Какие вещества вступили в реакцию если продуктами ее являются
Урок посвящен изучению темы «Реакции ионного обмена». На нём вы рассмотрите сущность реакций, протекающих между растворами кислот, солей и щелочей. На уроке будет дано определение новому понятию реакции ионного обмена.
Также будут рассмотрены условия протекания реакций ионного обмена до конца. Чтобы лучше понять, какие необходимо соблюдать условия протекания реакций ионного обмена до конца, будет проведено повторение, что собой представляют эти реакции, их сущность. Приводятся примеры на закрепление этих понятий.
Урок поможет закрепить умение составлять уравнения реакций ионного обмена в молекулярной и ионной формах, научит составлять по сокращенному ионному уравнению молекулярные.
I. Сущность реакций ионного обмена
Реакциями ионного обмена называют реакции между растворами электролитов, в результате которых они обмениваются своими ионами.
Реакции ионного обмена протекают до конца (являются практически необратимыми) в тех случаях, если образуются слабый электролит, осадок (нерастворимое или малорастворимое вещество), газ.
Примеры:
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Реакция протекает до конца, так как выпадает осадок хлорида серебра
Сu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Реакция идет до конца, так как образуется слабый электролит вода
Na2CO3 + 2H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O
Реакция протекает до конца, так как образуется углекислый газ
II. РИО, идущие с образованием осадка
Посмотрите видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с образованием ярко-окрашенных солей”
Запишем реакцию: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4
Правила написания уравнений реакций в ионном виде
Интерактивное объяснение алгоритма
1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.
2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.
3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.
4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.
5. Помните!
На ионы диссоциируют | |
Реагенты (исходные вещества) | Продукты реакции |
Растворимые (P) в воде (см. ТР): 1. Соли 2. Кислоты 3. Основания (включая Ca(OH)2 – M) | Растворимые (P) в воде (см. ТР): 1. Соли 2. Кислоты 3. Основания Исключения – неустойчивые вещества не диссоциируют, а разлагаются на газ и воду: H2CO3 ↔ H2O + CO2↑ H2SO3 ↔ H2O + SO2↑ NH4OH↔ H2O + NH3↑ H2S↑ (сероводород сам выделяется в виде газа) |
Р — растворимое вещество;
М — малорастворимое вещество;
ТР — таблица растворимости.
Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)
в молекулярном, полном и кратком ионном виде
1) Записываем уравнение РИО в молекулярном виде: | Взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия: CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2↓ |
2) Используя ТР указываем растворимость веществ воде: — Если продукт является М или Н – оно выпадает в осадок, справа от химической формулы ставим знак ↓ — Если продукт является газом, справа от химической формулы ставим знак ↑ | Р Р Р Н CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2↓ Молекулярный вид |
3) Записываем уравнение РИО в полном ионном виде. Какие вещества диссоциируют см. в таблице — ПАМЯТКЕ | Cu2+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + 2SO4 + Cu(OH)2↓ Полный ионный вид |
4) Записываем уравнение реакции в кратком ионном виде. Сокращаем одинаковые ионы, вычёркивая их из уравнения реакции. Помните! РИО необратима и практически осуществима, если в продуктах образуются: газ, вода, осадок | Cu2+ + 2OH+ = Cu(OH)2↓ Краткий ионный вид Вывод – данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, т.к. образовался осадок Cu(OH)2↓ |
Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием осадка:
Пример №1
а) Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:
Al2(SO4)3 (р) + 3BaCl2 (р) = 3BaSO4↓ + 2AlCl3(р)
б) Полное ионное уравнение реакции:
2Al3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6Cl- = 3BaSO4↓ + 2Al3+ + 6Cl-
в) Cокращенное ионное уравнение реакции:
SO42- + Ba2+ = BaSO4↓
Пример №2
а) Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:
Fe(OH)3 (н) + H3PO4 (р) = FePO4↓ + 3H2O
б) Полное ионное уравнение реакции:
Fe(OH)3 + 3H+ + PO43- = FePO4↓ + 3H2O.
В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.
