- •Минестерство образования и науки украины украинская инженерно – педагогическая академия химия
- •Программа
- •Введение
- •Строение вещества
- •1. Строение атомов и систематика химических элементов
- •2. Химическая связь
- •3. Типы взаимодействия молекул. Конденсированное состояние вещества
- •II. Общие закономерности протекания химических процессов
- •1 .Энергетика химических процессов и химическое сродство
- •2.Химическая кинетика и равновесие в гомогенных системах
- •3. Твердые растворы
- •4. Гетерогенные дисперсные системы
- •5. Электрохимические процессы
- •6. Коррозия и защита металлов
- •Б. Для инженеров-энергетиков
- •Дополнительная
- •Контрольные задания
- •Основные понятия химии
- •Контрольные вопросы
- •Строение атома
- •Периодическая система элементов д. И. Менделеева
- •Контрольные вопросы.
- •Химическая связь и строение молекул. Конденсированное состояние вещества.
- •Контрольные вопросы
- •Энергетика химических процессов (термохимические расчеты)
- •Контрольные вопросы.
- •Химическое сродство
- •Стандартная энергия Гиббса образования некоторых веществ
- •Стандартные абсолютные энтропии некоторых веществ
- •Контрольные вопросы.
- •Химическая кинетика и равновесие
- •Контрольные вопросы
- •Способы выражения концентрации раствора
- •Контрольные вопросы
- •Свойства растворов
- •Контрольные вопросы
- •Ионно- молекулярные (ионные) реакции обмена
- •Контрольные вопросы
- •Гидролиз солей
- •Контрольные вопросы
- •Окислительно-восстановительные реакции
- •Контрольные вопросы
- •Электродные потенциалы и электродвижущие силы
- •Стандартные электродные потенциалы (e0) некоторых металлов, b.
- •Контрольные вопросы
- •Электролиз
- •Контрольные вопросы
- •Коррозия металлов
- •Контрольные вопросы
- •Комплексные соединения
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Жесткость воды и методы ее устранения.
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •61003, Г. Харьков, ул. Университетськая, 16
Ионно- молекулярные (ионные) реакции обмена
Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты (см. табл. констант диссоциации слабых электролитов), малорастворимые (см. табл. растворимости) и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.
В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения.
Пример 1. Написать ионно-молекупярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) НС1 и NaOH; б) Рb(NОз)2 и Na2S; в) NаСIOи НNО3; г) K2СО3 и Н2SО4, д) СНзСООН и NaOH.
Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:
а) НС1 + NaOH = NaCI + Н2О
б) Pb(NO3)2 + Na2S = PbS↓ + 2NaNО3
в) NaCIO + HNO3 = NaNO3 + HCIO
г) K2СО3 + Н2SО4 = K2SO4 + СО2↑ + Н2О
д) СНзСООН + NaOH = CH3COONa + Н2О
Таблица 4
Константы и степени диссоциации некоторых слабых электролитов
Электролиты |
Формула |
Константы диссоциации |
Степень диссоциации в 0,1н растворе, % |
азотистая кислота |
HNO2 |
K=4,0×10-4 |
6,4 |
гидроксид аммония |
NH4OH |
K=1,8×10-5 |
1,3 |
муравьиная кислота |
HCOOH |
K=1,76×10-4 |
4,2 |
ортоборная кислота |
H3BO3 |
K1=5,8×10-10 K2=1,8×10-13 K3=1,6×10-14 |
0,007 |
ортофосфорная кислота |
H3PO4 |
K1=7,7×10-3 K2=6,2×10-8 K3=2,2×10-13 |
27 |
сернистая кислота |
H2SO3 |
K1=1,7×10-2 K2=6,2×10-8 |
20 |
сероводородная кислота |
H2S |
K1=5,7×10-8 K2=1,2×10-12 |
0,07 |
синильная кислота |
HCN |
K=7,2×10-10 |
0,009 |
угольная кислота |
H2CO3 |
K1=4,3×10-7 K2=5,6×10-11 |
0,17 |
уксусная кислота |
CH3COOH |
K=1,75×10-5 |
1,3 |
фтороводородная кислота |
HF |
K=7,2×10-4 |
8,5 |
хлорноватистая кислота |
HCIO |
K=3,0×10-8 |
0,05 |
Для того, чтобы составить ионно-молекулярные уравнения реакций необходимо те вещества, которые являются сильными электролитами и хорошо растворимыми веществами записать в виде ионов, а вещества являющиеся слабыми электролитами или неэлектролитами и труднорастворимыми веществами оставить в молекулярном виде:
а) Н+ + С1− + Na+ + OH− = Na+ + CI− + Н2О
б) Pb2+ + 2 NO3−+ 2Na ++ S2− = PbS↓ + 2Na+ + 2NО3−
в) Na+ + CIO− + H+ + NO3− = Na+ + NO3 + HCIO
г) 2K+ + СО3 2−+ 2Н+ + SО42− = 2 K++ SO42− + СО2↑ + Н2О
д) СНзСООН + Na+ + OH− = CH3COO− + Na+ + Н2О
Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н2О, HCIO), осадка (РbS↓),газа (СО2↑).
