ЕГЭ
С образованием осадка идет реакция между растворами. Условия протекания реакций ионного обмена до конца. Правила составления ионных уравнений реакций

С образованием осадка идет реакция между растворами. Условия протекания реакций ионного обмена до конца. Правила составления ионных уравнений реакций

В предложенном материале представлены методические разработки практических работ для 9-го класса: “Решение экспериментальных задач по теме “Азот и фосфор”, “Определение минеральных удобрений”, а также лабораторных опытов по теме “Реакции обмена между растворами электролитов”.

Реакции обмена между растворами электролитов

Методическая разработка состоит из трех частей: теория, практикум, контроль. В теоретической части приведены некоторые примеры молекулярных, полных и сокращенных ионных уравнений химических реакций, протекающих с образованием осадка, малодиссоциирующего вещества, выделением газа. В практической части даны задания и рекомендации для учащихся по выполнению лабораторных опытов. Контроль состоит из тестовых заданий с выбором правильного ответа.

Теория

1. Реакции, идущие с образованием осадка.

а) При взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия образуется голубой осадок гидроксида меди(II).

CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 .

Cu 2+ + + 2Na + + 2OH – = Cu(OH) 2 + 2Na + + ,

Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 .

б) При взаимодействии хлорида бария с сульфатом натрия выпадает белый молочный осадок сульфата бария.

Молекулярное уравнение химической реакции:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = 2NaCl + BaSO 4 .

Полное и сокращенное ионные уравнения реакций:

Ba 2+ + 2Cl – + 2Na + + = 2Na + + 2Cl – + BaSO 4 ,

Ba 2+ + = BaSO 4 .

При взаимодействии карбоната или гидрокарбоната натрия (пищевая сода) с соляной или другой растворимой кислотой наблюдается вскипание, или интенсивное выделение пузырьков газа. Это выделяется углекислый газ СО 2 , вызывающий помутнение прозрачного раствора известковой воды (гидроксида кальция). Известковая вода мутнеет, т.к. образуется нерастворимый карбонат кальция.

а) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ;

б) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

а) 2Na + + + 2H + + 2Cl – = 2Na + + 2Cl – + CO 2 + H 2 O,

2H + = CO 2 + H 2 O;

б) Na + + + H + + Cl – = Na + + Cl – + CO 2 + H 2 O,

H + = CO 2 + H 2 O.

3. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества.

При взаимодействии гидроксида натрия или калия с соляной кислотой или другими растворимыми кислотами в присутствии индикатора фенолфталеина раствор щелочи обесцвечивается, в результате реакции нейтрализации образуется малодиссоциирующее вещество H 2 O.

Молекулярные уравнения химических реакций:

а) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

в) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O.

Полные и сокращенные ионные уравнения реакций:

а) Na + + OH – + H + + Cl – = Na + + Cl – + H 2 O,

OH – + H + = H 2 O;

б) 2Na + + 2OH – + 2H + + = 2Na + + + 2H 2 O,

2OH – + 2H + = 2H 2 O;

в) 3K + + 3OH – +3H + + = 3K + + + 3H 2 O,

3OH – + 3H + = 3H 2 O.

Практикум

1. Реакции обмена между растворами электролитов, идущие с образованием осадка.

а) Провести реакцию между растворами сульфата меди(II) и гидроксида натрия. Написать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения химических реакций, отметить признаки химической реакции.

б) Провести реакцию между растворами хлорида бария и сульфата натрия. Написать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения химических реакций, отметить признаки химической реакции.

2. Реакции, идущие с выделением газа.

Провести реакции между растворами карбоната натрия или гидрокарбоната натрия (пищевая сода) с соляной или другой растворимой кислотой. Выделяющийся газ (используя газоотводную трубку) пропустить через прозрачную известковую воду, налитую в другую пробирку, до ее помутнения. Написать молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций, отметить признаки этих реакций.

3. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества.

Провести реакции нейтрализации между щелочью (NaOH или KOH) и кислотой (HCl, HNO 3 или H 2 SO 4), предварительно поместив в раствор щелочи фенолфталеин. Отметить наблюдения и написать молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций.

Признаки , сопутствующие данным реакциям, можно выбрать из следующего перечня:

1) выделение пузырьков газа; 2) выпадение осадка; 3) появление запаха; 4) растворение осадка; 5) выделение тепла; 6) изменение цвета раствора.

Контроль (тест)

1. Ионное уравнение реакции, в которой образуется голубой осадок, – это:

а) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ;

в) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 ;

г) Al 3+ + 3OH – = Al(OH) 3 .

2. Ионное уравнение реакции, в которой выделяется углекислый газ, – это:

а) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca 2+ + ;

б) 2Н + + SO 2- 3 = H 2 O + SO 2 ;

в) CO 2- 3 + 2H + = CO 2 + H 2 O;

г) 2H + + 2OH – = 2H 2 O.

3. Ионное уравнение реакции, в которой образуется малодиссоциирующее вещество, – это:

а) Ag + + Cl – = AgCl;

б) OH – + H + = H 2 O;

в) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 ;

г) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 .

4. Ионное уравнение реакции, в которой образуется белый осадок, – это:

а) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ;

б) СuO + 2H + = Cu 2+ + H 2 O;

в) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 ;

г) Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .

5. Молекулярное уравнение, которое соответствует сокращенному ионному уравнению реакции 3OH – + 3H + = 3H 2 O, – это:

а) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

б) 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;

в) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O;

г) Ba(OH) 2 + 2HCl = BaCl 2 + H 2 O.

6. Молекулярное уравнение, которое соответствует сокращенному ионному уравнению реакции

H + + = H 2 O + CO 2 , –

а) MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O;

б) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + H 2 O;

в) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;

г) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

Ответы. 1 -а; 2 -в; 3 -б; 4 -г; 5 -в; 6 -в.

