mozok.click » Хімія » Реакції обміну між розчинами електролітів, умови їх перебігу. Йонно - молекулярні рівняння хімічних реакцій
Інформація про новину
  • Переглядів: 838
  • Автор: admin
  • Дата: 1-02-2018, 17:52
1-02-2018, 17:52

Реакції обміну між розчинами електролітів, умови їх перебігу. Йонно - молекулярні рівняння хімічних реакцій

Категорія: Хімія

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• розрізняти реакції обміну, що відбуваються в розчинах електролітів, умови їх перебігу, випадки, коли вони відбуваються;

• наводити приклади реакцій обміну;

• пояснювати причини перебігу реакцій йонного обміну, які відбуваються в розчинах електролітів; йонно-молекулярні рівняння;

• складати рівняння реакцій йонного обміну в розчинах електролітів;

• проводити лабораторні досліди з використанням реакцій йонного обміну, які відбуваються в розчинах електролітів;

• спостерігати перебіг реакцій йонного обміну та їхні ознаки;

• оцінювати важливість реакцій йонного обміну, їхню роль у життєдіяльності організмів.

Пригадайте з курсу хімії 8 класу, які реакції називають реакціями обміну.

Реакції обміну в розчинах електролітів. Вам уже відомо, що реакції обміну відбуваються між двома складними речовинами. Ми також з’ясували, що чимало речовин, зокрема кислоти, луги та солі, під час розчинення у воді розпадаються на йони. Отже, якщо речовини реагують у розчинах, то відбувається обмін між наявними в цих розчинах йонами.

Реакції обміну, що відбуваються в розчинах електролітів, називають йонними.

Суть реакцій обміну в розчинах електролітів полягає у видаленні певних йонів з розчину. Тому йонні реакції на письмі відображають йонними рівняннями, що вказують на ті йони, які взяли участь у реакції. Проведемо демонстраційні досліди.

Дослід 1. Взаємодія лугу з кислотою (реакція нейтралізації).

Наллємо в пробірку розчин натрій гідроксиду, доллємо розчин фенолфталеїну й розчин нітратної кислоти.

Пригадайте, для чого потрібно під час проведення реакцій нейтралізації до лугу доливати розчин фенолфталеїну.



Під час доливання індикатора забарвлення розчину змінюється на малинове, а при доливанні кислоти розчин знебарвлюється. Це означає, що реакція відбулася. Запишемо молекулярне рівняння:

Пам’ятаючи, що й натрій гідроксид, і нітратна кислота є сильними електролітами, запишемо їх дисоціацію на йони:

Отже, під час змішування цих речовин у їхніх водних розчинах був саме такий набір йонів.

Для завершення складання рівняння реакції проаналізуємо утворені речовини, користуючись таблицею розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді (див. другий форзац).

Сіль натрій нітрат є добре розчинною у воді й сильним електролітом. У розчині після реакції залишаються незмінними йони Na+ і NO3 . Отже, у реакції взяли участь йони H+ і OH-, утворивши мало-дисоційовані молекули води.

На основі молекулярного рівняння складають повне та скорочене йонні рівняння. У повному записують усі йони до реакції та йони й недисоційовані новоутворені сполуки. Повне йонне рівняння нейтралізації має такий вигляд:

Скоротивши йони, які є до й після реакції, отримаємо скорочене йонне рівняння:

Отже, суть реакції нейтралізації, яка належить до реакцій обміну, у водному розчині полягає у взаємодії гідроксид-іонів з йонами Гідрогену з утворенням малодисоційованих молекул води.

Очевидно, що реакції обміну в розчинах електролітів полягають у взаємодії йонів між собою.

Умови перебігу реакцій обміну в розчинах електролітів. Ви вже

з’ясували, що в розчинах електролітів основними реагентами є йони, на які ці електроліти розпадаються під час розчинення. Це основна умова перебігу будь-якої реакції обміну, що відбувається в розчині. Однак ви також спостерігали, що під час перебігу реакції нейтралізації утворюється малодисоційована сполука — вода. Це один із трьох випадків перебігу реакцій йонного обміну, бо вода є слабким електролітом.

Проведемо ще один демонстраційний дослід.

Дослід 2. Взаємодія арґентум(І) нітрату з натрій йодидом.

