Урок посвящен изучению темы «Реакции ионного обмена». На нём вы рассмотрите сущность реакций, протекающих между растворами кислот, солей и щелочей. На уроке будет дано определение новому понятию реакции ионного обмена.
Также будут рассмотрены условия протекания реакций ионного обмена до конца. Чтобы лучше понять, какие необходимо соблюдать условия протекания реакций ионного обмена до конца, будет проведено повторение, что собой представляют эти реакции, их сущность. Приводятся примеры на закрепление этих понятий.
Урок поможет закрепить умение составлять уравнения реакций ионного обмена в молекулярной и ионной формах, научит составлять по сокращенному ионному уравнению молекулярные.
I. Сущность реакций ионного обмена
Реакциями ионного обмена называют реакции между растворами электролитов, в результате которых они обмениваются своими ионами.
Реакции ионного обмена протекают до конца (являются практически необратимыми) в тех случаях, если образуются слабый электролит, осадок (нерастворимое или малорастворимое вещество), газ.
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Реакция протекает до конца, так как выпадает осадок хлорида серебра
Сu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Реакция идет до конца, так как образуется слабый электролит вода
Na2CO3 + 2H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O
Реакция протекает до конца, так как образуется углекислый газ
Правила написания уравнений реакций в ионном виде
1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.
2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.
3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.
4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.
На ионы диссоциируют
Реагенты (исходные вещества)
Растворимые (P) в воде (см. ТР):
(включая Ca(OH)2 – M)
Растворимые (P) в воде (см. ТР):
Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду:
Р — растворимое вещество;
М — малорастворимое вещество;
ТР — таблица растворимости.
Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)
в молекулярном, полном и кратком ионном виде
1) Записываем уравнение РИО в молекулярном виде:
Взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия:
2) Используя ТР указываем растворимость веществ воде:
— Если продукт является М или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓
— Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑
3) Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице — ПАМЯТКЕ
Cu 2 + + SO4 2- + 2Na + + 2OH — = 2Na + + 2SO4 + Cu(OH)2↓
Полный ионный вид
4) Записываем уравнение реакции в кратком ионном виде. Сокращаем одинаковые ионы, вычёркивая их из уравнения реакции.
Помните! РИО необратима и практически осуществима, если в продуктах образуются:
Краткий ионный вид
Вывод – данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, т.к. образовался осадок Cu(OH)2↓
Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием осадка:
Пример №1
а) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:
б) Полное ионное уравнение реакции:
2Al 3+ + 3SO4 2- + 3Ba 2+ + 6Cl — = 3BaSO4↓ + 2Al 3+ + 6Cl —
в) Cокращенное ионное уравнение реакции:
Пример №2
а) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:
б) Полное ионное уравнение реакции:
В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.
Полное ионное уравнение реакции:
2Na + + CO3 2- + 2H + + 2Cl — = 2Na + + CO2↑ + H2O + 2Cl —
Cокращенное ионное уравнение реакции:
О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода (IV).
Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием газа:
Пример №1
Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:
Полное ионное уравнение реакции:
2K + + S 2– + 2H + + 2Cl – = 2K + + 2Cl – + H2S↑
Cокращенное ионное уравнение реакции:
Пример №2
Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:
Полное ионное уравнение реакции:
В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным уравнением. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу три признака: выделение газа, образование осадка и выделение воды.
Посмотрите видео-опыт: “Реакция нейтрализации”
Пример №1
Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:
KOH (р) + HCl (р) = KCl(р) + H2O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
K + + OH – + H + + Cl – = K + + Cl – + H2O
Cокращенное ионное уравнение реакции:
Пример №2
Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:
Полное ионное уравнение реакции:
Cокращенное ионное уравнение реакции:
CaO + 2H+ = Ca 2+ + H2O.
Пример №3
Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:
Полное ионное уравнение реакции:
В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.
V. Выполнение заданий
Задание №1. Определите, может ли осуществляться взаимодействие между растворами гидроксида калия и хлорида аммония, записать реакциив молекулярном, полном, кратком ионном виде.
— Составляем химические формулы веществ по их названиям, используя валентности и записываем РИО в молекулярном виде (проверяем растворимость веществ по ТР):
так как NH4OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH3уравнение РИО примет окончательный вид
— Cоставляем полное ионное уравнение РИО, используя ТР (не забывайте в правом верхнем углу записывать заряд иона):
K + + OH — + NH4 + + Cl — = K + + Cl — + NH3 ↑+ H2O
— Cоставляем краткое ионное уравнение РИО, вычёркивая одинаковые ионы до и после реакции:
Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH3 ↑) и малодиссоциирующее вещество вода (H2O).
Подберите вещества, взаимодействие между которыми в водных растворах выражается следующими сокращёнными уравнениями. Составьте соответствующие молекулярное и полное ионное уравнения.
— Используя ТР подбираем реагенты — растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H + и CO3 2- .
