ИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ РЕАКЦИЙ. РЕАКЦИИ В РАСТВОРАХ

 

Реакции в растворах электролитов протекают между ионами и идут практически необратимо, если в результате реакции образуются осадки, газы, слабые электролиты. Обычно такие реакции изображаются при помощи ионных уравнений. В ионных уравнениях малорастворимые, мало диссоциированные и газообразные соединения пишутся в виде молекул, хорошо растворимые электролиты пишутся в виде ионов.

Рассмотрим примеры:

1. AgNO₃ + КСl = AgCl↓ + KNO₃ – молекулярное уравнение

осадок

Ag⁺ + NO₃ ^- + К⁺ + Сl^- = AgCl↓ + К⁺ + NO₃^- - полное ионно- молекулярное уравнение

Ag⁺ + Сl^- = AgCl↓ - сокращенное ионно- молекулярное уравнение.

Сокращенное ионно-молекулярное уравнение выражает сущность протекающей реакции.

 

2. 2НСl + Na₂S = Н₂S↑ + 2NaCl

2Н⁺ + 2Сl^- + 2Na⁺ + S^2- = Н₂S↑ +2Na⁺ +2Сl^-

2Н⁺ + S^2- = Н₂S↑

3. 2КСN + Н₂SO₄ = 2НСN + К₂SO₄

слабый электролит

2К⁺ + 2СN^- + 2Н⁺ + SО₄ ^2- = 2НСN + 2К⁺ + SО₄ ^2-

2СN^- + 2Н⁺ =2НСN

4. NaСl + КNO₃ = КСl + NaNO₃

Na⁺ + Сl^- + NO₃ ^- + К⁺ = К⁺ + Сl^- + Na⁺ + NO₃^-

В этом случае нет никакой реакции, т. к. ионы не образуют веществ, уходящих из зоны реакции (осадок, газ, малодиссоциирующее вещество).

 

5. Нередко встречаются обратимые процессы, в уравнениях которых с одной стороны равенства имеется малорастворимое соединение, а с другой - слабый электролит.

Mg(ОН)₂ +2НСl = MgCl₂ +2Н₂О

Mg(ОН)₂ + 2Н⁺ + 2Сl^- = Mg⁺² + 2Сl^- +2Н₂О

Mg(ОН)₂ + 2Н⁺ = Mg⁺² +2Н₂О

Так равновесие в системе смещено вправо, поскольку ионы ОН^- связываются в малодиссоциированные молекулы воды полнее, чем в гидроксиде магния.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Написать в молекулярной и ионно-молекулярной форме уравнения реакций между:

37.Сульфидом железа (II) и хлороводородной кислотой; бромидом бария и карбонатом калия; гидроксидом натрия и нитратом алюминия.

38. Карбонатом калия и нитратом магния; гидроксидом кальция и хлороводородной кислотой; сульфатом цинка и сульфидом калия.

39. Карбонатом натрия и хлороводородной кислотой; гидроксидом цинка и гидроксидом калия; нитратом бария и сульфатом алюминия.

40.Хлоридом магния и карбонатом натрия; сульфидом аммония и серной кислотой; хлоридом бария и карбонатом натрия.

41. Нитратом бария и сульфатом калия; гидроксидом натрия и гидрокарбонатом натрия; ацетатом свинца и азотной кислотой.

42. Серной кислотой и нитратом натрия; хлоридом стронция и карбонатом калия; гидроксидом железа (III) и сероводородом.

43. Гидроксидом аммония и азотной кислотой; хлоридом кальция и гидроксидом калия.

44. Трихлоридом железа и сульфидом натрия; нитратом серебра и бромидом калия; оксидом алюминия и азотной кислотой.

45. Нитратом олова (II) и фосфатом аммония; бериллатом натрия и серной кислотой; гидроксидом калия и хлоридом магния.

46. Нитратом алюминия и фосфатом натрия; сернистой кислотой и хлоридом бария; гидроксидом бериллия и гидроксидом калия.

47. Сульфатом никеля и карбонатом аммония; азотной кислотой и гидроксидом калия; хлоридом марганца и сульфидом натрия.

48. Нитратом никеля и гидроксидом натрия; хромовой кислотой и сульфатом меди; сульфидом аммония и иодидом цинка.

49. Дихлоридом ртути и фосфорной кислотой; гидроксидом бария и сульфатом хрома (III); нитратом кальция и карбонатом калия.

50. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:

а) НСО^-₃ + ОН^- = Н₂О + СО^2-₃

б) Рb(ОН)₂ + 2ОН^- = РbО^2-₂ + Н₂О

в) Н⁺ + ОН^- = Н₂О

51. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:

а) NО^-₂ + Н⁺ = НNО₂

б) Fе³⁺ +3ОН^- = Fе(ОН)₃

в) Аl(ОН)₃ + ОН^- = АlО^-₂ + 2Н₂О

52. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:

а) FeS + 2Н⁺ = Fе²⁺ + Н₂S

б) Mg(ОН)2 + Н⁺ = Mg⁺² + Н₂О

в) НСО^-₃ + Н⁺ = Н₂О + СО₂

53. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:

а) Zn²⁺ + Н₂S = ZnS +2Н⁺

б) Zn(ОН)₂ + ОН^- = ZnО^-2₂ + Н₂О

в) Сu²⁺ +2ОН^- = Cu(ОН)₂

54. Составить молекулярные уравнения реакций представленных следующими ионными:

а) 2J^- + Рb²⁺ = РbJ₂

б) S^2- +2Н⁺ = Н₂S

в) Ва²⁺ + SО^2-₄ = ВаSО₄

 

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Гидролизом соли называется реакция обменного взаимодействия соли с водой, в результате чего нарушается равновесие диссоциации воды:

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

Любая соль состоит из катиона и аниона, которые могут связывать ион Н⁺ и ОН^- из воды, смещая равновесие и изменяя характер среды.

Соли можно рассматривать как продукты реакции нейтрализации:

нейтрализация

Кислота + основание соль + вода

Кислоты и основания, образующие соли, могут быть сильными и слабыми, поэтому возможны 4 вида солей:

1. В случае солей, образованных сильными кислотами и сильными основаниями (СаСl₂, NаSО₄, NaNО₃, КСl и др.) ни катионы, ни анионы не будут связывать ионы в малодиссоциированные продукты, поэтому равновесие ионов Н⁺ и ОН^- не нарушается. Гидролиз не идет, раствор нейтрален (рН = 7), индикатор окраски не меняет.

2. Гидролиз солей, образованных сильными кислотами и слабыми основаниями (FеСl₃, СuSО₄, NН₄Сl, Вi(NО₃)₃ и др.). В этом случае катион соли будет связывать ионы ОН^- из воды, вследствие чего в растворе будут накапливаться ионы Н⁺: NН₄⁺ + Н₂О ↔ NН₄ОН + Н⁺, поэтому раствор приобретает кислую реакцию (рН > 7). Если катион многозарядный, то гидролиз пойдет ступенчато. Рекомендуется следующий порядок в написании таких уравнений:

- сокращенное ионное уравнение;

- молекулярное уравнение.

Рассмотрим гидролиз FeCl₃. Он будет протекать по катиону в три ступени:

I ступень Fе³⁺ + Н₂О ↔ FeОН²⁺ + Н⁺;

FeCl₃ + Н₂О ↔ FeОНСl₂ + НСl.

II ступень FeОН²⁺ + Н₂О ↔ Fe(ОН)⁺₂ + Н⁺;

FeОНСl₂ + Н₂О ↔ Fe(ОН)₂Сl + НСl.

III ступень Fe(ОН)⁺₂ + Н₂О↔ Fe(ОН)₃ + Н⁺;

Fe(ОН)₂Сl+ Н₂О↔ Fe(ОН)₃+ НСl.

На всех трех ступенях гидролиз протекает по катиону, среда кислая (рН<7). Преобладает I ступень гидролиза.

 

3. гидролиз солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами (Na₂CO₃, К₂S, Na₃РО₄, СН₃СООН и др.). в этом случае анион соли связывает ионы Н⁺ из воды, в растворе накапливаются ионы ОН^-, сообщая ему щелочную среду (рН>7). Если анион многозарядный, то гидролиз идет ступенчато.

Рассмотрим гидролиз Na₃РО₄, он будет протекать по аниону в 3 ступени:

I ступень РО^3-₄ + Н₂О ↔ НРО^2-₄ + ОН^-,

Na₃РО₄ + Н₂О ↔ Na₂НРО₄ + NaОН.

II ступень НРО^2-₄ + Н₂О ↔ Н₂РО^-₄ + ОН^-,

Na2НРО₄ + Н₂О ↔ NaН₂РО₄ + NaОН.

III ступень Н₂РО^-₄+ Н₂О↔ Н₃РО₄ + ОН^-,

NaН₂РО₄ + Н₂О↔ Н₃РО₄ + NaОН.

На всех трех ступенях гидролиз идет по аниону, среда щелочная (рН>7). Преобладает I ступень гидролиза.

 

4. Гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями (Аl₂S₃, Fе(СН₃СОО)₃, (NН₄)₂S и др.). В этом случае и катионы и анионы соли связывают ионы ОН^- и Н⁺ из воды, т.е. идет гидролиз по катиону и по аниону. Рассмотрим гидролиз ацетата аммония:

NН⁺₄ + Н₂О ↔ NН₄ОН + Н⁺,

СН₃СОО^- + Н₂О ↔ СН₃СООН+ ОН^-,

NН⁺₄ + СН₃СОО^- + Н₂О ↔ NН₄ОН + СН₃СООН

NН₄СН₃СОО + Н₂О ↔ NН₄ОН + СН₃СООН

Гидролиз идет по катиону и по аниону, среда нейтральная (рН=7).

