksidi; b) kaliumsulfaatti ja sinkkijodidi.

a) Muodostamme molekyyliyhtälön FeCl 3:n ja KOH:n väliselle reaktiolle:

Liukoisuustaulukon mukaan todetaan, että saaduista yhdisteistä vain rautahydroksidi Fe (OH) 3 on liukenematon. Muodostamme ionireaktioyhtälön:

Ioniyhtälö osoittaa, että molekyyliyhtälön kertoimet 3 pätevät yhtä lailla ioneihin. Tämä on yleissääntö ionisten yhtälöiden laatiminen. Kuvataan reaktioyhtälö lyhyessä ionisessa muodossa:

Tämä yhtälö osoittaa, että vain Fe3+ ja OH- ionit osallistuivat reaktioon.

b) Tehdään molekyyliyhtälö toiselle reaktiolle:

K 2 SO 4 + ZnI 2 \u003d 2KI + ZnSO 4

Liukoisuustaulukosta seuraa, että lähtö- ja saadut yhdisteet ovat liukoisia, joten reaktio on palautuva, ei saavuta loppua. Tässä ei todellakaan muodostu sakkaa, kaasumaista yhdistettä tai hieman dissosioitunutta yhdistettä. Muodostetaan täydellinen ionireaktioyhtälö:

2K + + SO 2- 4 + Zn 2+ + 2I - + 2K + + 2I - + Zn 2+ + SO 2- 4

Esimerkki 3. Piirrä reaktiolle ioniyhtälön mukaan: Cu 2+ +S 2- -= CuS.

Ioniyhtälö osoittaa, että yhtälön vasemmalla puolella tulisi olla yhdisteiden molekyylejä, jotka sisältävät Cu 2+- ja S 2- -ioneja. Näiden aineiden on oltava veteen liukenevia.

Liukoisuustaulukon mukaan valitsemme kaksi liukoista yhdistettä, jotka sisältävät Cu 2+ -kationin ja S 2- anionin. Tehdään näiden yhdisteiden välille molekyylireaktioyhtälö:

CuSO 4 + Na 2 S CuS + Na 2 SO 4

Kun mikä tahansa vahva happo neutraloidaan jollakin vahvalla emäksellä, noin lämpöä vapautuu jokaista muodostunutta vesimoolia kohden:

Tämä viittaa siihen, että tällaiset reaktiot pelkistyvät yhdeksi prosessiksi. Saamme tämän prosessin yhtälön, jos tarkastelemme yksityiskohtaisemmin yhtä yllä olevista reaktioista, esimerkiksi ensimmäistä. Kirjoitamme sen yhtälön uudelleen, kirjoitamme vahvoja elektrolyyttejä ionimuodossa, koska ne ovat liuoksessa ionien muodossa ja heikkoja elektrolyyttejä molekyylimuodossa, koska ne ovat liuoksessa pääasiassa molekyylien muodossa (vesi on erittäin heikko elektrolyytti, ks. § 90):

Kun otetaan huomioon tuloksena oleva yhtälö, näemme, että reaktion aikana ionit eivät muuttuneet. Siksi kirjoitamme yhtälön uudelleen, jättäen nämä ionit pois yhtälön molemmilta puolilta. Saamme:

Siten minkä tahansa vahvan hapon neutralointireaktiot minkä tahansa vahvan emäksen kanssa pelkistyvät samaan prosessiin - vesimolekyylien muodostumiseen vetyioneista ja hydroksidi-ioneista. Se on selvää lämpövaikutukset näiden reaktioiden pitäisi myös olla samat.

Tarkkaan ottaen veden muodostumisreaktio ioneista on palautuva, mikä voidaan ilmaista yhtälöllä

Kuitenkin, kuten alla nähdään, vesi on erittäin heikko elektrolyytti ja dissosioituu vain merkityksettömässä määrin. Toisin sanoen vesimolekyylien ja ionien välinen tasapaino on siirtynyt voimakkaasti kohti molekyylien muodostumista. Siksi käytännössä vahvan hapon neutralointireaktio vahvan emäksen kanssa etenee loppuun asti.