Решение экспериментальных задач по теме “Азот и фосфор”

Учащиеся при изучении нового материала по теме “Азот и фосфор” выполняют ряд опытов, касающихся получения аммиака, определения нитратов, фосфатов, солей аммония, приобретают определенные навыки и умения. В данной методической разработке приведены шесть заданий. Для выполнения практической работы достаточно трех заданий: одно – на получение вещества, два – по распознаванию веществ. При выполнении практической работы учащимся можно предложить задания в форме, которая облегчит им оформление отчета (см. задания 1, 2). (Ответы приведены для учителя.)

Задание 1

Получите аммиак и опытным путем докажите его наличие.

а) Получение аммиака.

Смесь равных по объему порций твердого хлорида аммония и порошка гидроксида кальция нагрейте в пробирке с газоотводной трубкой. При этом будет выделяться аммиак, который надо собрать в другую сухую пробирку, расположенную отверстием …......... (почему? ).

Написать уравнение реакции получения аммиака.

…………………………………………………..

б) Определение аммиака.

Можно определить по запаху ………… (название вещества) , а также по изменению цвета лакмуса или фенолфталеина. При растворении аммиака в воде образуется ……. (название основания) , поэтому лакмусовая бумажка.……. (указать цвет) , а бесцветный фенолфталеин становится …………. (указать цвет) .

Вместо точек вставить слова по смыслу. Написать уравнение реакции.

…………………………………………………..

* Аммиаком пахнет имеющийся в домашней аптечке нашатырный спирт – водный раствор аммиака. – Прим. ред.

Задание 2

Получите нитрат меди двумя различными способами, имея в наличии следующие вещества: концентрированную азотную кислоту, медную стружку, сульфат меди(II), гидроксид натрия. Напишите уравнения химических реакций в молекулярном виде, отметьте изменения. В 1-м способе для окислительно-восстановительной реакции напишите уравнения электронного баланса, определите окислитель и восстановитель. Во 2-м способе напишите сокращенные ионные уравнения реакций.

1-й с п о с о б. Медь + азотная кислота. Слегка нагреваем содержимое пробирки. Бесцветный раствор становится ….. (указать цвет) , т.к. образуется ….. (название вещества) ; выделяется газ …….. цвета с неприятным запахом, это – ……. (название вещества) .

2-й с п о с о б. При взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия получается осадок ….. цвета, это – …… (название вещества) . К нему приливаем азотную кислоту до полного растворения осадка......... (название осадка) . Образуется прозрачный голубой раствор …… (название соли) .

Задание 3

Докажите опытным путем, что в состав сульфата аммония входят ионы NH 4 + и SO 2- 4 . Отметьте наблюдения, напишите молекулярные и сокращенные ионные уравнения реакций.

Задание 4

Как опытным путем определить нахождение растворов ортофосфата натрия, хлорида натрия, нитрата натрия в пробирках № 1, № 2, № 3? Отметьте наблюдения, напишите молекулярные и сокращенные ионные уравнения реакций.

Задание 5

Имея вещества: азотную кислоту, медную стружку или проволоку, универсальную индикаторную бумагу или метилоранж, докажите опытным путем состав азотной кислоты. Напишите уравнение диссоциации азотной кислоты; молекулярное уравнение для реакции меди с концентрированной азотной кислотой и уравнения электронного баланса, определите окислитель и восстановитель.

Задание 6

Получите раствор нитрата меди разными способами, имея вещества: азотную кислоту, оксид меди, основной карбонат меди или карбонат гидроксомеди(II). Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций. Отметьте признаки химических реакций.

Контрольные тесты

1. Укажите уравнение реакции, где выпадает желтый осадок.

2. Ионное уравнение реакции, в которой образуется белый творожистый осадок, – это:

3. Для доказательства наличия нитрат-иона в нитратах надо взять:

а) соляную кислоту и цинк;

б) серную кислоту и хлорид натрия;

в) серную кислоту и медь.

4. Реактивом на хлорид-ион является:

а) медь и серная кислота;

б) нитрат серебра;

в) хлорид бария.

5. В уравнении реакции, схема которой

HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O,

перед окислителем надо поставить коэффициент:

а) 2; б) 4; в) 6.

6. Основная и кислая соли соответствуют парам:

а) Cu(OH) 2 , Mg(HCO 3) 2 ;

б) Cu(NO 3) 2 , HNO 3 ;

в) 2 CO 3 , Ca(HCO 3) 2 .

Ответы. 1 -а; 2 -б; 3 -в; 4 -б; 5 -б; 6 -в.

Определение минеральных удобрений

Методическая разработка этой практической работы состоит из трех частей: теория, практикум, контроль. В теоретической части даны общие сведения по качественному определению катионов и анионов, входящих в состав минеральных удобрений. В практикуме приведены примеры семи минеральных удобрений с описанием их характерных признаков, а также даны уравнения качественных реакций. В тексте вместо точек и знака вопроса надо вставить подходящие по смыслу ответы. Для выполнения практической работы по усмотрению учителя достаточно взять четыре удобрения. Контроль знаний учащихся состоит из тестовых заданий по определению формул удобрений, которые даны в этой практической работе.

Теория

1. Реактивом на хлорид-ион является нитрат серебра. Реакция идет с образованием белого творожистого осадка:

Ag + + Cl – = AgCl.

2. Ион аммония можно обнаружить с помощью щелочи. При нагревании раствора соли аммония с раствором щелочи выделяется аммиак, который имеет резкий характерный запах:

NH + 4 + OH – = NH 3 + H 2 O.

