Tema: Kemijska vez. Elektrolitska disociacija

Lekcija: Pisanje enačb za reakcije ionske izmenjave

Sestavimo enačbo za reakcijo med železovim (III) hidroksidom in dušikovo kislino.

Fe(OH) 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

(Želez (III) hidroksid je netopna baza, zato ni podvržen. Voda je slabo disociirana snov; v raztopini praktično ni disociirana na ione.)

Fe(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Fe 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

Na levi in ​​desni prečrtaj enako število nitratnih anionov in zapiši skrajšano ionsko enačbo:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Ta reakcija poteka do konca, ker nastane rahlo disociabilna snov – voda.

Napišimo enačbo za reakcijo med natrijevim karbonatom in magnezijevim nitratom.

Na 2 CO 3 + Mg(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Zapišimo to enačbo v ionski obliki:

(Magnezijev karbonat je netopen v vodi in zato ne razpade na ione.)

2Na + + CO 3 2- + Mg 2+ + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + MgCO 3 ↓

Levo in desno prečrtajmo enako število nitratnih anionov in natrijevih kationov ter zapišimo skrajšano ionsko enačbo:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Ta reakcija poteka do konca, ker nastane oborina – magnezijev karbonat.

Napišimo enačbo za reakcijo med natrijevim karbonatom in dušikovo kislino.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Ogljikov dioksid in voda sta produkta razgradnje nastale šibke ogljikove kisline.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + CO 2 + H 2 O

CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O

Ta reakcija poteka do konca, ker Posledično se sprošča plin in nastaja voda.

Sestavimo dve enačbi molekulske reakcije, ki ustrezata naslednji skrajšani ionski enačbi: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Skrajšana ionska enačba prikazuje bistvo reakcije ionske izmenjave. V tem primeru lahko rečemo, da je za pridobitev kalcijevega karbonata potrebno, da sestava prve snovi vključuje kalcijeve katione, sestava druge pa karbonatne anione. Ustvarimo molekularne enačbe za reakcije, ki izpolnjujejo ta pogoj:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Orzhekovsky P.A. Kemija: 9. razred: učbenik. za splošno izobraževanje ustanovitev / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovsky P.A. Kemija: 9. razred: splošno izobraževanje. ustanovitev / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013. (§9)

3. Rudzitis G.E. Kemija: anorganska. kemija. Orgle. kemija: učbenik. za 9. razred. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Izobraževanje, OJSC "Moskovski učbeniki", 2009.

4. Khomchenko I.D. Zbirka nalog in vaj iz kemije za Srednja šola. - M.: RIA "Novi val": Založnik Umerenkov, 2008.

5. Enciklopedija za otroke. Zvezek 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, Ved. znanstveni izd. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Dodatni spletni viri

1. Enotna zbirka digitalnih izobraževalnih virov (video izkušnje na temo): ().

2. Elektronska različica revije "Chemistry and Life": ().

Domača naloga

1. V tabeli s plusom označi pare snovi, med katerimi so možne reakcije ionske izmenjave, in nadaljuj do konca. Zapišite reakcijske enačbe v molekularni, polni in zmanjšani ionski obliki.

2. str. 67 št. 10,13 iz učbenika P.A. Orzhekovsky "Kemija: 9. razred" / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013.

Osnovna splošna izobrazba

Linija UMK V.V. Lunin. kemija (8-9)

Ionske enačbe

ZGODOVINA VPRAŠANJA

Že starodavni alkimisti, ko so v iskanju filozofskega kamna izvajali preproste kemijske reakcije in rezultate svojih raziskav zapisovali v debele knjige, so za kemične snovi uporabljali določene znake. Vsak znanstvenik je imel svoj sistem, kar ni presenetljivo: vsi so želeli zaščititi svoje skrivno znanje pred spletkami zavistnih ljudi in konkurentov. In šele v 8. stoletju so se pojavile skupne oznake za nekatere elemente.

Leta 1615 je Jean Begun v svoji knjigi "Elementi kemije", ki upravičeno velja za enega prvih učbenikov v tem delu naravoslovja, predlagal uporabo simboli za pisanje kemijskih enačb. Šele leta 1814 je švedski kemik Jons Jakob Berzelius ustvaril sistem kemijskih simbolov, ki temelji na eni ali dveh prvih črkah latinsko ime element, podoben tistemu, s katerim se učenci seznanijo pri pouku.

