Kuidas kirjutada lühike ioonvõrrand. Ioonivahetusreaktsioonide võrrandite koostamine

Kuna lahuses olevad elektrolüüdid on ioonide kujul, on soolade, aluste ja hapete lahuste vahelised reaktsioonid ioonidevahelised reaktsioonid, s.o. ioonireaktsioonid. Mõned reaktsioonis osalevad ioonid põhjustavad uute ainete moodustumist (vähe dissotsieeruvad ained, sademed, gaasid, vesi), teised aga lahuses olevad ioonid ei tooda uusi aineid, vaid jäävad lahusesse. Et näidata, milliste ioonide vastastikmõju põhjustab uute ainete moodustumist, koostatakse molekulaarsed, täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid.

IN molekulaarvõrrandid Kõik ained on esitatud molekulide kujul. Täielikud ioonvõrrandid näidata kogu antud reaktsiooni käigus lahuses esinevate ioonide loendit. Lühikesed ioonvõrrandid koosnevad ainult nendest ioonidest, mille interaktsioon viib uute ainete tekkeni (vähe dissotsieeruvad ained, setted, gaasid, vesi).

Ioonreaktsioonide koostamisel tuleb meeles pidada, et ained on veidi dissotsieerunud (nõrgad elektrolüüdid), kergelt ja halvasti lahustuvad (sadestunud - “ N”, “M”, vt lisa, tabel 4) ja gaasilised on kirjutatud molekulide kujul. Tugevad elektrolüüdid, mis on peaaegu täielikult dissotsieerunud, on ioonide kujul. Märk “↓” aine valemi järel näitab, et see aine eemaldatakse reaktsioonisfäärist sademe kujul ja märk “” näitab, et aine eemaldatakse gaasi kujul.

Ioonvõrrandite koostamise protseduur tuntud molekulaarvõrrandite abil Vaatame näidet reaktsioonist Na 2 CO 3 ja HCl lahuste vahel.

1. Reaktsioonivõrrand on kirjutatud molekulaarsel kujul:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2CO3

2. Võrrand kirjutatakse ümber ioonsel kujul, hästi dissotsieeruvad ained on kirjutatud ioonide kujul ja halvasti dissotsieeruvad ained (sh vesi), gaasid või halvasti lahustuvad ained - molekulide kujul. Molekulaarvõrrandis aine valemi ees olev koefitsient kehtib võrdselt iga aine moodustava iooni kohta ja seetõttu asetatakse see ioonvõrrandis iooni ette:

2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=>2Na + + 2Cl - + CO 2 + H2O

3. Võrdsuse mõlemalt küljelt jäetakse välja (redutseeritud) vasakul ja paremal küljel leiduvad ioonid:

2Na++ CO32- + 2H++ 2Cl -<=> 2Na+ + 2Cl -+ CO 2 + H 2 O

4. Ioonvõrrand kirjutatakse selle lõplikul kujul (lühike ioonvõrrand):

2H + + CO 3 2-<=>CO 2 + H 2 O

Kui reaktsiooni käigus tekivad ja/või vähesel määral dissotsieerunud ja/või vähelahustuvad ja/või gaasilised ained ja/või vesi ning sellised ühendid lähteainetes puuduvad, on reaktsioon praktiliselt pöördumatu (→) , ja selle jaoks on võimalik koostada molekulaarne, täielik ja lühike ioonvõrrand. Kui selliseid aineid leidub nii reagentides kui ka toodetes, on reaktsioon pöörduv (<=>):

Molekulaarvõrrand: CaCO 3 + 2HCl<=>CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Täielik ioonvõrrand: CaCO 3 + 2H + + 2Cl –<=>Ca 2+ + 2Cl – + H 2 O + CO 2

Üsna sageli peavad kooliõpilased ja üliõpilased koostama nn. ioonreaktsiooni võrrandid. Eelkõige on sellele teemale pühendatud keemia ühtsel riigieksamil pakutud ülesanne 31. Selles artiklis käsitleme üksikasjalikult lühikeste ja täielike ioonvõrrandite kirjutamise algoritmi ning analüüsime paljusid erineva keerukuse taseme näiteid.

Miks on ioonvõrrandeid vaja?