— Составляем молекулярное уравнение РИО:
так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO2 ↑ и воду H2O, уравнение примет окончательный вид:
— Составляем полное ионное уравнение РИО:
6H + +2 PO4 3- + 6 K + + 3CO3 2- -> 6 K + + 2 PO4 3- + 3CO2 ↑ + 3H2O
— Составляем краткое ионное уравнение РИО:
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
В конечном итоге мы получили искомое сокращённое ионное уравнение, следовательно, задание выполнено верно.
Задание №3. Запишите реакцию обмена между оксидом натрия и фосфорной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.
1. Составляем молекулярное уравнение, при составлении формул учитываем валентности (см. ТР)
3Na2O (нэ) + 2H3PO4 (р) -> 2Na3PO4 (р) + 3H2O (мд), где нэ — неэлектролит, на ионы не диссоциирует,
мд — малодиссоциирующее вещество, на ионы не раскладываем, вода — признак необратимости реакции
2. Составляем полное ионное уравнение:
3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение:
3Na2O + 6H + -> 6Na + + 3H2O
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
Na2O + 2H + -> 2Na + + H2O
Данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, так как в продуктах образуется малодиссоциирующее вещество вода.
VI. Задания для самостоятельной работы
Задание №1. Посмотрите следующий эксперимент:
Составьте уравнение реакции ионного обмена карбоната натрия с серной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.
Задание №2. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:
При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!
Задание №3. Посмотрите следующий эксперимент:
Составьте уравнение реакции ионного обмена хлорида бария с сульфатом магния в молекулярном, полном и кратком ионном виде.
Задание №4. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:
При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!
Видео:How to Balance Al2(SO3)3 + NaOH = Na2SO3 + Al(OH)3Скачать
Азотная кислота: получение и химические свойства
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Строение молекулы и физические свойства
Азотная кислота HNO3 – это сильная одноосновная кислота-гидроксид. При обычных условиях бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C ( при нормальном атмосферном давлении). Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. На свету частично разлагается.
Валентность азота в азотной кислоте равна IV, так как валентность V у азота отсутствует. При этом степень окисления атома азота равна +5. Так происходит потому, что атом азота образует 3 обменные связи и одну донорно-акцепторную, является донором электронной пары.
Поэтому строение молекулы азотной кислоты можно описать резонансными структурами:
Обозначим дополнительные связи между азотом и кислородом пунктиром. Этот пунктир по сути обозначает делокализованные электроны. Получается формула:
Видео:РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Способы получения
В лаборатории азотную кислоту можно получить разными способами:
1. Азотная кислота образуется при действии концентрированной серной кислоты на твердые нитраты металлов. При этом менее летучая серная кислота вытесняет более летучую азотную.
Например , концентрированная серная кислота вытесняет азотную из кристаллического нитрата калия:
2. В промышленности азотную кислоту получают из аммиака . Процесс осуществляется постадийно.
1 стадия. Каталитическое окисление аммиака.
2 стадия. Окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV) кислородом воздуха.
3 стадия. Поглощение оксида азота (IV) водой в присутствии избытка кислорода.
Видео:Химия 8 класс — Ионная Связь // Химическая Связь // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Химические свойства
Азотная кислота – это сильная кислота . За счет азота со степенью окисления +5 азотная кислота проявляет сильные окислительные свойства .
1. Азотная кислота практически полностью диссоциирует в водном растворе.
2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например , азотная кислота взаимодействует с оксидом меди (II):
Еще пример : азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:
3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов).
Например , азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия:
4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под действием света:
5. Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот +5. Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 в зависимости от концентрации кислоты и активности металла.
металл + HNO3 → нитрат металла + вода + газ (или соль аммония)
С алюминием, хромом и железом на холоду концентрированная HNO3 не реагирует – кислота «пассивирует» металлы, т.к. на их поверхности образуется пленка оксидов, непроницаемая для концентрированной азотной кислоты. При нагревании реакция идет. При этом азот восстанавливается до степени окисления +4:
Золото и платина не реагируют с азотной кислотой, но растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 : 3 (по объему):
HNO3 + 3HCl + Au → AuCl3 + NO + 2H2O
Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV), азот восстанавливается минимально:
С активными металлами (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I):
Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II).
С активными металлами (щелочными и щелочноземельными), а также оловом и железом разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота:
При взаимодействии кальция и магния с азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):
Очень разбавленная азотная кислота реагирует с металлами с образованием нитрата аммония:
Таблица . Взаимодействие азотной кислоты с металлами.
| Азотная кислота | ||||
| Концентрированная | Разбавленная | |||
| с Fe, Al, Cr | с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al) | с щелочными и щелочноземельными металлами | с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al) | с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe |
| пассивация при низкой Т | образуется NO2 | образуется N2O | образуется NO | образуется N2 |
6. Азотная кислота окисляет и неметаллы (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO3 обычно восстанавливается до NO или NO2, неметаллы окисляются до соответствующих кислот, либо оксидов (если кислота неустойчива).
Например , азотная кислота окисляет серу, фосфор, углерод, йод:
Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором . Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом.
