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.

Примеры:

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

II. РИО, идущие с образованием осадка

Посмотрите видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с образованием ярко-окрашенных солей”

Запишем реакцию: CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ ↓ + Na₂SO₄

Правила написания уравнений реакций в ионном виде

Интерактивное объяснение алгоритма

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. 

5. Помните!

На ионы диссоциируют
Реагенты (исходные вещества)	Продукты реакции
Растворимые (P) в воде (см. ТР): 1. Соли 2. Кислоты 3. Основания (включая Ca(OH)2 – M)	Растворимые (P) в воде (см. ТР): 1. Соли 2. Кислоты 3. Основания Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду: H2CO3 ↔ H2O + CO2↑ H2SO3 ↔ H2O + SO2↑ NH4OH↔ H2O + NH3↑ H2S↑ (сероводород сам выделяется в виде газа)

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: CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2↓
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 ↑	Р                Р               Р                 Н CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2↓ Молекулярный вид
3) Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице - ПАМЯТКЕ	Cu2+ + SO42- + 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: газ, вода, осадок	Cu2+ + 2OH+ = Cu(OH)2↓ 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:

 Al₂(SO₄)₃ (р) + 3BaCl₂ (р) = 3BaSO₄↓ + 2AlCl₃(р)

б) Полное ионное уравнение реакции:

2Al³⁺ + 3SO₄^2- + 3Ba²⁺ + 6Cl^- = 3BaSO₄↓ + 2Al³⁺ + 6Cl^-

в) Cокращенное ионное уравнение реакции:

SO₄^2- + Ba²⁺  = BaSO₄↓

Пример №2

а) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

Fe(OH)₃ (н) + H₃PO₄ (р) = FePO₄↓ + 3H₂O

б) Полное ионное уравнение реакции:

Fe(OH)₃ + 3H⁺ + PO₄^3- = FePO₄↓ + 3H₂O.

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.

III. РИО, идущие с образованием газа

Посмотрите опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с выделением газа"

Na₂CO₃ + 2HСl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции: 

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + CO₂↑ + H₂O + 2Cl^-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O

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:

K₂S + 2HCl = 2KCl + H₂S↑

Полное ионное уравнение реакции:

2K⁺ + S^2– + 2H⁺ + 2Cl^– = 2K⁺ + 2Cl^– + H₂S↑

Cокращенное ионное уравнение реакции:

S^2– + 2H⁺ = H₂S↑

Пример №2

Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:

3СaCO₃ + 2H₃РO₄ = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции:

3СaCO₃ + 6H⁺  + 2 РO₄^3- = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

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.

IV. РИО, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества

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:

H⁺ + OH^– = H₂O

Пример №2

Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:

CaO (оксид) + 2HNO₃ (р) = Ca(NO₃)₂ (р) + H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H⁺ + 2NO₃^- =  Ca²⁺ + 2NO₃^- + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca²⁺ + H₂O.

Пример №3

Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:

3Mg(OH)₂ (н) + 2H₃PO₄ (р) = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O (мд)

Полное ионное уравнение реакции:

3Mg(OH)₂ + 6H⁺ + 2PO₄^3- = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O

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.

Решение

- Составляем химические формулы веществ по их названиям, используя валентности и записываем РИО в молекулярном виде (проверяем растворимость веществ по ТР):

KOH + NH₄Cl = KCl + NH₄OH

так как NH₄OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH₃уравнение РИО примет окончательный вид

KOH (p) + NH₄Cl (p) = KCl (p) + NH₃ ↑+ H₂O

- 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:

OH^- + NH₄⁺ = NH₃ ↑+ H₂O

- Делаем вывод:

Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH₃ ↑) и малодиссоциирующее вещество вода (H₂O).

Задание №2.  Дана схема: 2H⁺ + CO₃^2- = H₂O + CO₂↑

Подберите вещества, взаимодействие между которыми в водных растворах выражается следующими сокращёнными уравнениями. Составьте соответствующие молекулярное и полное ионное уравнения.

Решение

- Используя ТР подбираем реагенты - растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H⁺и CO₃^2-.

Например, кислота - H₃PO₄ (p) и соль -K₂CO₃ (p).

- Составляем молекулярное уравнение РИО:

2H₃PO₄ (p) +3 K₂CO₃ (p) -> 2K₃PO₄ (p) + 3H₂CO₃ (p)

так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO₂ ↑ и воду H₂O, уравнение примет окончательный вид:

2H₃PO₄ (p) +3 K₂CO₃ (p) -> 2K₃PO₄ (p) + 3CO₂ ↑ + 3H₂O

- Составляем полное ионное уравнение РИО:

6H⁺ +2PO₄^3- + 6K⁺ + 3CO₃^2- -> 6K⁺+ 2PO₄^3-+ 3CO₂ ↑ + 3H₂O

- Составляем краткое ионное уравнение РИО:

6H⁺ +3CO₃^2- = 3CO₂ ↑ + 3H₂O

Сокращаем коэффициенты на три и получаем:

2H⁺ +CO₃^2- = CO₂ ↑ + H₂O

- Делаем вывод:

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.

Решение

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:

3Na₂O + 6H⁺ + 2PO₄^3- -> 6Na⁺ + 2PO₄^3- + 3H₂O

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: 

“Взаимодействие карбоната натрия с серной кислотой”

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:

ZnF₂ + Ca(OH)₂ ->
K₂S + H₃PO₄ ->

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

Задание №3. Посмотрите следующий эксперимент: 

“Осаждение сульфата бария”

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:

Hg(NO₃)₂ + Na₂S ->
K₂SO₃ + HCl ->

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

VII. Тренажеры

Тренажер №1: "Реакции ионного обмена"

Интерактивное задание LearningApps.org по теме: “Реакции между ионами”

ЦОРы

Видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с образованием ярко-окрашенных солей”

Видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с выделением газа"

Видео-опыт: “Реакция нейтрализации”