Tuletan meelde, et kui paljud ained lahustuvad vees (ja mitte ainult vees!), siis toimub dissotsiatsiooniprotsess – ained lagunevad ioonideks. Näiteks HCl molekulid dissotsieeruvad vesikeskkonnas vesiniku katioonideks (H +, täpsemalt H 3 O +) ja kloorianioonideks (Cl -). Naatriumbromiidi (NaBr) leidub vesilahuses mitte molekulide, vaid hüdraatunud Na + ja Br - ioonide kujul (muide, ka tahke naatriumbromiid sisaldab ioone).

“Tavalisi” (molekulaarseid) võrrandeid kirjutades ei arvesta me sellega, et ei reageeri mitte molekulid, vaid ioonid. Siin näeb näiteks välja vesinikkloriidhappe ja naatriumhüdroksiidi vahelise reaktsiooni võrrand:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Loomulikult ei kirjelda see diagramm protsessi täiesti õigesti. Nagu me juba ütlesime, pole vesilahuses HCl molekule praktiliselt olemas, küll aga on H + ja Cl - ioone. Sama lugu on NaOH-ga. Õigem oleks kirjutada järgmine:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O. (2)

Seda see on täielik ioonvõrrand. "Virtuaalsete" molekulide asemel näeme osakesi, mis tegelikult lahuses olemas on (katioonid ja anioonid). Me ei peatu küsimusel, miks me kirjutasime H 2 O molekulaarsel kujul. Seda selgitatakse veidi hiljem. Nagu näete, pole midagi keerulist: asendasime molekulid ioonidega, mis tekivad nende dissotsiatsiooni käigus.

Kuid isegi täielik ioonvõrrand pole täiuslik. Tõepoolest, vaadake lähemalt: võrrandi (2) nii vasak kui ka parem pool sisaldavad samu osakesi - Na + katioone ja Cl - anioone. Need ioonid reaktsiooni käigus ei muutu. Milleks neid siis üldse vaja on? Eemaldame need ja võtame Lühike iooniline võrrand:

H + + OH - = H2O. (3)

Nagu näete, taandub see kõik H + ja OH - ioonide koostoimele vee moodustumisega (neutraliseerimisreaktsioon).

Kõik täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid kirjutatakse üles. Kui oleksime keemia ühtse riigieksami ülesande 31 lahendanud, oleksime selle eest saanud maksimaalse hinde - 2 punkti.

Niisiis, veel kord terminoloogia kohta:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - molekulaarvõrrand ("tavaline" võrrand, mis peegeldab skemaatiliselt reaktsiooni olemust);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - täielik ioonvõrrand (reaalsed osakesed lahuses on nähtavad);
• H + + OH - = H 2 O - lühike ioonvõrrand (eemaldasime kõik "prügi" - osakesed, mis protsessis ei osale).

Ioonvõrrandite kirjutamise algoritm

1. Loome reaktsiooni jaoks molekulaarvõrrandi.
2. Kõik osakesed, mis lahuses märgatavalt dissotsieeruvad, on kirjutatud ioonidena; ained, mis ei kaldu dissotsieeruma, jäetakse "molekulide kujule".
3. Võrrandi kahest osast eemaldame nn. vaatlejaioonid, st osakesed, mis protsessis ei osale.
4. Kontrollime koefitsiente ja saame lõpliku vastuse – lühikese ioonvõrrandi.

Näide 1. Kirjutage täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid, mis kirjeldavad baariumkloriidi ja naatriumsulfaadi vesilahuste vastasmõju.

Lahendus. Tegutseme vastavalt pakutud algoritmile. Loome kõigepealt molekulaarvõrrandi. Baariumkloriid ja naatriumsulfaat on kaks soola. Vaatame teatmeteose osa "Anorgaaniliste ühendite omadused". Näeme, et soolad võivad üksteisega suhelda, kui reaktsiooni käigus tekib sade. Kontrollime:

2. harjutus. Täitke võrrandid järgmiste reaktsioonide jaoks:

1. KOH + H2SO4 =
2. H3PO4 + Na2O=
3. Ba(OH)2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. K 2 S + Hg(NO 3) 2 =
6. Zn + FeCl2 =

3. harjutus. Kirjutage molekulaarvõrrandid reaktsioonide (vesilahuses) vahel: a) naatriumkarbonaat ja lämmastikhape, b) nikkel(II)kloriid ja naatriumhüdroksiid, c) fosforhape ja kaltsiumhüdroksiid, d) hõbenitraadi ja kaaliumkloriid, e. ) fosforoksiid (V) ja kaaliumhüdroksiid.