У пробірку з розчином арґентум(І) нітрату доллємо краплями розчин натрій йодиду. Спостерігаємо випадання жовтого осаду. З’ясуємо, які йони взяли участь у реакції:

За таблицею розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді (див. другий форзац) визначаємо, що арґентум(І) йодид випав в осад, оскільки ця сіль є нерозчинною у воді. Тому в рівняннях реакцій біля AgI ставимо стрілку донизу.

Суть цієї реакції полягає у взаємодії йонів Ag+ і I- з утворенням недисоційованої сполуки AgI, що випала в осад.

Скорочено записуємо так:

Отже, другий випадок, коли реакції обміну в розчинах електролітів відбуваються, — це випадання осаду.

Дослід 3. Взаємодія калій сульфіту з хлоридною кислотою.

У пробірку з розчином калій сульфіту доллємо хлоридну кислоту. Під час реакції відбувається виділення бульбашок газу (рис. 38). Напишемо рівняння реакції:

Вам уже відомо, що сульфітна кислота є нестійкою, вона розпадається на сульфур(ІУ) оксид і воду. Тому рівняння реакції можна подати інакше:

Йонні рівняння записуємо так:

Отже, реакція обміну відбулася між катіонами Гідрогену й суль-фіт-аніонами, унаслідок чого утворилися молекули сульфур(ІУ) оксиду та води.


Виділення газу свідчить про те, що реакція йонного обміну в розчинах електролітів відбулася. Це третій випадок, коли реакції в розчинах електролітів відбуваються.

Підсумовуючи результати демонстраційних дослідів, робимо висновок, що основною умовою їх перебігу є наявність у розчинах катіонів та аніонів, які реагують між собою. Отже, реакції відбуваються у випадках, коли:

1) утворюється речовина, що є слабким електролітом;

2) випадає осад (продукт реакції нерозчинний або малорозчинний);

3) виділяється газ.

Складіть самостійно три рівняння реакцій йонного обміну між розчинами електролітів, коли задовольняються окремо всі три умови їх перебігу. Користуйтеся для складання йонних рівнянь таблицею розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей (див. другий форзац).

Щоб набути досвіду дослідницької роботи, проведемо лабораторні досліди 2, 3, 4.

Лабораторний дослід 2

Реакції' обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються випаданням осаду

Повторіть правила безпеки під час роботи з речовинами та лабораторним посудом і приладдям і суворо дотримуй -теся їх. Пригадайте умову та три випадки перебігу реакцій йонного обміну.

Завдання. Здійсніть і дослідіть реакції йонного обміну, що відбуваються між: а) двома солями; б) сіллю та кислотою; в) сіллю та лугом. Дослід 1. Налийте в пробірку розчин барій хлориду об’ємом

1.5- 2 мл і долийте такий самий об’єм розчину натрій силікату. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Дослід 2. Налийте в пробірку розчин натрій силікату об’ємом

1.5- 2 мл і долийте такий самий об’єм хлоридної кислоти. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Дослід 3. Налийте в пробірку розчин купрум(ІІ) сульфату об’ємом 1,5-2 мл і долийте такий самий об’єм розчину натрій гідроксиду. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Результати досліджень запишіть у таблицю в робочому зошиті, сформулюйте загальний висновок.


Лабораторний дослід 3

Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються виділенням газу

Дотримуйтеся правил безпеки так само, як під час вико -нання лабораторного досліду 2.

Завдання. Здійсніть і дослідіть реакції йонного обміну, що відбуваються між сіллю та кислотою, якщо: а) сіль у розчині; б) сіль у твердому стані.

Дослід 1. Налийте в пробірку розчин натрій (калій) карбонату об’ємом 2-2,5 мл та обережно долийте розчин сульфатної кислоти. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Дослід 2. Покладіть у пробірку подрібнений кальцій карбонат (крейду) і долийте розчин нітратної кислоти. Що спостерігаєте? Напишіть йонно-молекулярні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Зверніть увагу, що речовина вступає в реакцію в нерозчине -ному стані, а отже, не дисоціює на йони.

Результати досліджень запишіть у таблицю в робочому зошиті (див. зразок таблиці на с. 75 підручника). Сформулюйте загальний висновок.