Можно также для определения иона аммония воспользоваться смоченной водой красной лакмусовой бумажкой, универсальной индикаторной или фенолфталеиновой полоской бумаги. Бумажку надо подержать над парами, выделяющимися из пробирки. Красный лакмус синеет, универсальный индикатор становится фиолетовым, а фенолфталеин малиновым.

3. Для определения нитрат-ионов к раствору соли добавляют стружку или кусочки меди, затем приливают концентрированную серную кислоту и нагревают. Через некоторое время начинает выделяться газ бурого цвета с неприятным запахом. Выделение бурого газа NO 2 указывает на присутствие ионов.

Например:

NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HNO 3 ,

4HNO 3 + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

4. Реактивом на фосфат-ион является нитрат серебра. При его добавлении к раствору фосфата выпадает желтый осадок фосфата серебра:

3Ag + + PO 3- 4 = Ag 3 PO 4 .

5. Реактивом на сульфат-ион является хлорид бария. Выпадает белый молочный осадок сульфата бария, нерастворимый в уксусной кислоте:

Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .

Практикум

1. Сильвинит (NaCl KCl), розовые кристаллы, растворимость в воде хорошая. Пламя окрашивается в желтый цвет. При рассмотрении пламени через синее стекло заметно фиолетовое окрашивание. С …….. (название реактива) дает белый осадок …… (название соли) .

KCl + ? -> KNO 3 + AgCl.

2. Нитрат аммония NH 4 NO 3 , или …….. (название удобрения) , белые кристаллы, хорошо растворимые в воде. С серной кислотой и медью выделяется бурый газ …. (название вещества) . С раствором ……. (название реактива) при нагревании ощущается запах аммиака, его пары окрашивают красный лакмус в ……. цвет.

NH 4 NO 3 + H 2 SO 4 NH 4 HSO 4 + HNO 3 ,

HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + ? .

NH 4 NO 3 + ? -> NH 3 + H 2 O + NaNO 3 .

3. Нитрат калия (KNO 3), или …… (название удобрения) , с H 2 SO 4 и ……… (название вещества) дает бурый газ. Пламя окрашивается в фиолетовый цвет.

KNO 3 + H 2 SO 4 KHSO 4 + HNO 3 ,

4HNO 3 + ? -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.

4. Хлорид аммония NH 4 Cl c раствором ……. (название реактива) при нагревании образует аммиак, его пары окрашивают красный лакмус в синий цвет. С …… (название аниона реактива) серебра дает белый творожистый осадок …… (название осадка) .

NH 4 Cl + ? = NH 4 NO 3 + AgCl,

NH 4 Cl + ? = NH 3 + H 2 O + NaCl.

5. Сульфат аммония (NH 4) 2 SO 4 c раствором щелочи при нагревании образует аммиак, его пары окрашивают красный лакмус в синий цвет. С …….. (название реактива) дает белый молочный осадок ……... (название осадка) .

(NH 4) 2 SO 4 + 2NaOH = 2NH 3 + 2H 2 O + ? ,

(NH 4) 2 SO 4 + ? -> NH 4 Cl + ? .

6. Нитрат натрия NaNO 3 , или …… (название удобрения) , белые кристаллы, растворимость в воде хорошая, с H 2 SO 4 и Cu дает бурый газ. Пламя окрашивается в желтый цвет.

NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + ? ,

Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.

7. Дигидрофосфат кальция Ca(H 2 PO 4) 2 , или …… (название удобрения) , серый мелкозернистый порошок или гранулы, плохо растворяется в воде, с ….. (название реактива) дает ….. (указать цвет) осадок ……… (название вещества) AgН 2 PO 4 .

Ca(H 2 PO 4) 2 + ? -> 2AgH 2 PO 4 + Ca(NO 3) 2 .

Контроль (тест)

1. Розовые кристаллы, хорошо растворимы в воде, окрашивают пламя в желтый цвет; при взаимодействии с AgNO 3 выпадает белый осадок – это:

а) Ca(H 2 PO 4) 2 ; б) NaCl KCl;

в) KNO 3 ; г) NH 4 Cl.

2. Кристаллы хорошо растворимы в воде; в реакции с H 2 SO 4 и медью выделяется бурый газ, с раствором щелочи при нагревании дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

а) NaNO 3 ; б) (NH 4) 2 SO 4 ;

в) NH 4 NO 3 ; г) KNO 3 .

3. Светлые кристаллы, хорошо растворимы в воде; при взаимодействии с H 2 SO 4 и Cu выделяется бурый газ; пламя окрашивает в фиолетовый цвет – это:

а) KNO 3 ; б) NH 4 H 2 PO 4 ;

в) Ca(H 2 PO 4) 2 CaSO 4 ; г) NH 4 NO 3 .

4. Кристаллы хорошо растворимы в воде; с нитратом серебра дает белый осадок, c щелочью при нагревании дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

а) (NH 4) 2 SO 4 ; б) NH 4 H 2 PO 4 ;

в) NaCl KCl; г) NH 4 Cl.

5. Светлые кристаллы, хорошо растворимы в воде; с BaCl 2 дает белый молочный осадок, c щелочью дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

в) NH 4 Cl; г) NH 4 H 2 PO 4 .

6. Светлые кристаллы, хорошо растворимые в воде; при взаимодействии с H 2 SO 4 и Cu дает бурый газ, пламя окрашивает в желтый цвет – это:

а) NH 4 NO 3 ; б) (NH 4) 2 SO 4 ;

в) KNO 3 ; г) NaNO 3 .

7. Серый мелкозернистый порошок или гранулы, растворимость в воде плохая, с раствором нитрата серебра дает желтый осадок – это:

а) (NH 4) 2 SO 4 ; б) NaCl KCl;

в) Ca(H 2 PO 4) 2 ; г) KNO 3 .