Loodan siiralt, et teil pole nende kolme ülesande täitmisega probleeme. Kui see nii ei ole, peate naasma teema juurde "Anorgaaniliste ühendite põhiklasside keemilised omadused".

Kuidas muuta molekulaarvõrrand täielikuks ioonvõrrandiks

Lõbu algab. Peame mõistma, millised ained tuleks kirjutada ioonidena ja millised jätta "molekulaarsesse vormi". Peate meeles pidama järgmist.

Ioonide kujul kirjutage:

• lahustuvad soolad (rõhutan, ainult vees hästi lahustuvad soolad);
• leelised (tuletan teile meelde, et leelised on vees lahustuvad alused, kuid mitte NH 4 OH);
• tugevad happed (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...).

Nagu näete, pole selle loendi meeldejätmine sugugi keeruline: see sisaldab tugevaid happeid ja aluseid ning kõiki lahustuvaid sooli. Muide, eriti valvsatele noortele keemikutele, kes võivad olla nördinud tõsiasjast, et tugevaid elektrolüüte (lahustumatuid sooli) selles loendis ei sisaldu, võin teile öelda järgmist: Lahustumatute soolade MITTE lisamine sellesse loendisse ei eita sugugi tõsiasi, et need on tugevad elektrolüüdid.

Kõik muud ained peavad ioonvõrrandites esinema molekulide kujul. Nõudlikele lugejatele, keda ähmane mõiste “kõik muud ained” ei rahulda ja kes kuulsa filmi kangelase eeskujul nõuavad “täieliku nimekirja väljakuulutamist”, annan järgmise info.

Molekulide kujul kirjutage:

• kõik lahustumatud soolad;
• kõik nõrgad alused (sh lahustumatud hüdroksiidid, NH 4 OH jms ained);
• kõik nõrgad happed (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, peaaegu kõik orgaanilised happed...);
• üldiselt kõik nõrgad elektrolüüdid (ka vesi!!!);
• oksiidid (igat tüüpi);
• kõik gaasilised ühendid (eelkõige H 2, CO 2, SO 2, H 2 S, CO);
• lihtained (metallid ja mittemetallid);
• peaaegu kõik orgaanilised ühendid (välja arvatud orgaaniliste hapete vees lahustuvad soolad).

Pheh, tundub, et ma pole midagi unustanud! Kuigi nimekirja nr 1 on minu arvates lihtsam meeles pidada. Põhimõtteliselt olulistest asjadest nimekirjas nr 2 mainin veel kord vee.

Näide 2. Koostage täielik ioonvõrrand, mis kirjeldab vask(II)hüdroksiidi ja vesinikkloriidhappe vastasmõju.

Lahendus. Alustame loomulikult molekulaarvõrrandiga. Vask(II)hüdroksiid on lahustumatu alus. Kõik lahustumatud alused reageerivad tugevate hapetega, moodustades soola ja vee:

Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O.

Nüüd selgitame välja, millised ained tuleks üles kirjutada ioonidena ja millised molekulidena. Ülaltoodud loendid aitavad meid. Vask(II)hüdroksiid on lahustumatu alus (vt lahustuvuse tabelit), nõrk elektrolüüt. Lahustumatud alused on kirjutatud molekulaarsel kujul. HCl on tugev hape, lahuses dissotsieerub peaaegu täielikult ioonideks. CuCl2 on lahustuv sool. Kirjutame selle ioonsel kujul. Vesi – ainult molekulide kujul! Saame täieliku ioonvõrrandi:

Сu(OH)2 + 2H + + 2Cl- = Cu 2+ + 2Cl - + 2H2O.

Näide 3. Kirjutage täielik ioonvõrrand süsihappegaasi ja NaOH vesilahuse reaktsiooni kohta.