V osmem razredu (12. odstavek, učbenik "Kemija. 8. razred", ki ga je uredil V. V. Eremin) so se otroci naučili sestavljati molekularne enačbe reakcij, kjer so tako reagenti kot reakcijski produkti predstavljeni v obliki molekul.

Vendar je to poenostavljen pogled na kemične transformacije. In o tem so znanstveniki razmišljali že v 18. stoletju.

Kot rezultat svojih poskusov je Arrhenius ugotovil, da raztopine nekaterih snovi prevajajo elektrika. In dokazal je, da so snovi z električno prevodnostjo v raztopinah v obliki ionov: pozitivno nabiti kationi in negativno nabiti anioni. In prav ti nabiti delci vstopajo v reakcije.

KAJ SO IONSKE ENAČBE

Enačbe ionske reakcije- to so kemijske enačbe, v katerih so reaktanti in produkti reakcije označeni kot disociirani ioni. Tovrstne enačbe so primerne za zapis kemijskih substitucijskih in izmenjavalnih reakcij v raztopinah.

Ionske enačbe- sestavni del kompleksne in zanimive kemijske znanosti. Takšne enačbe vam omogočajo, da jasno vidite, kateri ioni so podvrženi kemičnim transformacijam. Snovi, ki so podvržene elektrolitski disociaciji, so zapisane v obliki ionov (tema je podrobno obravnavana v odstavku 10, učbenik "Kemija. 9. razred", ki ga je uredil V.V. Eremin). Plini, snovi, ki se obarjajo, in šibki elektroliti, ki praktično ne disociirajo, so zabeleženi v obliki molekul. Plini so označeni s puščico navzgor (), snovi, ki se obarjajo, pa s puščico navzdol (↓).

Učbenik so napisali učitelji Fakultete za kemijo Moskovske državne univerze. M.V. Lomonosov. Posebnosti knjige so preprostost in jasnost podajanja snovi, visoka znanstvena raven, veliko število ilustracij, poskusov in zabavne izkušnje, kar omogoča uporabo v razredih in šolah s poglobljenim študijem naravoslovnih predmetov.

ZNAČILNOSTI IONSKIH ENAČB

1. Reakcije ionske izmenjave, za razliko od redoks reakcij, potekajo brez motenj valence snovi, ki so podvržene kemičnim transformacijam.

- redoks reakcija

Reakcija ionske izmenjave

2. Reakcije med ioni potekajo pod pogojem, da med reakcijo nastane slabo topna oborina, se sprosti hlapni plin ali nastanejo šibki elektroliti.

V epruveto vlijemo 1 ml raztopine natrijevega karbonata in ji previdno dodamo nekaj kapljic klorovodikove kisline.

Kaj se dogaja?

Sestavi enačbo reakcije, zapiši celotno in skrajšano ionsko enačbo.

Opredelitev

Reakcije, ki potekajo med ioni v raztopinah elektrolitov, se imenujejo reakcije ionske izmenjave(RIO).

Med RIO ni sprememb oksidacijskih stanj elementov, zato RIO ni redoks.

Kriterij nepovratnosti reakcij ionske izmenjave je nastanek šibkega elektrolita.

Bertholletovo pravilo

Reakcije ionske izmenjave potekajo skoraj nepovratno, če eden od nastalih produktov reakcije "zapusti" reakcijsko kroglo v obliki:

• plin,
• osnutek
• ali šibko disociirajoči elektrolit (na primer voda).

Če v raztopini ni ionov, ki tvorijo šibek elektrolit, je reakcija reverzibilna in v tem primeru njena enačba ni zapisana, temveč znak "$\ne$"

Za pisanje ionskih enačb se uporabljajo molekularne (1), polne ionske (2) in kratke ionske oblike enačb (3,4):

$2KOH + H_2SO_4 = K_2SO_4 + 2H_2O \hspace(3cm) (1)$

$2K^+ +2OH^- + 2H^+ + SO_4^(2-) = 2K^+ + SO_4^(2-) +2H_2O \hspace(0,2cm) (2)$

$2OH^- + 2H^+ = 2H_2O \hprostor(5cm) (3)$

$OH^- + H^+ = H_2O \hprostor(5,5 cm) (4)$

Upoštevajte, da v V kratki ionski enačbi morajo biti koeficienti minimalni. Zato so v enačbi (3) vsi koeficienti zmanjšani za 2, nastala enačba (4) pa velja za kratko ionsko enačbo.