Ответы. 1 -б; 2 -в; 3 -а; 4 -г; 5 -б; 6 -г; 7 -в.

Цели:

учащиеся должны усвоить знания о реакциях ионного обмена и условиях их протекания.
продолжить развивать умения написания уравнений диссоциаций веществ;
работать с таблицей растворимости;
развивать логическое мышление при распознавании электролитов и неэлектролитов, в сравнении, наблюдении; развивать практические умения и навыки, делать выводы;
составлять уравнения реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном видах.

Методы и методические приёмы: словесно-наглядные, эвристические, групповая фронтальная лабораторная работа.

Оборудование:

на столах учащихся: H 2 SO 4 , BaCl 2 , Na 2 CO 3, фенолфталеин, NaOH, 4 шприца, планшетка, таблица растворимости, таблица для заполнения.
учителю: H 2 SO 4 , BaCl 2 , Na 2 CO 3, фенолфталеин, NaOH, 3 пробирки, в 2-х емкостях: сода и соль, вода, уксусная кислота.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Постановка цели.

Учитель . Ребята, представим, что у вас на кухне в 2-х одинаковых банках без этикеток находятся соль и сода. Как распознать эти два вещества, не пробуя на вкус?

Учитель. Чтобы это узнать, нам необходимо познакомиться с реакциями ионного обмена, определить условия их протекания, научиться писать полные, сокращенные ионные уравнения. Что бы лучше понять механизм реакций ионного обмена, давайте вспомним, какие вещества называются электролитами.

Ученик. Электролиты – это вещества, которые в расплавах и растворах проводят электрический ток.

Учитель. Почему электролиты в растворах и расплавах проводят электрический ток?

Ученик. Электролиты проводят электрический ток, потому что в растворах и расплавах образуются ионы.

Учитель. Что такое электролитическая диссоциация?

Ученик. Процесс распада электролита на ионы называется электролитической диссоциацией.

Учитель. Напишем уравнения диссоциации различных веществ. (К доске 3 ученика работать по карточкам):

Карта №1. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: H 2 SO 4, HCl.
Карта №2. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: Na 2 CO 3, BaCl 2.
Карта № 3. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: NaOH, Ba(OH) 2

Учитель. Задание классу : выбрать из данного перечня веществ электролиты и неэлектролиты.

KCl, CuO, CuSO 4, Cu(OH) 2 , BaSO 4, K 2 SO 4 . (с листа).

Для электролитов написать суммарные уравнения диссоциации. (у доски).

Учитель. Проверим записи на доске.

Учитель. Ребята, назовите, из каких ионов образованно нерастворимое вещество BaSO 4 ?

Ученик . Сульфат бария образуется из ионов бария и сульфат-ионов.

Учитель. Назовите вещества, используя таблицу растворимости, растворы которых содержат ион Ba 2+ и SO 4 2- ?

Ученик. Например, хлорид бария и серная кислота.

Учитель. Запишем уравнение реакции между H 2 SO 4 и BaCl 2 (ученик у доски).

Ba Cl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

Учитель. Реакции, протекающие в растворах электролитов, называются реакциями ионного обмена. Чтобы выяснить при каких условиях протекают реакции ионного обмена, проведём лабораторную работу:

Цель: Ознакомиться с условиями протекания таких реакций. (запись в тетрадь)

Опыт № 1. Получение BaSO 4. (вместо опыта возможно использование фрагмента урока из “виртуальной школы Кирилла и Мефодия” 9 класс урок № 6)

Учитель одновременно делает у доски.

Учитель комментирует: к раствору BaCl 2 приливаем раствор H 2 SO 4. Что наблюдаем?

Ученик: Выпал белый осадок.

Учитель: Запишем полное ионное уравнение, для этого записываем, какие ионы были в растворах взятых веществ и какие вещества образовались.

2H 1+ + SO 4 2- + Ba 2+ +2Cl 1- - > BaSO 4v + 2H 1+ +2Cl 1-

Это полное ионное уравнение.

Если сократить правую и левую часть уравнения на одинаковые ионы, то получим сокращенное ионное уравнение.

SO 4 2- + Ba 2+ -> BaSO 4v

Обсуждение:

Вопросы классу:

Какие ионы содержались в растворе до реакции?
Какие ионы оставались в растворе после реакции?
В чем сущность данных реакций?

Беседа с классом: обговариваем, что сущность реакции состоит в том, что произошло связывание ионов Ba 2+ и SO 4 2- .

Это уравнение показывает сущность данной реакции.

Опыт №2. Получение углекислого газа.

Учитель комментирует: к раствору Na 2 CO 3 прильем раствор H 2 SO 4. (1 ученик записывает реакцию на доске)

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

Что наблюдаем?

Ученик: Выделение пузырьков газа.

Учитель записывает полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение.

2Na 1+ +CO 3 2- +2H 1+ +SO 4 2- - >2Na 1+ + SO 4 2- + H 2 O+ CO 2

CO 3 2- +2H 1+ -> H 2 O+ CO 2

Опыт №3. Образование H 2 O (малодиссоциирующего вещества).

Учитель комментирует: к раствору NaOH добавим 1-2 капли фенола фталеина, раствор окрасился в малиновый цвет, добавим H 2 SO 4. (1 ученик записывает реакцию на доске)

2 NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O

Что наблюдаем?

Ученик. Раствор обесцветился.

Учитель. Запишем полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение на доске (1 ученик).