Lahendus. Süsinikdioksiid on tüüpiline happeline oksiid, NaOH on leelis. Kui happelised oksiidid interakteeruvad leeliste vesilahustega, moodustub sool ja vesi. Loome reaktsiooni jaoks molekulaarvõrrandi (muide, ärge unustage koefitsiente):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - oksiid, gaasiline ühend; molekulaarse kuju säilitamine. NaOH - tugev alus (leelised); Kirjutame selle ioonide kujul. Na 2 CO 3 - lahustuv sool; kirjutame ioonide kujul. Vesi on nõrk elektrolüüt ja praktiliselt ei dissotsieeru; jäta molekulaarsesse vormi. Saame järgmise:

CO 2 + 2Na + + 2OH - = Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Näide 4. Vesilahuses olev naatriumsulfiid reageerib tsinkkloriidiga, moodustades sademe. Kirjutage selle reaktsiooni jaoks täielik ioonvõrrand.

Lahendus. Naatriumsulfiid ja tsinkkloriid on soolad. Kui need soolad interakteeruvad, sadestub tsinksulfiidi sade:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.

Panen kohe kirja täieliku ioonvõrrandi ja te analüüsite seda ise:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .

Pakun Sulle mitmeid ülesandeid iseseisvaks tööks ja lühikest testi.

4. harjutus. Kirjutage molekulaarsed ja täielikud ioonvõrrandid järgmiste reaktsioonide jaoks:

1. NaOH + HNO3 =
2. H2SO4 + MgO =
3. Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
4. CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

5. harjutus. Kirjutage täielikud ioonvõrrandid, mis kirjeldavad: a) lämmastikoksiidi (V) koosmõju baariumhüdroksiidi vesilahusega, b) tseesiumhüdroksiidi lahust vesinikjodiidhappega, c) vasksulfaadi ja kaaliumsulfiidi vesilahuseid, d) kaltsiumhüdroksiidi ja raudnitraadi vesilahus (III).

Ioonvõrrandite koostamisel tuleks juhinduda sellest, et kergelt dissotsieeruvate, lahustumatute ja gaasiliste ainete valemid on kirjutatud molekulaarsel kujul. Kui aine sadestub, siis, nagu te juba teate, asetatakse selle valemi kõrvale allapoole suunatud nool (↓) ja kui reaktsiooni käigus eraldub gaasiline aine, siis selle valemi kõrvale asetatakse ülespoole suunatud nool () .

Näiteks kui naatriumsulfaadi Na 2 SO 4 lahusele lisada baariumkloriidi BaCl 2 lahust (joonis 132), siis reaktsiooni tulemusena moodustub valge baariumsulfaadi BaSO 4 sade. Kirjutame reaktsiooni molekulaarvõrrandi:

Riis. 132.
Naatriumsulfaadi ja baariumkloriidi reaktsioon

Kirjutame selle võrrandi ümber, kujutades tugevaid elektrolüüte ioonide kujul ja reaktsioone, mis väljuvad sfäärist molekulidena:

Seega oleme üles kirjutanud reaktsiooni täieliku ioonvõrrandi. Kui jätta välja identsed ioonid mõlemalt võrrandi poolelt, st ioonid, mis reaktsioonis ei osale (2Na + ja 2Cl - võrrandi vasakul ja paremal poolel), saame reaktsiooni lühendatud ioonvõrrandi:

See võrrand näitab, et reaktsiooni olemus taandub baariumioonide Ba 2+ ja sulfaadiioonide vastastikmõjule, mille tulemusena moodustub BaSO 4 sade. Sel juhul pole üldse oluline, millised elektrolüüdid neid ioone enne reaktsiooni sisaldasid. Sarnast koostoimet võib täheldada ka K 2 SO 4 ja Ba(NO 3) 2, H 2 SO 4 ja BaCl 2 vahel.

Laboratoorsed katsed nr 17
Naatriumkloriidi ja hõbenitraadi lahuste koostoime

1 ml naatriumkloriidi lahusele katseklaasis lisatakse pipetiga paar tilka hõbenitraadi lahust. Mida te jälgite? Kirjutage üles reaktsiooni molekulaar- ja ioonvõrrandid. Kasutades lühendatud ioonvõrrandit, pakkuge välja mitu võimalust sellise reaktsiooni läbiviimiseks teiste elektrolüütidega. Kirjutage üles läbiviidud reaktsioonide molekulaarvõrrandid.

Seega on lühendatud ioonvõrrandid üldisel kujul võrrandid, mis iseloomustavad keemilise reaktsiooni olemust ja näitavad, millised ioonid reageerivad ja milline aine selle tulemusena tekib.