Kun sekoitetaan hopeasuolaliuosta suolahappo tai minkä tahansa sen suolan liuoksella muodostuu aina tyypillinen valkoinen juustomainen hopeakloridisakka:

Samanlaiset reaktiot pelkistyvät myös yhdeksi prosessiksi. Saadaksemme sen ioni-molekyyliyhtälön, kirjoitamme uudelleen esimerkiksi ensimmäisen reaktion yhtälön, kirjoitamme vahvat elektrolyytit, kuten edellisessä esimerkissä, ionimuodossa ja saostuman aineen molekyylimuodossa:

Kuten voidaan nähdä, ionit eivät muutu reaktion aikana. Siksi poistamme ne ja kirjoitamme yhtälön uudelleen:

Tämä on tarkasteltavan prosessin ioni-molekyyliyhtälö.

Tässä on myös pidettävä mielessä, että hopeakloridisakka on tasapainossa ionien kanssa ja liuoksessa, joten viimeisen yhtälön ilmaisema prosessi on palautuva:

Hopeakloridin heikosta liukoisuudesta johtuen tämä tasapaino on kuitenkin siirtynyt erittäin voimakkaasti oikealle. Siksi voidaan olettaa, että ioneista muodostuva reaktio käytännössä päättyy.

Sakan muodostumista havaitaan aina, kun ioneja ja niitä on merkittävässä pitoisuudessa yhdessä liuoksessa. Siksi hopea-ionien avulla on mahdollista havaita ionien läsnäolo liuoksessa ja päinvastoin kloridi-ionien avulla hopea-ionien läsnäolo; ioni voi toimia ionin lähtöaineena ja ioni ionin lähtöaineena.

Tulevaisuudessa käytämme laajasti ioni-molekyylimuotoa elektrolyyttien reaktioyhtälöiden kirjoittamiseen.

Ioni-molekyyliyhtälöiden laatimiseksi sinun on tiedettävä, mitkä suolat ovat veteen liukenevia ja mitkä käytännössä liukenemattomia. yleiset ominaisuudet Taulukossa on esitetty tärkeimpien suolojen vesiliukoisuus. viisitoista.

Taulukko 15. Tärkeimpien suolojen vesiliukoisuus

Ioni-molekyyliyhtälöt auttavat ymmärtämään elektrolyyttien välisten reaktioiden piirteitä. Tarkastellaan esimerkiksi useita reaktioita, joihin liittyy heikkoja happoja ja emäksiä.

Kuten jo mainittiin, minkä tahansa vahvan hapon neutralointi millä tahansa vahvalla emäksellä liittyy samaan lämpövaikutukseen, koska se johtuu samasta prosessista - vesimolekyylien muodostumisesta vetyioneista ja hydroksidi-ioneista.

Kuitenkin, kun vahva happo neutraloidaan heikolla emäksellä, heikko happo vahvalla tai heikolla emäksellä, lämpövaikutukset ovat erilaisia. Kirjoitetaan ioni-molekyyliyhtälöt tällaisille reaktioille.

Heikon hapon (etikkahapon) neutralointi vahvalla emäksellä (natriumhydroksidi):

Tässä vahvoja elektrolyyttejä ovat natriumhydroksidi ja tuloksena oleva suola, ja heikot ovat happoa ja vettä:

Kuten voidaan nähdä, vain natriumionit eivät muutu reaktion aikana. Siksi ioni-molekyyliyhtälöllä on muoto:

Vahvan hapon (typpihapon) neutralointi heikolla emäksellä (ammoniumhydroksidi):

Täällä ionien muodossa meidän on kirjoitettava happo ja tuloksena oleva suola sekä molekyylien muodossa ammoniumhydroksidi ja vesi:

Ionit eivät muutu. Jättämällä ne pois, saamme ioni-molekyyliyhtälön:

Heikon hapon (etikkahapon) neutralointi heikolla emäksellä (ammoniumhydroksidi):

Tässä reaktiossa kaikki aineet, lukuun ottamatta tuloksena olevia heikkoja elektrolyyttejä. Siksi yhtälön ioni-molekyylimuodolla on muoto:

Vertaamalla saatuja ioni-molekyyliyhtälöitä näemme, että ne ovat kaikki erilaisia. Siksi on selvää, että tarkasteltavien reaktioiden kuumuudet eivät ole samat.