III. РИО, идущие с образованием газа
Посмотрите опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с выделением газа»
Na2CO3 + 2HСl = 2NaCl + H2O + CO2↑
Полное ионное уравнение реакции:
2Na+ + CO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + CO2↑ + H2O + 2Cl-
Cокращенное ионное уравнение реакции:
CO32- + 2H+ = CO2↑ + H2O
О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода (IV).
Заишем еще несколько примеров РИО, идущих с образованием газа:
Пример №1
Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:
K2S + 2HCl = 2KCl + H2S↑
Полное ионное уравнение реакции:
2K+ + S2– + 2H+ + 2Cl– = 2K+ + 2Cl– + H2S↑
Cокращенное ионное уравнение реакции:
S2– + 2H+ = H2S↑
Пример №2
Молекулярное уравнение реакции нерастворимой соли (карбоната) с кислотой:
3СaCO3 + 2H3РO4 = Са3(PO4)2↓ + 3H2O + 3CO2↑
Полное ионное уравнение реакции:
3СaCO3 + 6H+ + 2 РO43- = Са3(PO4)2↓ + 3H2O + 3CO2↑
В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным уравнением. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу три признака: выделение газа, образование осадка и выделение воды.
IV. РИО, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества
Посмотрите видео-опыт: “Реакция нейтрализации”
Пример №1
Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:
KOH (р) + HCl (р) = KCl(р) + H2O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
K+ + OH– + H+ + Cl– = K+ + Cl– + H2O
Cокращенное ионное уравнение реакции:
H+ + OH– = H2O
Пример №2
Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:
CaO (оксид) + 2HNO3 (р) = Ca(NO3)2 (р) + H2O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
CaO + 2H+ + 2NO3- = Ca2+ + 2NO3- + H2O
Cокращенное ионное уравнение реакции:
CaO + 2H+ = Ca2+ + H2O.
Пример №3
Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:
3Mg(OH)2 (н) + 2H3PO4 (р) = Mg3(PO4)2↓ + 6H2O (мд)
Полное ионное уравнение реакции:
3Mg(OH)2 + 6H+ + 2PO43- = Mg3(PO4)2↓ + 6H2O
В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.
V. Выполнение заданий
Задание №1. Определите, может ли осуществляться взаимодействие между растворами гидроксида калия и хлорида аммония, записать реакциив молекулярном, полном, кратком ионном виде.
Решение
— Составляем химические формулы веществ по их названиям, используя валентности и записываем РИО в молекулярном виде (проверяем растворимость веществ по ТР):
KOH + NH4Cl = KCl + NH4OH
так как NH4OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH3уравнение РИО примет окончательный вид
KOH (p) + NH4Cl (p) = KCl (p) + NH3 ↑+ H2O
— Cоставляем полное ионное уравнение РИО, используя ТР (не забывайте в правом верхнем углу записывать заряд иона):
K+ + OH- + NH4+ + Cl- = K+ + Cl- + NH3 ↑+ H2O
— Cоставляем краткое ионное уравнение РИО, вычёркивая одинаковые ионы до и после реакции:
OH- + NH4+ = NH3 ↑+ H2O
— Делаем вывод:
Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH3 ↑) и малодиссоциирующее вещество вода (H2O).
Задание №2. Дана схема: 2H+ + CO32- = H2O + CO2↑
Подберите вещества, взаимодействие между которыми в водных растворах выражается следующими сокращёнными уравнениями. Составьте соответствующие молекулярное и полное ионное уравнения.
Решение
— Используя ТР подбираем реагенты — растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H+и CO32-.
Например, кислота — H3PO4 (p) и соль -K2CO3 (p).
— Составляем молекулярное уравнение РИО:
2H3PO4 (p) +3 K2CO3 (p) -> 2K3PO4 (p) + 3H2CO3 (p)
так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO2 ↑ и воду H2O, уравнение примет окончательный вид:
2H3PO4 (p) +3 K2CO3 (p) -> 2K3PO4 (p) + 3CO2 ↑ + 3H2O
— Составляем полное ионное уравнение РИО:
6H+ +2PO43- + 6K+ + 3CO32- -> 6K++ 2PO43-+ 3CO2 ↑ + 3H2O
— Составляем краткое ионное уравнение РИО:
6H+ +3CO32- = 3CO2 ↑ + 3H2O
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
2H+ +CO32- = CO2 ↑ + H2O
— Делаем вывод:
В конечном итоге мы получили искомое сокращённое ионное уравнение, следовательно, задание выполнено верно.