Riis. 133.
Reaktsioon lämmastikhappe ja naatriumhüdroksiidi vahel

Kui naatriumhüdroksiidi karmiinpunase fenoolftaleiini lahusele lisatakse liias lämmastikhappe lahust (joonis 133), muutub lahus värvituks, mis on signaal keemilise reaktsiooni toimumiseks:

NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O.

Selle reaktsiooni täielik ioonvõrrand on:

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

Kuid kuna lahuses olevad Na + ja NO - 3 ioonid jäävad muutumatuks, ei saa neid kirjutada ja lõpuks kirjutatakse reaktsiooni lühendatud ioonvõrrand järgmiselt:

H + + OH- = H2O.

See näitab, et tugeva happe ja leelise koostoime taandub H + ioonide ja OH - ioonide vastastikmõjuks, mille tulemusena moodustub vähedissotsieeruv aine - vesi.

Selline vahetusreaktsioon võib toimuda mitte ainult hapete ja leeliste, vaid ka hapete ja lahustumatute aluste vahel. Näiteks kui saate vask(II)sulfaadi reageerimisel leelisega sinise lahustumatu vask(II)hüdroksiidi sademe (joonis 134):

ja seejärel jagage saadud sade kolmeks osaks ning lisage esimese katseklaasi sademele väävelhappe lahus, teise katseklaasi sademele vesinikkloriidhape ja kolmandas katseklaasis olevale sademele lämmastikhappe lahus. , siis lahustub sade kõigis kolmes katseklaasis (joonis 135) .

Riis. 135.
Vask(II)hüdroksiidi reaktsioon hapetega:
a - väävel; b - sool; c - lämmastik

See tähendab, et kõigil juhtudel toimus keemiline reaktsioon, mille olemust kajastatakse sama ioonvõrrandi abil.

Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O.

Selle kontrollimiseks kirjutage üles ülaltoodud reaktsioonide molekulaarne, täielik ja lühendatud ioonvõrrand.

Laboratoorsed katsed nr 18
Lahustumatu hüdroksiidi valmistamine ja selle koostoime hapetega

Valage kolme katseklaasi 1 ml raud(III)kloriidi või sulfaadi lahust. Valage igasse katseklaasi 1 ml leeliselahust. Mida te jälgite? Seejärel lisage katseklaasidesse vastavalt väävel-, lämmastik- ja vesinikkloriidhappe lahuseid, kuni sade kaob. Kirjutage üles reaktsiooni molekulaar- ja ioonvõrrandid.

Soovitage mitu võimalust sellise reaktsiooni läbiviimiseks teiste elektrolüütidega. Kirjutage üles pakutud reaktsioonide molekulaarvõrrandid.

Vaatleme ioonreaktsioone, mis tekivad gaasi moodustumisel.

Valage kahte katseklaasi 2 ml naatriumkarbonaadi ja kaaliumkarbonaadi lahust. Seejärel valage esimesse vesinikkloriidhape ja teise lämmastikhappe lahus (joonis 136). Mõlemal juhul märkame eralduvast süsihappegaasist tingitud iseloomulikku “keetmist”.

Riis. 136.
Lahustuvate karbonaatide koostoime:
a - vesinikkloriidhappega; b - lämmastikhappega

Kirjutame üles molekulaarse ja ioonse reaktsiooni võrrandid esimesel juhul:

Elektrolüütide lahustes toimuvad reaktsioonid kirjutatakse ioonvõrrandite abil. Neid reaktsioone nimetatakse ioonivahetusreaktsioonideks, kuna elektrolüüdid vahetavad ioone lahustes. Seega võib teha kaks järeldust.

Võtmesõnad ja fraasid

1. Molekulaarsete ja ioonsete reaktsioonide võrrandid.
2. Ioonivahetusreaktsioonid.
3. Neutraliseerimisreaktsioonid.

Töö arvutiga

1. Vaadake elektroonilist taotlust. Tutvu tunnimaterjaliga ja täida määratud ülesanded.
2. Otsige Internetist e-posti aadresse, mis võivad olla täiendavad allikad, mis paljastavad lõigus olevate märksõnade ja fraaside sisu. Paku õpetajale oma abi uue tunni ettevalmistamisel – tee aruanne järgmise lõigu võtmesõnade ja väljendite kohta.

Küsimused ja ülesanded

Teema: Keemiline side. Elektrolüütiline dissotsiatsioon

Õppetund: Ioonivahetusreaktsioonide võrrandite kirjutamine

Koostame raud(III)hüdroksiidi ja lämmastikhappe vahelise reaktsiooni võrrandi.