Pri pripravi RIO je treba upoštevati, da

• voda, kovine, oksidi, plini, padavine ne razpadejo na ione in so v vseh enačbah zapisane v molekulski obliki;
• $H_2SO_3$, $H_2CO_3$, $NH_4OH$, $AgOH$ so nestabilni in se skoraj v trenutku razgradijo, ko nastanejo:

  $H_2SO_3 = H_2O + SO_2 \uparrow$

  $H_2CO_3 = H_2O + CO_2 \uparrow$

  $NH_4OH = H_2O + NH_3 \uparrow$

  $2AgOH = Ag_2O \downarrow + H_2O$

Algoritem za sestavljanje reakcij ionske izmenjave

1. Zapišite molekulsko enačbo in ji pripišite koeficiente. Pri snemanju kemijske formule reakcijskih produktov, si je pomembno zapomniti, da mora biti vsota nabojev v molekuli enaka nič.
2. Sestavljena je popolna ionska enačba, ki upošteva rezultat disociacije izhodnih snovi in ​​produktov reakcije izmenjave. Vse topne spojine so zapisane v obliki ionov (v tabeli topnosti označene s črko "P" (zelo topne v vodi), z izjemo kalcijevega hidroksida). Formule netopnih snovi, plinov, oksidov in vode so zapisane v molekulski obliki. Štetje skupni reakcijski koeficient, za kar seštejemo vse koeficiente na desni in levi strani enačbe.
3. Da bi dobili skrajšano ionsko obliko enačbe, so podane podobne, to je, da so enaki ioni skrajšani pred in za enačajem v enačbi. Koeficienti morajo biti minimalni, vsote nabojev na levi in ​​desni strani enačbe pa enake. Skupni koeficient se izračuna v skrajšani obliki (podobno kot v polni obliki).
4. Skrajšana ionska oblika enačbe odraža bistvo kemijske reakcije, ki je potekala.

Interakcija bazičnih oksidov s kislinami. Zapišite molekularne, kratke in popolne ionske enačbe za interakcijo kalcijevega oksida in klorovodikove kisline. Izračunajte skupne koeficiente v polni in skrajšani obliki.

rešitev

1. Molekulska enačba:

$CaO + 2HCl = CaCl_2 + H_2O$

2. Popolna ionska enačba:

$CaO + 2H^+ + \podčrtano(2Cl^-) = Ca^(2+) + \podčrtano(2Cl^-) + H_2O$

Vsota koeficientov je (1+2+2+1+2+1)=9.

3. Skrajšana ionska enačba:

$CaO + 2H^+ = Ca^(2+) + H_2O$

Skupni koeficient je (1+2+1+1)=5.

4. Kratka ionska enačba kaže, da ko kalcijev oksid reagira z močnimi kislinami ($H^+$), je reakcija skoraj ireverzibilna, kar povzroči nastanek topne kalcijeve soli in rahlo disociirajoče snovi (vode)

Interakcija soli s kislinami. Zapišite molekularne, kratke in popolne ionske enačbe za interakcijo kalijevega karbonata in dušikove kisline. Izračunajte skupne koeficiente v polni in skrajšani obliki.

rešitev

1. Molekulska enačba:

$K_2CO_3 + 2HNO_3 = 2KNO_3 + CO_2\puščica navzgor + H_2O$

2. Popolna ionska enačba:

$\underline(2K^+) + CO_3^(2-) + 2H^+ + \underline(2NO_3^-) = \underline(2K^+) + \underline(2NO_3^-) + CO_2\gornja puščica + H_2O$

Vsota koeficientov je (2+1+2+2+2+2+1+1)=13.

3. Kratka ionska enačba:

$ CO_3^(2-) + 2H^+ = CO_2\puščica navzgor + H_2O$

Vsota koeficientov je (1+2+1+1)=5.