2Na 1+ +2OH 1- +2H 1+ + SO 4 2- ->2Na 1+ + SO 4 2- + 2H 2 O

2OH 1- +2H 1+ ->2H 2 O

Условия протекания реакций Между растворами электролитов (заполняет ученик).	Примеры реакций ионного обмена.
1.	Na 2 СO 3 +СaCl 2 =СaCO 3 +2NaCl 2Na + + СO 3 2- +Сa 2+ + 2Сl - = СaCO 3 +2Na + + 2Cl - Сa 2+ + СO 3 2- = СaСO 3
2.	K 2 СO 3 +2HCl =2KCl+H 2 O+CO 2 2K + + СO 3 2- +2H + +2Cl - =2K + +2Cl - +H 2 O+CO 2 СO 3 2- +2H + = СO 2 ^+H 2 O
3.	NaOH+HNO 3 = NaNO 3 +H 2 O Na + +OH - +H + +NO 3 =Na + +NO 3 - + H 2 O H + + OH - =H 2 O

Учитель: Ребята, мы провели реакции ионного обмена. Сделаем вывод: при каких условиях реакции ионного обмена идут до конца? (заполним предложенные таблицы)

Ученик: Реакции ионного обмена идут до конца, если в результате образуется осадок, выделяется газ, образуется малодиссоциирующее вещество, например вода.

Учитель: Вернёмся к нашей проблеме. Предложите способ распознания соли(NaCl) и соды (Na 2 CO 3).

Ученик: К этим веществам нужно добавить кислоту. В какой ёмкости будет наблюдаться выделение газ, там будет сода.

Закрепление материала:

Задание у доски: 1 Выбрать из данного списка реакции идущие до конца, (один ученик)

NaOH+ NaCl -> NaCl+ H 2 O

AgNO 3 + NaCl ->NaNO 3 +AgCl

CuCl 2 +2NaOH ->Cu(OH) 2 +2NaCl

KNO 3 +LiCl ->KCl+LiNO 3

Дано:

Полное ионное уравнение.

Fe 3+ +3Cl - +3Na + +3OH - = Fe(OH) 3 +3Na + +3Cl -

Напишите соответственно ему молекулярное и сокращенное ионное уравнение.

Учитель. Подведём итог нашему уроку: С какими реакциями мы познакомились на уроке?

Ученик. Мы познакомились с реакциями ионного обмена.

Учитель . При каких условиях возможно протекание данных реакций до конца.

Ученик. Реакции ионного обмена идут до конца, если выпадает осадок, выделяется газ, образуется малодиссоциирующее вещество.

Учитель. Задание на дом: §37 упр. 4, 5.

Литература.

Габриелян О.С. Химия. 8 класс: Дрофа, 1999.
“Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” Уроки химии 8-9 класс, 2004.

В растворах электролитов реакции происходят между гидратированными ионами, поэтому их называют ионными реакциями. В направлении их важное значение имеют природа и прочность химической связи в продуктах реакции. Обычно обмен в растворах электролитов приводит к образованию соединения с более прочной химической связью. Так, при взаимодействии растворов солей хлорида бария ВаСl 2 и сульфата калия K 2 SO 4 в смеси окажутся четыре вида гидратированных ионов Ва 2 +(Н 2 О)n, Сl - (H 2 O)m, K + (H 2 O)p, SO 2 -4 (H 2 O)q, между которыми произойдет реакция по уравнению:

BaCl 2 +K 2 SO 4 =BaSO 4 +2КСl

Сульфат бария выпадет в виде осадка, в кристаллах которого химическая связь между ионами Ва 2+ и SO 2- 4 более прочная, чем связь с гидратирующими их молекулами воды. Связь же ионов К+ и Сl - лишь незначительно превышает сумму энергий их гидратации, поэтому столкновение этих ионов не приведет к образованию осадка.

Следовательно, можно сделать следующий вывод. Реакции обмена происходят при взаимодействии таких ионов, энергия связи между которыми в продукте реакции намного больше, чем сумма энергий их гидратации.

Реакции ионного обмена описываются ионными уравнения-ми. Труднорастворимые, летучие и малодиссоциированные соеди-нения пишут в молекулярной форме. Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одного из указанных видов соединения, это означает, что практически реакции не протекают.

Образование труднорастворимых соединений

Например, взаимодействие между карбонатом натрия и хлоридом бария в виде молекулярного уравнения запишется так:

Na 2 CO 3 + ВаСl 2 = BaCO 3 +2NaCl или в виде:

2Na + +СO 2- 3 +Ва 2+ +2Сl - = BaCO 3 + 2Na + +2Сl -

Прореагировали только ионы Ва 2+ и СО -2 , состояние остальных ионов не изменилось, поэтому краткое ионное уравнение примет вид:

CO 2- 3 +Ba 2+ =BaCO 3

Образование летучих веществ

Молекулярное уравнение взаимодействия карбоната кальция и соляной кислоты запишется так:

СаСO 3 +2НСl=СаСl 2 +Н 2 О+CO 2

Один из продуктов реакции - диоксид углерода СО 2 - выделился из сферы реакции в виде газа. Развернутое ионное уравнение имеет вид:

СаСО 3 +2Н + +2Сl - = Са 2+ +2Сl - +Н 2 O+CO 2

Результат реакции описывается следующим кратким ионным уравнением:

СаСO 3 +2Н + =Са 2+ +Н 2 О+CO 2

Образование малодиссоцированного соединения

Примером такой реакции служит любая реакция нейтрализации, в результате чего образуется вода - малодиссоциированное соединение:

NaOH+НСl=NaCl+Н 2 О

Na + +ОН-+Н + +Cl - = Na + +Сl - +Н 2 О

ОН-+Н+= Н 2 O

Из краткого ионного уравнения следует, что процесс выразился во взаимодействии ионов Н+ и ОН-.

Все три вида реакций идут необратимо, до конца.

Если слить растворы, например, хлорида натрия и нитрата кальция, то, как показывает ионное уравнение, никакой реакции не произойдет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни малодиссоциирующего соединения:

По таблице растворимости устанавливаем, что AgNO 3 , КСl, KNO 3 - растворимые соединения, AgCl - нерастворимое вещество.