Fe(OH)3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3H2O

(Raud(III)hüdroksiid on lahustumatu alus, seetõttu ei allu sellele. Vesi on halvasti dissotsieerunud aine, lahuses ioonideks praktiliselt ei dissotsieeru.)

Fe(OH)3 + 3H + + 3NO3- = Fe 3+ + 3NO3 - + 3H2O

Tõmmake vasakult ja paremalt maha sama arv nitraadianione ja kirjutage lühendatud ioonvõrrand:

Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O

See reaktsioon kulgeb lõpuni, kuna moodustub kergelt dissotsieeruv aine – vesi.

Kirjutame naatriumkarbonaadi ja magneesiumnitraadi vahelise reaktsiooni võrrandi.

Na 2 CO 3 + Mg(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Kirjutame selle võrrandi ioonsel kujul:

(Magneesiumkarbonaat on vees lahustumatu ja seetõttu ei lagune ioonideks.)

2Na + + CO 3 2- + Mg 2+ + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + MgCO 3 ↓

Tõmmake vasakult ja paremalt maha sama arv nitraadi anioone ja naatriumi katioone ning kirjutame üles lühendatud ioonvõrrand:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

See reaktsioon kulgeb lõpuni, kuna tekib sade - magneesiumkarbonaat.

Kirjutame naatriumkarbonaadi ja lämmastikhappe vahelise reaktsiooni võrrandi.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2 NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Süsinikdioksiid ja vesi on saadud nõrga süsihappe lagunemise saadused.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + CO 2 + H 2 O

CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O

See reaktsioon kulgeb lõpuni, kuna Selle tulemusena eraldub gaas ja moodustub vesi.

Koostame kaks molekulaarset reaktsioonivõrrandit, mis vastavad järgmisele lühendatud ioonvõrrandile: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Lühendatud ioonvõrrand näitab ioonivahetusreaktsiooni olemust. Sel juhul võime öelda, et kaltsiumkarbonaadi saamiseks on vajalik, et esimese aine koostis sisaldaks kaltsiumi katioone ja teise aine koostis - karbonaadi anioone. Loome molekulaarvõrrandid reaktsioonide jaoks, mis vastavad sellele tingimusele:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Oržekovski P.A. Keemia: 9. klass: õpik. üldhariduse jaoks asutamine / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Oržekovski P.A. Keemia: 9. klass: üldharidus. asutamine / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013. (§9)

3. Rudzitis G.E. Keemia: anorgaaniline. keemia. Organ. keemia: õpik. 9. klassi jaoks. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Haridus, OJSC “Moskva õpikud”, 2009.

4. Khomchenko I.D. Ülesannete ja harjutuste kogumik keemias keskkooli jaoks. - M.: RIA “Uus laine”: kirjastaja Umerenkov, 2008.

5. Entsüklopeedia lastele. Köide 17. Keemia / Peatükk. toim. V.A. Volodin, Ved. teaduslik toim. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Täiendavad veebiressursid

1. Digitaalsete õppematerjalide ühtne kogu (teemalised videokogemused): ().

2. Ajakirja “Chemistry and Life” elektrooniline versioon: ().

Kodutöö

1. Märkige tabelisse plussmärgiga ainete paarid, mille vahel on võimalikud ioonivahetusreaktsioonid, ja jätkake lõpuleviimisega. Kirjutage reaktsioonivõrrandid molekulaarsel, täis- ja taandatud ioonsel kujul.

2. lk. 67 nr 10,13 õpikust P.A. Oržekovski “Keemia: 9. klass” / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013.

Ioonivahetusreaktsioonid on elektrolüütide vahelised reaktsioonid vesilahustes, mis toimuvad ilma nende koostisosade oksüdatsiooniastmete muutumiseta.

Elektrolüütide (soolade, hapete ja aluste) vahelise reaktsiooni vajalik tingimus on kergelt dissotsieeruva aine (vesi, nõrk hape, ammooniumhüdroksiid), sademe või gaasi teke.