Kuten jo mainittiin, vahvojen happojen neutralointireaktiot vahvojen emästen kanssa, joissa vetyionit ja hydroksidi-ionit yhdistyvät vesimolekyyliksi, etenevät melkein loppuun asti. Neutralisaatioreaktiot, joissa vähintään yksi lähtöaineista on heikko elektrolyytti ja joissa heikosti assosioituvien aineiden molekyylejä on läsnä paitsi oikealla, myös vasemmalla puolella ioni-molekyyliyhtälöä, eivät etene loppu.

Ne saavuttavat tasapainotilan, jossa suola esiintyy rinnakkain hapon ja emäksen kanssa, joista se on johdettu. Siksi on oikeampaa kirjoittaa tällaisten reaktioiden yhtälöt palautuviksi reaktioiksi.

Ioniyhtälöitä laadittaessa tulee ohjata sitä tosiasiaa, että heikosti dissosioituvien, liukenemattomien ja kaasumaisten aineiden kaavat kirjoitetaan molekyylimuodossa. Jos aine saostuu, niin, kuten jo tiedät, sen kaavan viereen sijoitetaan alas osoittava nuoli (↓) ja jos reaktion aikana vapautuu kaasumaista ainetta, sen kaavan viereen sijoitetaan ylöspäin osoittava nuoli ().

Jos esimerkiksi bariumkloridi BaCl 2 -liuosta lisätään natriumsulfaatti Na 2 SO 4 -liuokseen (kuva 132), reaktion seurauksena valkoinen sakka bariumsulfaatti BaSO 4. Kirjoitamme molekyylireaktioyhtälön:

Riisi. 132.
Natriumsulfaatin ja bariumkloridin välinen reaktio

Kirjoitetaan tämä yhtälö uudelleen kuvaamalla vahvoja elektrolyyttejä ioneina ja reaktiopallolta lähteviä molekyyleinä:

Olemme siis kirjoittaneet muistiin täydellisen ionireaktioyhtälön. Jos jätämme pois yhtälön molemmilta puolilta identtiset ionit, eli ionit, jotka eivät osallistu reaktioon (2Na + ja 2Cl - yhtälön vasemmalla ja oikealla puolella), saadaan pelkistetty ionireaktioyhtälö:

Tämä yhtälö osoittaa, että reaktion ydin pelkistyy barium-ionien Ba 2+ ja sulfaatti-ionien vuorovaikutukseen, jonka seurauksena muodostuu BaSO 4 -sakka. Tässä tapauksessa ei ole väliä, mitkä elektrolyytit sisälsivät nämä ionit ennen reaktiota. Samanlainen vuorovaikutus voidaan havaita myös K2S04:n ja Ba(NO3)2:n, H2S04:n ja BaCl2:n välillä.

Laboratoriokoe nro 17
Natriumkloridin ja hopeanitraatin liuosten vuorovaikutus

1 ml:aan koeputkessa olevaa natriumkloridiliuosta lisätään pipetillä muutama tippa hopeanitraattiliuosta. Mitä sinä katsot? Kirjoita muistiin reaktion molekyyli- ja ioniyhtälöt. Lyhennetyn ioniyhtälön mukaan tarjoa useita vaihtoehtoja tällaisen reaktion suorittamiseksi muiden elektrolyyttien kanssa. Kirjoita suoritettujen reaktioiden molekyyliyhtälöt.

Siten lyhennetyt ioniyhtälöt ovat yhtälöitä yleisnäkymä, jotka kuvaavat kemiallisen reaktion olemusta ja osoittavat, mitkä ionit reagoivat ja mikä aine muodostuu tuloksena.

Riisi. 133.
Vuorovaikutus typpihappo ja natriumhydroksidi

Jos ylimäärä typpihappoliuosta (kuva 133) lisätään natriumhydroksidiliuokseen, joka on värjätty karmiinanpunaiseksi fenolftaleiinilla, liuos muuttuu värittömäksi, mikä toimii signaalina kemiallisen reaktion tapahtumisesta:

NaOH + HNO 3 \u003d NaNO 3 + H 2 O.

Tämän reaktion täydellinen ioniyhtälö on:

Na + + OH - + H + + NO 3 = Na + + NO - 3 + H 2 O.