Составляем ионное уравнение реакции с учетом растворимости соединений:

Краткое ионное уравнение раскрывает сущность происходящего химического превращения. Видно, что фактически приняли участие в реакции лишь ионы Ag+ и Сl - . Остальные ионы остались без изменения.

Пример 2. Составьте молекулярное и ионное уравнение реакции между: а) хлоридом железа (III) и гидроксидом калия; б) сульфатом калия и иодидом цинка.

а) Составляем молекулярное уравнение реакции между FeCl 3 и КОН:

По таблице растворимости устанавливаем, что из полученных соединений нерастворим только гидроксид железа Fe(OH) 3 . Составляем ионное уравнение реакции:

В ионном уравнении показано, что коэффициенты 3, стоящие в молекулярном уравнении, в равной степени относятся к ионам. Это общее правило составления ионных уравнений. Изобразим уравнение реакции в краткой ионной форме:

Это уравнение показывает, что в реакции принимали участие лишь ионы Fe3+ и ОН-.

б) Составим молекулярное уравнение для второй реакции:

K 2 SO 4 +ZnI 2 = 2KI+ZnSO 4

Из таблицы растворимости следует, что исходные и полученные соединения растворимы, поэтому реакция обратима, не доходит до конца. Действительно, здесь не образуется ни осадка, ни газообразного соединения, ни малодиссоциированного соединения. Составим полное ионное уравнение реакции:

2К + +SO 2- 4 +Zn 2+ +2I - + 2К + + 2I - +Zn 2+ +SO 2- 4

Пример 3. По ионному уравнению: Cu 2+ +S 2- -= CuS составить молекулярное уравнение реакции.

Ионное уравнение показывает, что в левой части уравнения Должны быть молекулы соединений, имеющих в своем составе ионы Cu 2+ и S 2-. Эти вещества должны быть растворимы в воде.

По таблице растворимости выберем два растворимых соединения, в состав которых входят катион Cu 2+ и анион S 2-. Составим молекулярное уравнение реакции между данными соединениями:

CuSO 4 +Na 2 S CuS+Na 2 SO 4

Реакции, протекающие в растворах электролитов и не сопровождающиеся изменением степеней окисления элементов, называются реакциями ионного обмена.

Процессы в растворах электролитов всегда идут в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых веществ, т.е. сущность реакции ионного обмена заключается в связывании ионов.

Реакции ионного обмена протекают, если:

ü выпадает осадок;

ü выделяется газ;

ü образуется слабый (малодиссоциирующий) электролит;

ü образуется комплексный ион.

Причем, если и в правой, и в левой частях уравнения присутствуют слабые электролиты, то равновесие смещено в сторону образования менее диссоциирующего соединения.

2.1 Правила написания уравнений реакций ионного обмена

Для написания молекулярных и ионно-молекулярных уравнений можно пользоваться следующим алгоритмом.

1 При составлении формул продуктов реакции меняют местами положительные (стоящие на первом месте) или отрицательные ионы, не учитывая их количество в исходных соединениях:

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → AlSO 4 + HOH,

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → AlSO 4 + H 2 (OH) 3 .

2 Уравнивают заряды «внутри полученных молекул», т. Е. составляют формулы по валентности. Чтобы это сделать, необходимо использовать таблицу растворимости. Не стоит забывать, что молекула в целом электронейтральна (сумма положительных зарядов внутри нее равна сумме отрицательных):

(эти заряды ставят карандашом или на черновике)

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → AlSO 4 + HOH.

Наименьшее общее кратное

Отсюда, разделив шесть на три и два соответственно, получаем

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + HOH.

3 Проверяют, идет ли реакция, т. е. выполняется ли хотя бы одно из условий: выпадает осадок, образуются газ, слабый электролит, комплексный ион. Данная реакция протекает, поскольку одним из продуктов является вода – слабый электролит.

4 Проверяют, совпадает ли число одноименных ионов в левой и правой частях равенства (учитывая атомы, входящие в состав недиссоциированных молекул), т. е. расставляют коэффициенты (начинать обычно следует с самой «громоздкой» формулы):

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6HOH.

5 Для записи ионно-молекулярного уравнения определяют силу каждого соединения как электролита. Следует помнить, что силу оснований определяют исходя из положения элемента в периодической системе Менделеева, сильные кислоты помнят, соли смотрят по таблице растворимости. Учитывают, что сильные электролиты записываются в виде ионов («раскладываются на ионы»), а слабые – в виде молекул (просто переписываются).

В нашем случае

2Al(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2 – → 2Al 3+ + 3SO 4 2 – + 6HOH.

Гидроксид алюминия записывается в виде молекулы, поскольку является слабым электролитом (алюминий не относится к щелочным или щелочно-земельным металлам, поскольку расположен в третьей группе периодической системы Менделеева); серная кислота – в виде ионов, поскольку она относится к шести сильным кислотам, перечисленным ранее; сульфат алюминия – растворимая соль и поэтому записывается в виде ионов, поскольку является сильным электролитом; вода – слабый электролит.

6 Находят в левой и правой частях ионного уравнения подобные члены с одинаковыми знаками и исключают их из уравнения, а затем записывают полученное сокращенное ионное уравнение, которое выражает сущность реакции:

2Al(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2 – → 2Al 3+ + 3SO 4 2 – + 6HOH;

2Al(OH) 3 + 6H + → 2Al 3+ + 6HOH.

В тех случаях, когда нет ионов, которые могут связываться между собой с образованием осадка, газа, малодиссоциированных соединений (H 2 O) или комплексных ионов, реакции обмена обратимы. Например,

NaNO 3 + KCl NaCl + KNO 3 ;

Na + + NO 3 – + K + + Cl – Na + + Cl – + K + + NO 3 – .