Если смешать растворы двух солей, образованных катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, произойдёт совместный необратимый гидролиз:

2СrСl₃ + 3Na₂S +6Н₂О ↔ 6NаСl + 2Сr(ОН)₃↓ + 3Н₂S↑

На равновесие гидролиза влияет температура и концентрация. Смещение равновесия гидролиза происходит в соответствии с принципом Ле-Шателье. Гидролиз – это реакция, обратная нейтрализации, а нейтрализация – экзотермический процесс, следовательно, гидролиз – эндотермический. Поэтому увеличение температуры усиливает гидролиз (т.е. смещает равновесие вправо). Гидролиз усиливается при разбавлении водой и при удалении продуктов гидролиза. Гидролиз подавляется (равновесие смещается влево), если увеличивать концентрацию продуктов гидролиза. Гидролиз может протекать необратимо, если продукты гидролиза уходят из сферы реакции (выпадение осадка, выделение газа):

t

FеСl₃ + 3Н₂О ↔ Fе(ОН)₃ + 3НСl

добавление щелочи

NН₄Сl + Н₂О NН₄ОН + НСl

добавление кислоты

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

55. Водный раствор какого из приведенных ниже соединений окрашивает лакмус в красный цвет: Ва(ОН₃)₂, КСl, СаСl₂, Nа₂SО₄, Аl₂(SО)₄?

56. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей: Аl₂S₃, ВаJ₂, MgBr₂, Fе₂(SО₄)₃?

57. Каково значение рН (больше или меньше 7) растворов солей К₃РО₄, Сr₂(SО₄)₃? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза.

58. Можно ли пользуясь фенолфталеином отличить водный раствор Nа₂SiО₃ от водного раствора Nа₂SО₄?

59. Процесс гидролиза FеСl₃ идет при нагревании. Напишите ионное и молекулярное уравнение ступенчатого протекания этого процесса.

60. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: сульфид натрия, хлорид амммония, нитрат калия? Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения гидролиза и укажите реакцию водного раствора соли.

61. При смешивании растворов сульфата алюминия и карбоната натрия в осадок выпадает гидроксид алюминия. Укажите причину этого и составьте уравнение соответствующей реакции в молекулярной и ионной формах.

62. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза солей СН₃СООК, ZnSО₄, Аl(NО₃)₃. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?

63. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы солей Li₂S, АlСl₃, NiSО₄? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза этих солей.

64. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза солей СоСl₂, Na₂CО₃, Рb(NО₃)₂. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?

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

66. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы солей К₂S, Na₃РО₄, СuSО₄? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза этих солей.

67. Составьте ионные и молекулярное уравнения гидролиза солей СuСl₂, Cs₂CО₃, ZnCl₂. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?

68. Какие из солей RbCl, Сr₂(SО₄)₃, Ni(NО₃)₂, подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

69. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза солей К₂S, Cs₂CО₃, NiСl₂, Рb(СН₃СОО)₂. Какое значение рН(> 7 <) имеют растворы этих солей?

70. Какие из солей NaBr, Na₂S, К₂CО₃, СuСl₂ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

71. Какие из солей КNО₃, СrCl₃, Cu(NО₃)₂, NaCN подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

72. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение совместного гидролиза, происходящего при смешивании водных растворов хлорида хрома (III) и сульфида натрия.

73. Какую реакцию имеют растворы солей К₂CО₃ , Zn(NО₃)₂ , CuSО₄? Ответ подтвердите ионно-молекулярными и молекулярными уравнениями гидролиза этих солей.

74. Какое значение pH(>7<) имеют растворы солей Na₃РО₄ , ZnSО₄ Аl₂(SО₄)₃ ,КNО₃? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение совместного гидролиза этих солей.

75. Какое значение pH(>7<) имеют растворы солей Na₂S , Аl(NО₃)₃, КCl , (NH₄)NO₃? Ответ подтвердите ионно-молекулярными и молекулярными уравнениями гидролиза этих солей.

76. Почему растворы Na₂SО₃ и СН₃СООNa имеют щелочную а растворы (NH₄)SO₄ и AlCl₃ кислую реакцию? подтвердите ионно-молекулярными и молекулярными уравнениями гидролиза.

77. Как зависит степень гидролиза от температуры и разбавления? Почему? В какую сторону сместится равновесие гидролиза Ba(СН₃СОО)₂, если к раствору прибавить:

а) щёлочь;

б) кислоту;

в) хлорид аммония.

 

 

Таблица вариантов контрольных заданий

 

№ вариантов	Номера заданий		№ вариантов	Номера заданий
							. 26

 

Методические указания

к контрольным заданиям по дисциплине «Химия» для студентов нехимических специальностей заочной формы обучения.

Часть II

 

 

 

Составители: доцент к. х. н. Андрианова Л. И.

доцент к. х. н. Пнева А. П.

доцент, к. х. н., Обухов В. М.

 

 

Подписано к печати Бум. Писч. № 1

Заказ № Уч. издл. л.

Формат 60/90 1/16 Тираж экз.

Отпечатано на RISO GR 3750