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:Химия | Молекулярные и ионные уравненияСкачать
Метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций)
Спецификой многих ОВР является то, что при составлении их уравнений подбор коэффициентов вызывает затруднение.
Для облегчения подбора коэффициентов чаще всего используют метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций). Рассмотрим применение каждого из этих методов на примерах.
Видео:Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать
Метод электронного баланса
В его основе метода электронного баланса лежит следующее правило: общее число электронов, отдаваемое атомами-восстановителями, должно совпадать с общим числом электронов, которые принимают атомы-окислители .
В качестве примера составления ОВР рассмотрим процесс взаимодействия сульфита натрия с перманганатом калия в кислой среде.
1) Составить схему реакции:
Записать исходные вещества и продукты реакции, учитывая, что в кислой среде MnO4 — восстанавливается до Mn 2+ (см. схему):
Найдем степень окисления элементов:
Из приведенной схемы понятно, что в процессе реакции происходит увеличение степени окисления серы с +4 до +6. S +4 отдает 2 электрона и является восстановителем. Степень окисления марганца уменьшилась от +7 до +2, т.е. Mn +7 принимает 5 электронов и является окислителем.
3) Составить электронные уравнения и найти коэффициенты при окислителе и восстановителе.
S +4 – 2e — = S +6 | 5 восстановитель, процесс окисления
Mn +7 +5e — = Mn +2 | 2 окислитель, процесс восстановления
Чтобы число электронов, отданных восстановителем, было равно числу электронов, принятых восстановителем, необходимо:
- Число электронов, отданных восстановителем, поставить коэффициентом перед окислителем.
- Число электронов, принятых окислителем, поставить коэффициентом перед восстановителем.
Таким образом, 5 электронов, принимаемых окислителем Mn +7 , ставим коэффициентом перед восстановителем, а 2 электрона, отдаваемых восстановителем S +4 коэффициентом перед окислителем:
4) Уравнять количества атомов элементов, не изменяющих степень окисления
Соблюдаем последовательность: число атомов металлов, кислотных остатков, количество молекул среды (кислоты или щелочи). В последнюю очередь подсчитывают количество молекул образовавшейся воды.
Итак, в нашем случае число атомов металлов в правой и левой частях совпадают.
По числу кислотных остатков в правой части уравнения найдем коэффициент для кислоты.
В результате реакции образуется 8 кислотных остатков SO4 2- , из которых 5 – за счет превращения 5SO3 2- → 5SO4 2- , а 3 – за счет молекул серной кислоты 8SO4 2- — 5SO4 2- = 3SO4 2- .
Таким образом, серной кислоты надо взять 3 молекулы:
Аналогично, находим коэффициент для воды по числу ионов водорода, во взятом количестве кислоты
6H + + 3O -2 = 3H2O
Окончательный вид уравнения следующий:
Признаком того, что коэффициенты расставлены правильно является равное количество атомов каждого из элементов в обеих частях уравнения.
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Ионно-электронный метод (метод полуреакций)
Реакции окисления-восстановления, также как и реакции обмена, в растворах электролитов происходят с участием ионов. Именно поэтому ионно-молекулярные уравнения ОВР более наглядно отражают сущность реакций окисления-восстановления.
При написании ионно-молекулярных уравнений, сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы записывают в виде молекул (в недиссоциированном виде).
При написании полуреакций в ионной схеме указывают частицы, подвергающиеся изменению их степеней окисления, а также характеризующие среду, частицы:
H + — кислая среда, OH — — щелочная среда и H2O – нейтральная среда.
Пример 1.
Рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в кислой среде.
1) Составить схему реакции:
Записать исходные вещества и продукты реакции:
2) Записать уравнение в ионном виде
В уравнении сократим те ионы, которые не принимают участие в процессе окисления-восстановления:
SO3 2- + MnO4 — + 2H + = Mn 2+ + SO4 2- + H2O
3) Определить окислитель и восстановитель и составить полуреакции процессов восстановления и окисления.