Как видно из приведенного уравнения, вещества присутствуют в растворе в виде свободных ионов. В этом случае при составлении молекулярного уравнения записывают следующее:

NaNO 3 + KCl → .

2.2 Примеры записи реакций ионного обмена

Пример 1– В результате реакции образуется нерастворимое вещество

Молекулярное уравнение реакции взаимодействия растворимой соли со щелочью

CuCl 2 + 2KOH → 2KCl + Cu(OH) 2 ↓.

Полное ионное уравнение реакции

Cu 2+ + 2Cl – + 2K + + 2OH – → 2K + + 2Cl – + Cu(OH) 2 ↓.

Сокращенное ионное уравнение реакции

Cu 2+ + 2OH – → Cu(OH) 2 ↓.

Уравнения реакции взаимодействия двух растворимых солей

Al 2 (SO 4) 3 + 3BaCl 2 → 3BaSO 4 ↓ + 2AlCl 3 ;

2Al 3+ + 3SO 4 2 – + 3Ba 2+ + 6Cl – → 3BaSO 4 ↓ + 2Al 3+ + 6Cl – ;

Ba 2+ + SO 4 2 – → BaSO 4 ↓.

Пример 2 – В результате реакции выделяется газообразное вещество

Уравнения реакции взаимодействия растворимой соли (сульфида) с кислотой

K 2 S + 2HCl → 2KCl + H 2 S;

2K + + S 2– + 2H + + 2Cl – → 2K + + 2Cl – + H 2 S;

S 2– + 2H + → H 2 S.

Уравнения реакции взаимодействия нерастворимой соли (карбоната) с кислотой

ВаCO 3 + 2HNO 3 → Ва(NO 3) 2 + H 2 CO 3

ВаCO 3 + 2H + + 2NO 3 – → Вa 2+ + 2NO 3 – + H 2 O + CO 2 ;

ВаCO 3 + 2H + → Вa 2+ + H 2 O + CO 2 .

О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода(IV).

Пример 3 – В результате реакции образуется малодиссоциированное вещество

Уравнения реакции взаимодействия щелочи с кислотой

Ca(OH) 2 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + 2H 2 O;

Ca 2+ + 2OH – + 2H + + 2NO 3 – → Ca 2+ + 2NO 3 – + 2H 2 O;

H + + OH – → H 2 O.

Пример 4 – В результате реакции образуются комплексные соединения (малодиссоциированные комплексные ионы)

Уравнения реакции взаимодействия медного купороса с аммиаком

CuSO 4 ∙5H 2 O + 4NH 3 → SO 4 + 5H 2 O;

Cu 2+ + SO 4 2– + 5H 2 O + 4NH 3 → 2+ + SO 4 2– + 5H 2 O;

Cu 2+ + 4NH 3 → 2+ .

Два основания способны взаимодействовать друг с другом только в том случае, если одно из них проявляет амфотерные свойства, например, Zn(OH) 2 , Be(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Al(OH) 3 , Cr(OH) 3 и т. д. В этом случае образуются комплексные соединения. Формулы соответствующих комплексных ионов:

2 – , 2 – , 2 – , – , 3 – .

При составлении формул комплексных соединений следует дописать положительные ионы перед комплексным ионом и записать формулу согласно валентности.

Уравнения реакции взаимодействия гидроксида цинка с водной щелочью

Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ;

Полное ионное уравнение реакции:

Zn(OH) 2 + 2Na + + 2OH – → 2Na + + – ;

Zn(OH) 2 + 2OH – → – .

Пример 5 – Реакции с участием кислой или основной солей

Следует помнить, что кислые соли проявляют как свойства солей, так и свойства кислот, а основные – свойства солей и оснований.

Реакция взаимодействия между гидросульфидом калия и гидроксидом калия протекает в прямом направлении, поскольку в этой реакции образуется слабый электролит – вода:

KH S+ KOH → K 2 S + HOH;

K + + HS – + K + + OH – → 2K + + S 2– + HOH;

HS – + OH – → S 2– + HOH.

Кислые соли хорошо диссоциируют на катионы металла и анионы кислой соли, поскольку являются сильными электролитами при диссоциации по первой стадии.

Реакция взаимодействия между гидросульфидом калия и соляной кислотой протекает в прямом направлении, поскольку в этой реакции образуется слабый электролит – сероводородная кислота:

KHS + H Cl → KCl + H 2 S;

K + + HS – + H + + Cl – → K + + Cl – + H 2 S;

H + + HS – →H 2 S.

Реакция взаимодействия между хлоридом гидроксомеди и гидроксидом протекает в прямом направлении, поскольку в этой реакции образуется слабый электролит – гидроксид меди:

CuOH Cl + KOH → Cu(OH) 2 ↓ + KCl;

CuOH + + Cl – + K + + OH – → Cu(OH) 2 ↓ + K + + Cl – ;

CuOH + + OH – → Cu(OH) 2 ↓.

Основные соли хорошо диссоциируют на гидроксокатионы металла и анионы кислотного остатка, поскольку являются сильными электролитами при диссоциации по первой стадии.

Реакция взаимодействия между хлоридом гидроксомеди и соляной кислотой протекает в прямом направлении, поскольку в этой реакции образуется слабый электролит – вода:

CuOHCl + HCl → CuCl 2 + HOH;

CuOH + + Cl – + H + + Cl – → Cu 2+ + 2Cl – + HOH;

CuOH + + H + → Cu 2+ + HOH.

2.3 Составление полных ионно-молекулярных и молекулярных уравнений реакций по сокращенным ионно-молекулярным.