В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода - более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства a) Na+ и Сl−; б) Na+и NО3; в) Na+ и N03−; г) K+ + S042− ; д) Na+, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:
а) Н+ + OH− = Н2О
б) Pb2+ + S2− = PbS↓
в) CIO−+ H+ = HCIO
г) СО3 2−+ 2Н+ = СО2↑ + Н2О
д) СНзСООН + OH− = CH3COO− + Н2О
Таблица 5
Растворимость солей и оснований в воде
Ани- оны |
к а т и о н ы |
||||||||||||||||||
Li+ |
Na+K+ |
NH4+ |
Cu2+ |
Ag+ |
Mg2+ |
Ca2+ |
Sr2+ |
Ba2+ |
Zn2+ |
Hg2+ |
Al3+ |
Sn2+ |
Pb2+ |
Bi3+ |
Cr3+ |
Mn2+ |
Fe3+ |
Fe2+ |
|
Cl− |
р |
р |
р |
р |
н |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
м |
– |
р |
р |
р |
р |
Br− |
р |
р |
р |
р |
н |
р |
р |
р |
р |
р |
м |
р |
р |
м |
– |
р |
р |
р |
р |
I− |
р |
р |
р |
– |
н |
р |
р |
р |
р |
р |
н |
р |
р |
н |
– |
р |
р |
– |
р |
NO3− |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
– |
р |
р |
р |
– |
р |
р |
Ac− |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
р |
– |
р |
– |
– |
р |
– |
р |
S2- |
р |
р |
р |
н |
н |
– |
р |
р |
р |
н |
н |
– |
н |
н |
н |
– |
н |
н |
н |
SO32− |
р |
р |
р |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
– |
– |
н |
н |
– |
н |
– |
н |
SO42− |
р |
р |
р |
р |
м |
р |
м |
н |
н |
р |
– |
р |
р |
н |
– |
р |
р |
р |
р |
CO32− |
р |
р |
р |
– |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
– |
– |
– |
н |
н |
– |
н |
– |
н |
SiO32- |
р |
р |
– |
– |
– |
н |
н |
н |
н |
н |
– |
н |
– |
н |
– |
– |
н |
н |
н |
CrO42− |
р |
р |
р |
н |
н |
р |
м |
м |
н |
н |
н |
– |
– |
н |
н |
р |
н |
– |
– |
PO43− |
н |
р |
р |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
OH− |
р |
р |
р |
н |
– |
н |
м |
м |
р |
н |
– |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
н |
р - растворимое; м - малорастворимое; н - нерастворимое; – - разлагается водой; Ac− - CH3COO−
Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:
а) SO32− + 2H+ = SO2 + Н2О
б) Pb 2+ + СгO42− = PbСгO4
в) НСО3− + ОН− = СО3 2− + Н2О
г) ZnOH+ + H+ = Zn2++ Н2О
Решение. В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений, следует исходит из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:
а) Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + SO2 + Н2О
б) Pb(NO3)2 + K2СгO4 = PbСгO4 + 2KNO3
в) KНСО3 + KОН = K2СО3 + Н2О
г) ZnOHCl + HCl = Zn Cl2 + Н2О