Видеоопыт взаимодействия фосфора с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.
Видеоопыт взаимодействия угля с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.
7. Концентрированная а зотная кислота окисляет сложные вещества (в которых есть элементы в отрицательной, либо промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др. При этом азот восстанавливается до NO2, неметаллы окисляются до соответствующих кислот (или оксидов), а металлы окисляются до устойчивых степеней окисления.
Например , азотная кислота окисляет оксид серы (IV):
Еще пример : азотная кислота окисляет иодоводород:
Сера в степени окисления -2 окисляется без нагревания до простого вещества, при нагревании до серной кислоты.
Например , сероводород окисляется азотной кислотой без нагревания до молекулярной серы:
При нагревании до серной кислоты:
Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):
8. Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет («ксантопротеиновая реакция«).
Ксантопротеиновую реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка прибавляем концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.
Видеоопыт обнаружения белков с помощью азотной кислоты можно посмотреть здесь.
Видео:Решение цепочек превращений по химииСкачать
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Ионные реакции — реакции между ионами в растворе
Давайте разберем основные ионные химические реакции неорганической и некоторые реакции органической химии.
Очень часто в различных заданиях по химии просят написать не только химические уравнения в молекулярной форме, но и в ионной (полные и сокращенные). Как уже было замечено, ионные химические реакции идут в растворах. Зачастую, вещества распадаются на ионы именно в воде.
Полное ионное уравнение химической реакции: все соединения — электролиты, переписываем в ионном виде с учетом коэффициентов:
2Na + +2OH — +2H + + SO -2 = 2Na + + SO4 -2 + 2H2O — полное ионное уравнение реакции
Сокращенное ионное уравнение химической реакции: сокращаем одинаковые составляющие:
OH — + H + = H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
По результатам этого сокращения одинаковых ионов видно, какие ионы образовали то, что нерастворимо или малорастворимо — газообразные продукты или реагенты, осадки или малодиссоциирующие вещества.
Не раскладывают на ионы в ионных химических реакциях вещества:
1. нерастворимые в воде соединения (или малорастворимые) (см. ТАБЛИЦЫ );
Сa 2+ + 2NO3 — + 2Na + +2OH — = Ca(OH)2 + 2Na + +2NO3 — — полное ионное уравнение реакции
Сa 2+ + 2OH — = Ca(OH)2 — сокращенное ионное уравнение реакции
2. газообразные вещества, например, O2, Cl2, NO и т.д.:
2Na + + S -2 + 2H + +2Cl — = 2Na + + 2Cl — + H2S — полное ионное уравнение реакции
S -2 + 2H + = H2S — сокращенное ионное уравнение реакции
3. малодиссоциирующие вещества (H2O, NH4OH);
OH — + H + = H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
4. оксиды (все: и образованные металлами, и неметаллами);
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O
2Ag + + 2NO3 — + 2Na + + 2OH — = Ag2O + 2NO3 — + 2Na + + H2O — полное ионное уравнение реакции
2Ag + + 2OH — = Ag2O + H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
5. органические вещества (органические кислоты относят к малодиссоциирующим веществам)
CH3COOH + Na + + OH — = CH3COO — + Na + + H2O — полное ионное уравнение реакции
CH3COOH + OH — = CH3COO — + H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
Зачастую ионные химические реакции — это реакции обмена .
Если все участвующие в реакции вещества находятся в виде ионов, то связывание их с образованием нового вещества не происходит, поэтому реакция в этом случае практически не осуществима.
Отличительной особенностью химических реакций ионного обмена от окислительно-восстановительных реакций является то, что они протекают без изменения степеней окисления, участвующих в реакции частиц.
- в ЕГЭ это вопрос А23 — Реакции ионного обмена
- в ГИА (ОГЭ) это А8— Реакции ионного обмена
💡 Видео
How to Balance Al2O3 + HNO3 = Al(NO3)3 + H2OСкачать
Как найти количество атомов в Al2(SO3)3 (сульфит алюминия)Скачать
Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать
Химические уравнения. СЕКРЕТНЫЙ СПОСОБ: Как составлять химические уравнения? Химия 8 классСкачать
ЭТОТ метод поможет на уроках ХИМИИ / Химия 9 классСкачать
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O | Реакция взаимодействия алюминия и азотной кислотыСкачать
Алюминий и РтутьСкачать
8 класс. Составление уравнений химических реакций.Скачать
ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Расстановка коэффициентов в химических реакциях: как просто это сделатьСкачать
Самый простой способ понять ХИМИЮ — Типы Кристаллических Решеток и Свойства ВеществаСкачать
Типы Химических Связей — Как определять Вид Химической Связи? Химия 9 классСкачать
Расстановка Коэффициентов в Химических Реакциях // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
МОЛЯРНАЯ МАССА ХИМИЯ // Урок Химии 8 класс: Относительная Молекулярная МассаСкачать
ВАЛЕНТНОСТЬ. Графические формулы веществ | Химия | TutorOnlineСкачать