Поскольку сокращенное ионно-молекулярное уравнение характеризует суть протекающей в растворе реакции, то для одного такого уравнения можно записать большое количество молекулярных уравнений. При выполнении данного задания необходимо к ионам добавлять ионы противоположного знака, но с таким расчетом, чтобы получить сильный электролит.

Например, реакция выражается молекулярным уравнением

Fe 2+ + S 2– → FeS.

К ионам железа можно добавить отрицательные ионы, образующие с ним сильный электролит (растворимую соль) – Сl – , Br – , NO 3 – , SO 4 2– и т. д. Использовать такие ионы, как, например, ОН – или СО 3 2– , нельзя, т. к. при этом получается слабый электролит Fe(ОН) 2 или FeСО 3 , который следует записывать в виде молекулы, а нам нужны ионы.

К ионам серы необходимо прибавить положительные ионы, дающие сильный электролит (растворимую соль) – К + , Na + , NH 4 + , Ba 2+ . Использовать ионы Н + не следует, поскольку при этом образуется слабая кислота – Н 2 S, которую нужно записывать в виде молекулы, а не ионов (самая распространенная ошибка, поскольку данная кислота является растворимой, что не делает ее сильным электролитом).

После подборов необходимых ионов следует составить формулы соединений согласно валентности. Затем записывают продукты реакции так же, как и при составлении молекулярного уравнения.

Таким образом для данного ионного уравнения можно записать несколько молекулярных:

FeCl 2 + K 2 S → FeS + 2KCl;

FeBr 2 + Na 2 S → FeS + 2NaBr;

FeSO 4 + BaS → FeS + BaSO 4 ↓.

После составления молекулярных уравнений необходимо проверить себя и составить полные ионно-молекулярные уравнения:

Fe 2+ + 2Cl – + 2K + + S 2– → FeS + 2K + + 2Cl – ;

Fe 2+ + 2Br – + 2Na + + S 2– → FeS + 2Na + + 2Br – ;

Fe 2+ + SO 4 2– + Ba 2+ + S 2– → FeS + BaSO 4 ↓.

Как видно, первые два уравнения соответствуют данному ионному, а последнее – нет, поскольку здесь вместе с нерастворимым сульфидом железа образуется также нерастворимый сульфат бария.

Составим молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

Zn 2+ + H 2 S → ZnS + 2H + ;

HCO 3 – + H + → H 2 O + CO 2 ;

Ag + + Cl – → AgCl.

В данных ионно-молекулярных уравнениях присутствуют свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений необходимо использовать таблицу растворимости (таблица растворимости).

Соответствующие молекулярные уравнения будут иметь вид.

1.2.1 Правила написания уравнений реакций в ионном виде. Реакции, протекающие в растворах электролитов и не сопровождающиеся изменением степеней окисления элементов, называются реакциями ионного обмена. Все электролиты диссоциируют на ионы, поэтому суть реакции между электролитами выражают кратким ионным уравнением.

Сущность реакции ионного обмена заключается в связывании ионов.

Для того, чтобы реакция между электролитами протекала необратимо, необходимо, чтобы часть ионов оказалась связанной или в легко летучее соединение, или в трудно растворимый осадок, или в слабый электролит, или в комплексный ион. При чем, если и в правой и в левой частях уравнения присутствуют слабые электролиты, то равновесие смещено в сторону образования менее диссоциирующего соединения.

1.2.1.1. Правила составления ионных уравнений реакций.

1 Как правило, на первом месте в формуле химического соединения записываются положительные ионы (это можно проверить с помощью таблицы растворимости). Таким образом, при составлении формул продуктов реакции, меняют местами положительные (или отрицательные) ионы не учитывая их количество в исходных соединениях:

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → AlSO 4 + H 2 (OH) 3 .

2 Уравнивают заряды «внутри полученных молекул», то есть составляют формулы по валентности. Чтобы это сделать, необходимо использовать таблицу растворимости и не забывать, что молекула в целом электронейтральна (сумма положительных зарядов внутри нее равна сумме отрицательных):

3+ 2– + – (эти заряды ставят карандашом или на черновике)

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → AlSO 4 + HOH, а не

Наименьшее общее кратное

Отсюда, разделив шесть на три и два соответственно, получаем:

Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + HOH.

3 Проверяют, идет ли реакция, т. е. выполняется ли хотя бы одно из условий, приведенных в пункте 1.2.1 (осадок, газ, слабый электролит, комплексный ион). Данная реакция протекает, поскольку одним из продуктов является вода – слабый электролит.

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6HOH.

5 Для записи ионно-молекулярного уравнения определяют силу каждого соединения как электролита. Следует помнить, что силу оснований определяют исходя из положения элемента в периодической системе Менделеева (пункт 1.1.4, а), сильные кислоты помнят (пункт 1.1.4 ,б), соли смотрят по таблице растворимости (пункт 1.1.4, в). На кислых, основных и комплексных солях остановимся чуть позднее. Учитываю, что сильные электролиты записываются в виде ионов («раскладываются на ионы»), а слабые в виде молекул (просто переписываются).

В нашем случае:

2Al(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2 – → 2Al 3+ + 3SO 4 2 – + 6HOH.

Гидроксид алюминия записывается в виде молекулы, поскольку является слабым электролитом (алюминий не относится к щелочным или щелочно-земельным металлам, поскольку расположен в третье группе периодической системы Менделеева); серную кислоту записываю в виде ионов, поскольку она относится к шести сильным кислотам, перечисленным ранее; сульфат алюминия – растворимая соль и поэтому записывается в виде ионов, поскольку является сильным электролитом; вода – слабый электролит.

В данной реакции и справа, и слева присутствуют слабые электролиты(Al(OH) 3 и НОН), но равновесие реакции смещено вправо, поскольку вода является более слабым электролитом.