В приведенной реакции окислитель — MnO4 — принимает 5 электронов восстанавливаясь в кислой среде до Mn 2+ . При этом освобождается кислород, входящий в состав MnO4 — , который, соединяясь с H + образует воду:
MnO4 — + 8H + + 5e — = Mn 2+ + 4H2O
Восстановитель SO3 2- — окисляется до SO4 2- , отдав 2 электрона. Как видно образовавшийся ион SO4 2- содержит больше кислорода, чем исходный SO3 2- . Недостаток кислорода восполняется за счет молекул воды и в результате этого происходит выделение 2H + :
SO3 2- + H2O — 2e — = SO4 2- + 2H +
4) Найти коэффициенты для окислителя и восстановителя
Необходимо учесть, что окислитель присоединяет столько электронов, сколько отдает восстановитель в процессе окисления-восстановления:
MnO4 — + 8H + + 5e — = Mn 2+ + 4H2O |2 окислитель, процесс восстановления
SO3 2- + H2O — 2e — = SO4 2- + 2H + |5 восстановитель, процесс окисления
5) Просуммировать обе полуреакции
Предварительно умножая на найденные коэффициенты, получаем:
2MnO4 — + 16H + + 5SO3 2- + 5H2O = 2Mn 2+ + 8H2O + 5SO4 2- + 10H +
Сократив подобные члены, находим ионное уравнение:
2MnO4 — + 5SO3 2- + 6H + = 2Mn 2+ + 5SO4 2- + 3H2O
6) Записать молекулярное уравнение
Молекулярное уравнение имеет следующий вид:
Пример 2.
Далее рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в нейтральной среде.
В ионном виде уравнение принимает вид:
Также, как и предыдущем примере, окислителем является MnO4 — , а восстановителем SO3 2- .
В нейтральной и слабощелочной среде MnO4 — принимает 3 электрона и восстанавливается до MnО2. SO3 2- — окисляется до SO4 2- , отдав 2 электрона.
Полуреакции имеют следующий вид:
MnO4 — + 2H2O + 3e — = MnО2 + 4OH — |2 окислитель, процесс восстановления
SO3 2- + 2OH — — 2e — = SO4 2- + H2O |3 восстановитель, процесс окисления
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
Пример 3.
Составление уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в щелочной среде.
В ионном виде уравнение принимает вид:
В щелочной среде окислитель MnO4 — принимает 1 электрон и восстанавливается до MnО4 2- . Восстановитель SO3 2- — окисляется до SO4 2- , отдав 2 электрона.
Полуреакции имеют следующий вид:
MnO4 — + e — = MnО2 |2 окислитель, процесс восстановления
SO3 2- + 2OH — — 2e — = SO4 2- + H2O |1 восстановитель, процесс окисления
Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:
Необходимо отметить, что не всегда при наличии окислителя и восстановителя, возможно самопроизвольное протекание ОВР. Поэтому для количественной характеристики силы окислителя и восстановителя и для определения направления реакции пользуются значениями окислительно-восстановительных потенциалов.
Еще больше примеров составления окислительно-восстановительных реакций приведены в разделе Задачи к разделу Окислительно-восстановительные реакции. Также в разделе тест Окислительно-восстановительные реакции
🔥 Видео
Расстановка Коэффициентов в Химических Реакциях // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
ОКСИДЫ, КИСЛОТЫ, СОЛИ И ОСНОВАНИЯ ХИМИЯ 8 класс / Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать
Химия 9 класс — Как определять Степень Окисления?Скачать
Химические Цепочки — Решение Цепочек Химических Превращений // Химия 8 классСкачать
Решение цепочек превращений по химииСкачать
Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать
ВСЯ ХИМИЯ за 8 класс в 1 уроке + таймкодыСкачать
ОКСИДЫ ХИМИЯ — Что такое Оксиды? Химические свойства Оксидов | Реакция ОксидовСкачать
ВАЛЕНТНОСТЬ 8 КЛАСС ХИМИЯ // Урок Химии 8 класс: Валентность Химических ЭлементовСкачать
Окисление иодида калия KI + H2O2, KI + CuSO4, KI + Fe(NO3)3, KI + KMnO4Скачать
8 КЛАСС | Как решать ЦЕПОЧКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ | Цепочки превращенийСкачать
Цепочки превращений по неорганической химии. Вариант №3.Скачать
How to find the Oxidation Number for S in Na2SO3 (Sodium sulfite)Скачать
SO3 + H2O = H2SO4Скачать
How to Write the Net Ionic Equation for Na2SO4 + KNO3 = NaNO3 + K2SO4Скачать
9 класс. Химия. ОГЭ. Задание 8. Химические свойства оксидов.Скачать
ВСЯ ХИМИЯ за 9 класс в 1 уроке + таймкодыСкачать