Лабораторний дослід 4

Реакції обміну між електролітами у водних розчинах,

що супроводжуються утворенням води

Завдання. Здійсніть і дослідіть реакції йонного обміну, що відбуваються між основою та кислотою, якщо: а) основа розчинна у воді; б) основа нерозчинна.

Дослід 1. Налийте в пробірку розчин калій (натрій) гідроксиду об’ємом 1,5-2 мл і додайте кілька крапель фенолфталеїну. Обережно долийте розчин сульфатної кислоти. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Дослід 2. Добудьте нерозчинну основу взаємодією розчинної солі Купруму з розчином лугу. У результаті цієї реакції випадає осад купрум(ІІ) гідроксиду. До цього осаду долийте хлоридну кислоту. Що спостерігаєте? Напишіть йонно-молекулярні рівняння реакцій. Зробіть висновок про перебіг реакції.

Зверніть увагу, що речовина вступає в реакцію в нерозчине -ному стані, а отже, не дисоціює на йони.

Результати досліджень запишіть у таблицю в робочому зошиті (див. зразок таблиці на с. 75 підручника). Сформулюйте загальний висновок.

йонно-молекулярні рівняння. Із записів рівнянь реакцій можна зробити висновок, що під час реакцій йонного обміну між розчинами електролітів утворюються недисоційовані речовини та йони. Рівняння реакцій записуємо за допомогою формули, що вказує на склад формульної одиниці. Але традиційно їх називають молекулою. Сформулюємо відповідне визначення йонно-молекулярного рівняння.

Рівняння, які містять не тільки йони, а й формули сполук, називають йонно-молекулярними.

Отже, усі записані в параграфі рівняння, окрім тих, що подані в молекулярній формі, належать до йонно-молекулярних рівнянь.

За йонно-молекулярними рівняннями можна складати молекулярні рівняння.

Наприклад, маємо рівняння H+ + OH- = Н2О. Як вам уже відомо, воно відповідає реакції нейтралізації. Узявши два сильні електроліти — кислоту та луг, отримаємо таке молекулярне рівняння:

Аналогічно можна записувати молекулярні рівняння, що відбуваються з утворенням осаду чи виділенням газу. Для запису таких рівнянь важливо вміти користуватися таблицею розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді (див. другий форзац).

Напишіть самостійно молекулярні рівняння на основі йонно-молекулярних:

Розглянемо ще один випадок реакції обміну. Візьмемо, наприклад, розчин кальцій нітрату й доллємо у нього розчин натрій хлориду. Запишемо молекулярне рівняння реакції:

З’ясуємо, які йони містяться в розчині до й після реакції:

Із йонного рівняння видно, що взаємодії між йонами не відбулося, а отже, і реакція йонного обміну теж не відбулася. У цьому випадку знак «=» перекреслюють.

Реакції йонного обміну є біологічно важливими для живих організмів. Вони повсякчас відбуваються в рослинних і тваринних клітинах і в організмі людини. За їхньою участю підтримується клітинний потенціал, який проводить нервові імпульси й відіграє важливу роль у регуляції нервової системи. Крім того, реакції йонного обміну беруть участь в обміні речовин, порушення якого призводить до різних захворювань.

Як приклад, розглянемо порушення норми йонів Гідрогену в шлунковому соку людини (значення pH шлункового соку в нормі становить 1,53-1,67). За зменшення кількості цих йонів виникає знижена кислотність, що не сприяє нормальному перетравленню їжі. За зростання кількості йонів Гідрогену кислотність підвищується, що призводить до гастриту та виразки шлунка.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Реакції обміну, що відбуваються в розчинах електролітів, називають йонними, а їх рівняння — йонними рівняннями.

Основною умовою перебігу реакцій йонного обміну є наявність у розчинах йонів, здатних взаємодіяти між собою.

Реакції йонного обміну відбуваються, якщо: 1) утворюються малоди-соційованіречовини (вода); 2) випадає осад; 3) виділяється газ. Рівняння, які містять не тільки йони, а й формули сполук, називають йонно-молекулярними.