Vaatleme reaktsiooni, mille tulemusena tekib vesi. Sellised reaktsioonid hõlmavad kõiki reaktsioone mis tahes happe ja aluse vahel. Näiteks lämmastikhappe reaktsioon kaaliumhüdroksiidiga:

HNO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O (1)

Lähtematerjalid, s.o. lämmastikhape ja kaaliumhüdroksiid, samuti üks toodetest, nimelt kaaliumnitraat, on tugevad elektrolüüdid, st. vesilahuses esinevad nad peaaegu eranditult ioonide kujul. Saadud vesi kuulub nõrkade elektrolüütide hulka, s.t. praktiliselt ei lagune ioonideks. Seega saab ülaltoodud võrrandit täpsemalt ümber kirjutada, näidates ainete tegelikku olekut vesilahuses, s.t. ioonide kujul:

H + + NO 3 − + K + + OH - = K + + NO 3 − + H 2 O (2)

Nagu on näha võrrandist (2), on lahuses nii enne kui ka pärast reaktsiooni NO 3 − ja K + ioonid. Teisisõnu, nitraadiioonid ja kaaliumiioonid ei osalenud reaktsioonis üldse. Reaktsioon toimus ainult H + ja OH − osakeste ühinemise tõttu veemolekulideks. Seega, viies võrrandis (2) läbi identsete ioonide algebralise redutseerimise:

H + + NO 3 − + K + + OH - = K + + NO 3 − + H 2 O

me saame:

H + + OH - = H 2 O (3)

Nimetatakse kuju (3) võrrandeid lühendatud ioonvõrrandid, tüüp (2) - täielikud ioonvõrrandid ja tüüp (1) – molekulaarsete reaktsioonide võrrandid.

Tegelikult peegeldab reaktsiooni ioonvõrrand maksimaalselt selle olemust, just seda, mis teeb selle toimumise võimalikuks. Tuleb märkida, et ühele lühendatud ioonvõrrandile võib vastata palju erinevaid reaktsioone. Tõepoolest, kui me võtame näiteks mitte lämmastikhappe, vaid vesinikkloriidhappe ja kaaliumhüdroksiidi asemel kasutame näiteks baariumhüdroksiidi, on meil järgmine reaktsiooni molekulaarvõrrand:

2HCl+ Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O

Vesinikkloriidhape, baariumhüdroksiid ja baariumkloriid on tugevad elektrolüüdid, see tähendab, et need esinevad lahuses peamiselt ioonide kujul. Vesi, nagu eespool mainitud, on nõrk elektrolüüt, see tähendab, et see eksisteerib lahuses peaaegu ainult molekulide kujul. Seega täielik ioonvõrrand See reaktsioon näeb välja selline:

2H + + 2Cl - + Ba 2+ + 2OH - = Ba 2+ + 2Cl - + 2H 2 O

Tühistame samad ioonid vasakul ja paremal ja saame:

2H + + 2OH − = 2H 2 O

Jagades nii vasaku kui ka parema külje 2-ga, saame:

H + + OH − = H 2 O,

Vastu võetud lühendatud ioonvõrrandühtib täielikult lämmastikhappe ja kaaliumhüdroksiidi interaktsiooni lühendatud ioonvõrrandiga.

Ioonvõrrandite koostamisel ioonide kujul kirjutage ainult valemid:

1) tugevad happed (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (tugevate hapete loetelu tuleb õppida!)

2) tugevad alused (leelishüdroksiidid (ALM) ja leelismuldmetallid (ALM))

3) lahustuvad soolad

Valemid on kirjutatud molekulaarsel kujul:

1) Vesi H2O

2) Nõrgad happed (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (ja teised, peaaegu kõik orgaanilised))

3) Nõrgad alused (NH 4 OH ja peaaegu kõik metallihüdroksiidid, välja arvatud leelismetallid ja leelismetallid

4) Vähelahustuvad soolad (↓) ("M" või "H" lahustuvuse tabelis).