Задание №3. Запишите реакцию обмена между оксидом натрия и фосфорной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.
Решение
1. Составляем молекулярное уравнение, при составлении формул учитываем валентности (см. ТР)
3Na2O (нэ) + 2H3PO4 (р) -> 2Na3PO4 (р) + 3H2O (мд), где нэ — неэлектролит, на ионы не диссоциирует,
мд — малодиссоциирующее вещество, на ионы не раскладываем, вода — признак необратимости реакции
2. Составляем полное ионное уравнение:
3Na2O + 6H+ + 2PO43- -> 6Na+ + 2PO43- + 3H2O
3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение:
3Na2O + 6H+ -> 6Na+ + 3H2O
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
Na2O + 2H+ -> 2Na+ + H2O
Данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, так как в продуктах образуется малодиссоциирующее вещество вода.
VI. Задания для самостоятельной работы
Задание №1. Посмотрите следующий эксперимент:
“Взаимодействие карбоната натрия с серной кислотой”
Составьте уравнение реакции ионного обмена карбоната натрия с серной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.
Задание №2. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:
ZnF2 + Ca(OH)2 ->
K2S + H3PO4 ->
При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!
Задание №3. Посмотрите следующий эксперимент:
“Осаждение сульфата бария”
Составьте уравнение реакции ионного обмена хлорида бария с сульфатом магния в молекулярном, полном и кратком ионном виде.
Задание №4. Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:
Hg(NO3)2 + Na2S ->
K2SO3 + HCl ->
При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!
VII. Тренажеры
Тренажер №1: «Реакции ионного обмена»
Интерактивное задание LearningApps.org по теме: “Реакции между ионами”
ЦОРы
Видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с образованием ярко-окрашенных солей”
Видео-опыт: “Реакции ионного обмена, идущие с выделением газа»
Видео-опыт: “Реакция нейтрализации”
Химической реакцией называют взаимодействия, приводящие к изменению химической природы участвующих в них частиц. При этом происходит изменение их состава и (или) строения. В химических реакциях могут участвовать атомы, молекулы, ионы и радикалы.
В ходе химических реакций атомные ядра не затрагиваются и число атомов каждого химического элемента сохраняется.
Химические реакции протекают при определённых условиях (температура, давление, наличие или отсутствие растворителя, катализа, ультрафиолетовое излучение).
Признаками протекания химических реакций являются выделение или поглощение газа, образование или растворение осадка, изменение цвета, выделение или поглощение теплоты.
Описание качественных реакций, используемых для определения некоторых катионов и анионов, приводится в приложении в конце урока.
В таблице 5 представлены сведения о внешнем виде и свойствах некоторых распространённых веществ и соединений, используемых при описании внешних признаков протекания химической реакции.
Для описания химических реакций используют химические уравнения, в левой части которых указывают исходные вещества, а в правой — продукты реакции. Обе части химического уравнения соединяют стрелкой (в случае необратимых химических превращений), а если химическая реакция является обратимой, то это показывают с помощью прямой и обратной стрелок.
В неорганической химии, если количество атомов химических элементов в левой и правой частях уравнено с помощью стехиометрических коэффициентов, части уравнения часто соединяют знаком равенства.
Стехиометрией называют учение о количественных соотношениях между реагентами и продуктами реакции.
Коэффициенты стехиометрические — действительные натуральные (то есть положительные, как правило, целые) числа, стоящие перед формулой химического вещества в уравнении реакции. Коэффициенты показывают минимальное количество структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов, радикалов), участвующих в данной реакции.
В вышеприведённой реакции два атома алюминия реагируют с тремя молекулами серной кислоты, в результате чего образуется одна молекула сульфата алюминия (коэффициент, равный одному, перед формулой не ставят) и три молекулы водорода.
В соответствии с законом сохранения массы (закон Ломоносова — Лавуазье) масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.