Mutta koska liuoksessa olevat Na + ja NO - 3 -ionit pysyvät muuttumattomina, niitä ei voida kirjoittaa, ja lopulta lyhennetty ionireaktioyhtälö kirjoitetaan seuraavasti:

H + + OH - \u003d H 2 O.

Se osoittaa, että vahvan hapon ja alkalin vuorovaikutus pelkistyy H + -ionien ja OH - ionien vuorovaikutukseksi, jonka seurauksena muodostuu vähän dissosioituva aine - vesi.

Tällainen vaihtoreaktio voi tapahtua paitsi happojen ja alkalien välillä, myös happojen ja emästen välillä liukenemattomia emäksiä. Jos esimerkiksi saat sinistä liukenematonta kupari(II)hydroksidia saattamalla kupari(II)sulfaatti reagoimaan alkalin kanssa (kuva 134):

ja jaa sitten saatu sakka kolmeen osaan ja lisää rikkihappoliuos sakkaan ensimmäisessä koeputkessa, suolahappoa toisessa koeputkessa olevaan sakkaan ja typpihappoliuos sakkaan kolmannessa koeputkessa. , niin sakka liukenee kaikkiin kolmeen koeputkeen (kuva 135).

Riisi. 135.
Kupari(II)hydroksidin vuorovaikutus happojen kanssa:
a - rikki; b - suola; in - typpeä

Tämä tarkoittaa sitä kaikissa tapauksissa kemiallinen reaktio, jonka olemus heijastuu käyttämällä samaa ioniyhtälöä.

Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H20.

Varmista tämä kirjoittamalla yllä olevien reaktioiden molekyyli-, täysi- ja lyhennetyt ioniyhtälöt.

Laboratoriokoe nro 18
Liukenemattoman hydroksidin saaminen ja sen vuorovaikutus happojen kanssa

Kaada 1 ml rauta(III)kloridi- tai -sulfaattiliuosta kolmeen koeputkeen. Kaada 1 ml alkaliliuosta kuhunkin koeputkeen. Mitä sinä katsot? Lisää sitten rikki-, typpi- ja suolahapon liuoksia vastaavasti koeputkiin, kunnes sakka katoaa. Kirjoita muistiin reaktion molekyyli- ja ioniyhtälöt.

Ehdota useita vaihtoehtoja tällaisen reaktion suorittamiseksi muiden elektrolyyttien kanssa. Kirjoita muistiin ehdotettujen reaktioiden molekyyliyhtälöt.

Harkitse ioniset reaktiot, jotka virtaavat kaasun muodostuessa.

Kaada 2 ml natriumkarbonaatti- ja kaliumkarbonaattiliuosta kahteen koeputkeen. Kaada sitten suolahappoa ensimmäiseen ja typpihappoliuosta toiseen (kuva 136). Molemmissa tapauksissa havaitsemme vapautuneesta hiilidioksidista johtuvan ominaisen "kiehumisen".

Riisi. 136.
Liukoisten karbonaattien vuorovaikutus:
a - kloorivetyhapolla; b - typpihapon kanssa

Kirjoitetaan molekyyli- ja ionireaktioyhtälöt ensimmäiselle tapaukselle:

Elektrolyyttiliuoksissa tapahtuvat reaktiot kirjoitetaan ioniyhtälöiden avulla. Näitä reaktioita kutsutaan ioninvaihtoreaktioksi, koska elektrolyytit vaihtavat ionejaan liuoksessa. Siten voidaan tehdä kaksi johtopäätöstä.

Avainsanat ja lauseet

1. Reaktioiden molekyyli- ja ioniyhtälöt.
2. Ioninvaihtoreaktiot.
3. Neutralisaatioreaktiot.

Työskentele tietokoneen kanssa

1. Katso sähköinen hakemus. Tutustu oppitunnin materiaaliin ja suorita ehdotetut tehtävät.
2. Etsi Internetistä sähköpostiosoitteita, jotka voivat toimia lisälähteinä, jotka paljastavat kappaleen avainsanojen ja lauseiden sisällön. Tarjoa opettajalle apuasi uuden oppitunnin valmistelussa - laita viestiä avainsanoja ja lauseet seuraavassa kappaleessa.

Kysymyksiä ja tehtäviä