5) oksiidid (ja muud ained, mis ei ole elektrolüüdid)

Proovime kirja panna võrrandi raud(III)hüdroksiidi ja väävelhappe vahel. Molekulaarses vormis on nende interaktsiooni võrrand kirjutatud järgmiselt:

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

Raud(III)hüdroksiid vastab lahustuvuse tabelis olevale tähistusele “H”, mis räägib meile selle lahustumatusest, s.o. ioonvõrrandis tuleb see kirjutada tervikuna, st. kui Fe(OH)3. Väävelhape on lahustuv ja kuulub tugevate elektrolüütide hulka, see tähendab, et see esineb lahuses peamiselt dissotsieerunud olekus. Raud(III)sulfaat, nagu peaaegu kõik teised soolad, on tugev elektrolüüt ja kuna see lahustub vees, tuleb see ioonvõrrandis kirjutada ioonina. Võttes arvesse kõike ülaltoodut, saame täieliku ioonvõrrandi järgmisel kujul:

2Fe(OH)3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

Vasakul ja paremal sulfaadiioonide redutseerimisel saame:

2Fe(OH)3 + 6H+ = 2Fe 3+ + 6H2O

Jagades võrrandi mõlemad pooled 2-ga, saame lühendatud ioonvõrrandi:

Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O

Nüüd vaatame ioonivahetusreaktsiooni, mis tekitab sademe. Näiteks kahe lahustuva soola koostoime:

Kõik kolm soola – naatriumkarbonaat, kaltsiumkloriid, naatriumkloriid ja kaltsiumkarbonaat (jah, ka see) – on tugevad elektrolüüdid ja kõik peale kaltsiumkarbonaadi on vees lahustuvad, s.t. osalevad selles reaktsioonis ioonide kujul:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

Tühistades selles võrrandis samad ioonid vasakul ja paremal, saame lühendatud ioonvõrrandi:

CO 3 2- + Ca 2+ = CaCO 3 ↓

Viimane võrrand kajastab naatriumkarbonaadi ja kaltsiumkloriidi lahuste koostoime põhjust. Kaltsiumioonid ja karbonaadiioonid ühinevad neutraalseteks kaltsiumkarbonaadi molekulideks, mis omavahel kombineerides tekitavad ioonstruktuuriga CaCO 3 sademele väikesed kristallid.

Vaatleme ioonivahetusreaktsioonide toimumise kolmandat tingimust - gaasi teket. Rangelt võttes on gaasi moodustumine võimalik ainult ioonivahetuse tulemusena ainult harvadel juhtudel, näiteks gaasilise vesiniksulfiidi moodustumise ajal:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Enamikul muudel juhtudel tekib gaas ühe ioonivahetusreaktsiooni produkti lagunemise tulemusena. Näiteks peate ühtse riigieksami raames kindlasti teadma, et gaasi moodustumisel lagunevad ebastabiilsuse tõttu sellised tooted nagu H 2 CO 3, NH 4 OH ja H 2 SO 3:

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

NH4OH = H2O + NH3

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

Teisisõnu, kui ioonivahetuse käigus tekib süsihape, ammooniumhüdroksiid või väävelhape, toimub ioonivahetusreaktsioon gaasilise produkti moodustumise tõttu:

Kirjutame üles kõigi ülaltoodud gaaside moodustumiseni viivate reaktsioonide ioonvõrrandid. 1) Reaktsiooni jaoks:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Kaaliumsulfiid ja kaaliumbromiid kirjutatakse ioonsel kujul, kuna on lahustuvad soolad, samuti vesinikbromiidhape, sest viitab tugevatele hapetele. Vesiniksulfiid, mis on halvasti lahustuv gaas, mis dissotsieerub halvasti ioonideks, kirjutatakse molekulaarsel kujul:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br — = 2K + + 2Br — + H2S

Identsete ioonide redutseerimisel saame:

S2- + 2H+ = H2S

2) võrrandi jaoks:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

Ioonsel kujul kirjutatakse Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 hästi lahustuvateks sooladeks ja H 2 SO 4 tugevaks happeks. Vesi on halvasti dissotsieeruv aine ja CO 2 pole üldse elektrolüüt, seetõttu kirjutatakse nende valemid molekulaarsel kujul:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

3) võrrandi jaoks:

NH 4 NO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O + NH 3

Vee ja ammoniaagi molekulid kirjutatakse tervikuna ning NH 4 NO 3, KNO 3 ja KOH kirjutatakse ioonsel kujul, kuna kõik nitraadid on hästi lahustuvad soolad ja KOH on leelismetalli hüdroksiid, st. tugev alus:

NH 4 + + NO 3 − + K + + OH − = K + + NO 3 − + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH − = H 2 O + NH 3

Võrrandi jaoks:

Na 2 SO 3 + 2 HCl = 2 NaCl + H 2 O + SO 2

Täielik ja lühendatud võrrand näeb välja selline:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl − = 2Na + + 2Cl − + H 2 O + SO 2