Реакції йонного обміну виконують біологічно важливі функції в організмах людини, рослин і тварин.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Визначте, між якими попарно взятими речовинами реакції йонного обміну відбудуться:

2. Напишіть рівняння реакцій між електролітами в розчині в молекулярній, повній і скороченій йонних формах, де це можливо:

3. Напишіть молекулярні рівняння, що відповідають поданим йонно-молекулярним:

4. Напишіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій між попарно взятими речовинами: а) сульфатна кислота й барій гідроксид; б) калій гідроксид і ферум(ІІІ) хлорид; в) натрій сульфіт і хло-ридна кислота; г) купрум(ІІ) гідроксид і нітратна кислота; ґ) барій нітрат і натрій сульфат; д) кальцій карбонат і сульфатна кислота.

5. Напишіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій за поданими схемами. Назвіть речовини або йони, подані кольоровими літерами

6. До розчину барій гідроксиду масою 34,2 г з масовою часткою лугу 0,1 долили розчин сульфатної кислоти до повної нейтралізації. Обчисліть масу утвореного осаду.

7. До розчину натрій карбонату масою 318 г з масовою часткою солі 20 % долили розчин нітратної кислоти. Обчисліть об’єм газу (н. у.), що виділився під час реакції.

Практична робота 1

Реакції' йонного обміну між електролітами у водних розчинах

Виконавши цю практичну роботу, ви зможете:

• закріпити вміння й набути навичок самостійно виконувати досліди, що характеризують реакції йонного обміну між електролітами у водних розчинах;

• спостерігати випадки перебігу хімічних реакцій між електролітами у водних розчинах;

• набути практичних умінь роботи з речовинами й обладнанням;

• робити висновки про набуті вміння й навички.

Повторіть правила безпеки під час роботи з речовинами, лабораторним посудом і приладдям та суворо дотримуйтеся їх.

Мета практичної роботи — закріпити на практиці знання про перебіг реакцій йонного обміну між електролітами в розчинах і набути вміння самостійно виконувати запропоновані завдання, робити відповідні висновки.

І варіант

Завдання 1. Проведіть реакції йонного обміну між попарно взятими розчинами електролітів. Укажіть ознаки, які свідчать, що реакції відбулися між: а) натрій карбонатом і нітратною кислотою; б) барій хлоридом і калій сульфатом; в) натрій гідроксидом і суль

фатною кислотою. Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій.

Завдання 2. Добудьте нерозчинну основу реакцією обміну, нейтралізуйте її хлоридною кислотою. Напишіть рівняння реакцій у молекулярній і йонно-молекулярній формах.

ІІ варіант

Завдання 1. Проведіть реакції йонного обміну між попарно взятими розчинами електролітів. Укажіть ознаки, які свідчать, що реакції відбулися між: а) калій сульфітом і хлоридною кислотою; б) купрум(ІІ) сульфатом і натрій гідроксидом; в) сульфатною кислотою та калій гідроксидом. Напишіть молекулярні, повні та скорочені йонні рівняння реакцій.

Завдання 2. Добудьте нерозчинну основу реакцією обміну, нейтралізуйте її сульфатною кислотою. Напишіть рівняння реакцій у молекулярній і йонно-молекулярній формах.

Завдання 3. Проведіть реакції, що відповідають йонно-молеку-лярним рівнянням:

ІІІ варіант

Завдання 1. Проведіть реакції йонного обміну між попарно взятими розчинами електролітів. Укажіть ознаки, які свідчать, що реакції відбулися між: а) калій карбонатом і хлоридною кислотою; б) натрій сульфідом і сульфатною кислотою; в) алюміній сульфатом і натрій гідроксидом; г) магній гідроксидом і сульфатною кислотою; ґ) кислотою та лугом. Напишіть молекулярні, повні й скорочені йонні рівняння реакцій.

Завдання 2. Добудьте нерозчинну основу реакцією обміну, нейтралізуйте її сульфатною кислотою. Напишіть рівняння реакцій у молекулярній і йонно-молекулярній формах.

Завдання 3. Проведіть реакції, що відповідають схемам:

Напишіть молекулярні рівняння реакцій. Назвіть частинки, подані кольоровими літерами (А2+, В).

Результати досліджень запишіть у таблицю в зошиті для практичних робіт і зробіть загальний висновок (див. зразок таблиці на с. 75 підручника).

Сформулюйте висновок про те, яких практичних умінь ви набули в процесі виконання практичної роботи. Зазначте, яке значення вони мають особисто для вас.

 

Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Савчин

 






^