Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена

При решении задач этого раздела см. табл. 9,12 приложения.

Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.

В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения,

Пример 1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: a) HCl и NaOH; б) Pb(NO₃)₂ и Na₂S; в) NaClO и HNO₃; г) К₂СО₃ и H₂SO₄; д) СН₃СООН и NaOН.

Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:

а) HCl + NaOH = NaCl + H₂O

б) Pb(NO₃)₂ + Na₂S = PbS + 2NaNO₃

в) NaClO + HNO₃ = NaNO₃ + HClO

г) К₂СО₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + СО₂ + Н₂О

д) СН₃СООН + NaOH=CH₃COONa + Н₂О

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н₂О, HClO), осадка (РbS), газа (СО₂).

В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода – более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства a) Na⁺ и Сl^–; б) Na⁺ и NO^–₃; в) Na⁺ и NO^–₃; г) К⁺ и SO^2–₄; д) Na⁺, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:

а) Н⁺ + ОН^– = Н₂O

б) Pb²⁺ + S^2– = PbS

в) Сl^– + Н⁺ = НСlO

г) CO^2–₃ + 2H⁺ = CO₂ + H₂O

д) CH₃COOH + OH^– = CH₃COO^– + H₂O

Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

а) SO^2–₃ + 2Н ⁺ = SO₂ + Н₂О

б) Pb^{2 +} + CrO^2–₄ ~ = PbCrO₄

в) НСО^–₃ + ОН ^– = CO^2–₃ + Н₂О

г) ZnOH⁺ + H⁺ = Zn²⁺ + H₂O

В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из, соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

а) Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + SO₂ + Н₂О

б) Pb(NO₃)₂+ K₂CrO₄ = PbCrO₄ + 2KNO₃

в) КНСО₃ + КОН = К₂СО₃ + Н₂О

г) ZnOHCl + HCl = ZnCl₂ + Н₂О

Контрольные вопросы

181.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) NaHCO₃ и NaOH; б) K₂SiO₃ и HCl; в) ВаС1₂ и Na₂SO₄.

182.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) K₂S и HCl; б) FeSO₄ и (NH₄)₂S; в) Сr(ОН)₃ и КОН.

183.Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Мg²⁺ + CO^2–₃ = МgСО₃

б) Н⁺ +ОН^– = Н₂О

184.Какое из веществ: Al(OH)₃; H₂SO₄; Ba(OH)₂ – будет взаимодействовать с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.

185.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакции взаимодействия в растворах между: а) КНСО₃ и H₂SO₄; б) Zn(OH)₂ и NaOH; в) CaCl₂ и AgNO₃.

186.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между a) CuSO₄ и H₂S; б) ВаСО₃ и HNO₃; в) FeCl₃ и КОН.

187.Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Сu²⁺ + S^2– = CuS

б) SiO^2–₃ + 2H⁺ = H₂SiO₃

188. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между a) Sn(OH)₂ и HCl; б) BeSO₄ и КОН; в) NH₄Cl и Ва(ОН)₂.

189.Какое из веществ: КНСО₃, СН₃СООН, NiSO₄, Na₂S – взаимодействует с раствором серной кислоты? Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

190.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) AgNO₃ и К₂СrО₄; б) Pb(NO₃)₂ и KI; в) CdSO₄ и Na₂S.

191.Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) СаСО₃ + 2Н⁺ = Са²⁺ + Н₂О + СО₂

б) А1(OН)₃+ОН^– = АlO^–₂ +2Н₂О

в) РЬ²⁺ + 2I^– = РbI₂

192. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Ве(ОН)₂ и NaOH; б) Сu(ОН)₂ и HNO₃; в) ZnOHNO₃ и HNO₃.

193.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Na₃PO₄ и CaCl₂; б) К₂СОз и ВаСl₂; в) Zn(OH)₂ и КОН.

194.Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

Fe(OH)₃ + 3Н⁺ = Fe³⁺ + 3Н₂О

Cd²⁺ + 2OH^– = Cd(OH)₂

Н⁺ + NО^–₂ = HNO₂

195.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CdS и HCl; б) Сr(ОН)₃ и NaOH; в) Ва(ОН)₂ и СоСl₂.

196.Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молёкулярными уравнениями:

a) Zn²⁺ + H₂S = ZnS + 2H⁺

б) HCO^–₃ + H⁺ = H₂O + CO₂

в) Аg⁺ + Сl^– = AgCl

197.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) H₂SO₄ и Ва(ОН)₂; б) FеСl₃ и NН₄ОН; в) CH₃COONa и HCl.

198.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) FеСl₃ и КОН; б) NiSO₄ и (NH₄)₂S; в) MgCO₃ и HNO₃.

199.Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Ве(ОН)₂ + 2OН^– = ВеО₂^2– + 2Н₂О

б) СН₃СОО^– + Н⁺ = СН₃СООН

в) Ва²⁺ + SO^2–₄ = BaSO₄

200. Какое из, веществ: NaCl, NiSO₄, Be(OH)₂, KHCO₃ – взаимодействует с раствором гидроксида натрия. Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

Гидролиз солей

Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением рН среды, называется гидролизом.

Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) KCN, б) Na₂СО₃, в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение, а) Цианид калия KCN – соль слабой одноосновной кислоты (см. табл. 9) HCN и сильного основании КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К⁺ и анионы CN^–. Катионы К⁺ не могут связывать ионы ОН^– воды, так как КОН – сильный электролит. Анионы же CN^– связывают ионы Н⁺ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется, как говорят, по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CN^– + H₂O HCN + OH^–

или в молекулярной форме

KCN + Н₂О HCN + КОН

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН^–, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН >7).

б) Карбонат натрия Na₂СО₃ – соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли CO^2–₃, связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО^–₃, а не молекулы Н₂СО₃, так как ионы НСО₃ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н₂СО₃. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

CO^2–₃ + Н₂О НCO^–₃ +ОН^–

или в молекулярной форме

Na₂CO₃ + H₂O NaHCO₃ + NaOH

В растворе появляется избыток ионов ОН^–, поэтому раствор Na₂CО₃ имеет щелочную реакцию (рН > 7).

в) Сульфат цинка ZnSO₄ – соль слабого многокислотного основания Zn(ОН)₂ и сильной кислоты H₂SO₄. В этом случае катионы Zn²⁺ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. Образование молекул Zn(OH)₂ не происходит, так как ионы ZnOH⁺ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)₂. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

Zn²⁺ + Н₂О ZnOH⁺ + Н⁺

или в молекулярной форме:

2ZnSO₄ + 2Н₂О (ZnOH)₂SO₄ + H₂SO₄

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSO₄ имеет кислую реакцию (pH < 7).

Пример 2. Какие продукты образуются при смешивании растворов А1(NO₃)₃ и К₂СО₃? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения реакции.

Решение. Соль А1(NО₃)₃ гидролизуется по катиону, а К₂СО₃ – по аниону:

Al³⁺ + Н₂О АlOН²⁺ + Н⁺

CO^2–₃ + H₂O HCO₃⁺ + OH^–

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н⁺ и ОН^– образуют молекулу слабого электролита Н₂О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием А1(ОН)₃ и СО₂(Н₂СО₃). Ионно-молекулярное уравнение:

2А1³⁺ + 3CO^2–₃ + 3Н₂О = 2Аl(ОН)₃ + 3СО₂

молекулярное уравнение:

2Al(NO₃)₃ + 3К₂СО₃ + ЗН₂O =2А1(ОН)₃ + 3СО₂ + 6KNO₃

Контрольные вопросы

201. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов K₂S и СrСl₃. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.

202. К раствору FeCl₃ добавили следующие вещества: a) HCl; б) КОН; в) ZnCl₂; г) Na₂СОз. В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

203. Какие из солей Al₂(SO₄)₃, K₂S, Pb(NO₃)₂, КСl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> 7<) имеют растворы этих солей?

204. При смешивании растворов FeCl₃ и Na₂СО₃ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.

Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

205. К раствору Nа₂СО₃ добавили следующие вещества: a) HCl; б) NaOH; в) (NО₃)₂; г) K₂S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

206. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы солей Na₂S, А1Сl₃, NiSO₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

207. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Pb(NO₃)₂, Na₂CO₃, Fe₂(SO₄)₃. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

208.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей НСООК, ZnSО₄, А1(NO₃)₃. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

209.Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы солей Na₃PO₄, K₂S, CuSO₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

210.Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl₂, Сs₂СО₃, Сr(NО₃)₃. Какое значение рН (> 7<) имеют растворы этих солей?

211.Какие из солей RbCl, Сr₂(SО₄)₃, Ni(NО₃)₂, Na₂SO₃ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> 7<) имеют растворы этих солей?

212.К раствору Al₂(SO₄)₃ добавили следующие вещества: а) Н₂SО₄; б) КОН, в) Na₂SO₃; г) ZnSO₄. В каких случаях гидролиз сульфата алюминия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

213.Какая из двух солей при равных условиях вбольшей степени подвергается гидролизу: Na₂СО₃ или Na₂SO₃; FеС1₃ или FeCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

214.При смешивании растворов A1₂(SO₄)₃ и Na₂CO₃ каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение происходящего совместного гидролиза.

215.Какие из солей NaBr, Na₂S, K₂CO₃, CoCl₂ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

216.Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaClO; MgCl₂ или ZnCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

217.Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.

218.Какое значение рН (>7<) имеют растворы следующих солей: К₃РО₄, Pb(NO₃)₂, Na₂S? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

219.Какие из солей К₂СО₃, FeCl₃, K₂SO₄, ZnCl₂ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> 7 <) имеют растворы этих солей?

220.При смешивании растворов Al₂(SO₄)₃ и Na₂S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

 

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2