Этот закон подтверждает, что атомы являются неделимыми и в ходе химических реакций не изменяются. Молекулы при реакциях претерпевают изменения, но общее число атомов каждого вида не изменяется, и поэтому общая масса веществ в процессе реакции сохраняется.
Тренировочные задания
1. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Cu(NO3)2 и NaOH
Б) Cu(NO3)2 и Na2S
В) Cu(NO3)2 и HNO3
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) растворение осадка
2) выделение чёрного осадка
3) отсутствие внешних признаков
4) выделение синего осадка
2. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Cu(NO3)2 и NaOH
Б) HCl и Al(OH)3
В) AgNO3 и KI
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение жёлтого осадка
2) растворение осадка
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
3. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и H3PO4
Б) Zn(OH)2 и HCl
В) MnO2 и HCl
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) отсутствие внешних признаков
2) выделение жёлто-зелёного газа
3) выделение жёлтого осадка
4) растворение осадка
4. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) K2CrO4 и H2SO4
Б) Cu(OH)2 и HCl
В) HCl и NaOH
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) появление оранжевой окраски
2) выделение газа с характерным запахом
3) растворение осадка
4) отсутствие внешних признаков
5. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и NaCl
Б) NaI и AgNO3
В) CuCl2 и Na2S
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение жёлтого осадка
2) отсутствие внешних признаков
3) выделение белого осадка
4) выделение чёрного осадка
6. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и NaI
Б) Zn и KOH
В) HCl и FeS
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение жёлтого осадка
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение бесцветного газа
4) выделение чёрного осадка
7. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) K2S и H2SO4
Б) Fe(OH)2 и HCl
В) FeSO4 и Ba(NO3)2
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) отсутствие внешних признаков
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) растворение осадка
8. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Cu(NO3)2 и KOH
Б) K2CO3 и BaCl2
В) Na2CO3 и HNO3
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
9. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) CaCl2 и AgNO3
Б) CuCl2 и Ba(OH)2
В) FeCl3 и Ba(OH)2
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение синего осадка
2) растворение осадка
3) выделение белого осадка
4) выделение бурого осадка
10. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и NaI
Б) Al и NaOH
В) HCl и K2SO3
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение жёлтого осадка
11. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Al(NO3)3 и NaOH
Б) K2CO3 и HNO3
В) HBr и NaOH
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) отсутствие внешних признаков
12. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Cu и HNO3 (конц.)
Б) Cu и H2SO4 (конц.)
В) BaCO3 и HCl
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бурого газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение бесцветного газа
13. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) AgNO3 и NH4Cl
Б) NH4Cl и Ca(OH)2
В) CuSO4 и KOH
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
14. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Fe(NO3)2 и NaOH
Б) KOH и CuCl2
В) ZnCl2 и Na2S
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бурого осадка
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
15. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) Cu и H2SO4(конц.)
Б) NaOH и NH4Cl
В) Na2CO3 и HI
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение бесцветного газа
3) выделение белого осадка
4) выделение чёрного осадка
16. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) CuSO4 и BaCl2
Б) CuSO4 и NaOH
В) FeSO4 и NaOH
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение синего осадка
17. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) FeCl3 и AgNO3
Б) CaCl2 и Na2CO3
В) KOH и H3PO4
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) отсутствие внешних признаков
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение чёрного осадка
18. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) H2SO4 и Na2SO3
Б) HCl и Na2CO3
В) Cr(OH)3 и HCl
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение бесцветного газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) растворение осадка
19. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) HNO3 и K2SiO3
Б) H2SO4 и BaCl2
В) Cu и H2SO4
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бесцветного газа
2) выделение бесцветного газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение студенистого бесцветного осадка
20. Установите соответствие между реагирующими веществами и признаками протекающей между ними реакции.
ВЕЩЕСТВА:
А) BaI2 и AgNO3
Б) Ag и HNO3 (конц.)
В) Ag и H2SO4 (конц.)
ПРИЗНАКИ РЕАКЦИИ:
1) выделение бурого газа
2) выделение газа с характерным запахом
3) выделение белого осадка
4) выделение жёлтого осадка