4. Kratka ionska enačba kaže, da ko topni karbonati (alkalijske kovine) medsebojno delujejo z močnimi kislinami ($H^+$), je reakcija skoraj nepovratna, posledica pa je vedno nastanek ogljikovega dioksida ($CO_2\uparrow$) in slabo disociirajoča snov (voda)

oksidi vklj. H 2 O, padavine (tabela topnosti), šibko disociirajoče spojine: H 2 S; HNO 2, H 2 SO 3 → SO 2 + H 2 O, H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O, NH 4 OH → NH 3 + H 2 O; CH3COOH; HMnO 4 H 2 SiO 3 , H 3 PO 4

Stalno oksidacijsko stanje imajo:

I. skupina glavna podskupina +1, II. skupina glavna podskupina +2, H +, O –2, OH –, Al 3+, Zn 2+.

Redoks reakcije(ORR) so reakcije, pri katerih elementi spremenijo svoje oksidacijsko stanje (CO) zaradi prenosa elektronov.

Algoritem za reševanje redoks reakcij

Označimo oksidacijsko število (CO) vsakega elementa v reakciji.

Najdemo elemente, ki spremenijo svoje oksidacijsko stanje.

Izberemo ione ali molekule, ki vsebujejo elemente s spremenjenim oksidacijskim stanjem.

Podpisujemo oksidant, reducent.

Kislo okolje: dodajte nH 2 O, kjer je pomanjkanje O → 2nH +

Alkalno okolje: dodajte nH 2 O, kjer je presežek O → 2nOH –

Vsako polovično reakcijo izenačimo (leva stran polovične reakcije = desna stran) in zapišemo število oddanih in prejetih elektronov.

Izenačimo število sprejetih in oddanih elektronov, nastavimo koeficiente pred polovičnimi reakcijami.

Podpišemo proces oksidacije in postopek redukcije.

Zapišemo skupno ionsko enačbo z upoštevanjem koeficientov.

Koeficiente iz ionske enačbe prenesemo v molekularno enačbo in predstavimo podobne (leva stran reakcije = desna stran)

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EB%E8%E7

Po Faradayevem zakonu: m = EIt/96.500, Q = It, Cl (poraba električne energije)

kjer je m masa snovi, oksidirane ali reducirane na elektrodi; E je ekvivalentna masa snovi; I - jakost toka, A; t – trajanje elektrolize, s. Ve N 2 = 11,2 l, Ve O 2 = 5,6 l

Za zapomnitev katodnih in anodnih procesov v elektrokemiji obstaja naslednje mnemonično pravilo:

Na anodi se anioni oksidirajo.

Na katodi se kationi reducirajo.

V prvi vrstici se vse besede začnejo s samoglasnikom, v drugi pa s soglasnikom.

Ali preprosteje:

KATODNA - KATIONI (ioni na katodi)

ANode - ANioni (ioni na anodi)

Navodila

Preden se lotite ionskih enačb, morate razumeti nekaj pravil. V vodi netopne, plinaste in slabo disociirajoče snovi (na primer voda) ne razpadejo na ione, kar pomeni, da jih zapišemo v molekularni obliki. To vključuje tudi šibke elektrolite, kot so H2S, H2CO3, H2SO3, NH4OH. Topnost spojin lahko določimo iz tabele topnosti, ki je odobren referenčni material za vse vrste kontrol. Tam so navedeni tudi vsi naboji, ki so lastni kationom in anionom. Za popolno dokončanje naloge morate napisati molekularne, popolne in ionske skrajšane enačbe.

Primer št. 1. Reakcija nevtralizacije med žveplovo kislino in kalijevim hidroksidom, upoštevajte z vidika ED (teorija elektrolitske disociacije). Najprej zapiši reakcijsko enačbo v molekulski obliki in .H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O Analiziraj nastale snovi na njihovo topnost in disociacijo. Vse spojine so topne v vodi, kar pomeni, da so ioni. Edina izjema je voda, ki ne razpade na ione in zato ostane v molekularni obliki. Napišite celotno ionsko enačbo, poiščite enake ione na levi in ​​desni strani in . Če želite izničiti enake ione, jih prečrtajte.2H+ +SO4 2- +2K+ +2OH- = 2K+ +SO4 2- + 2H2ORezultat je enačba ionske okrajšave: 2H+ +2OH- = 2H2OC Koeficiente v obliki dvojk lahko tudi skrajšamo: H+ +OH- = H2O

Primer št. 2. Napišite reakcijo izmenjave med bakrovim kloridom in natrijevim hidroksidom, upoštevajte jo z vidika TED. Zapiši reakcijsko enačbo v molekulski obliki in pripiši koeficiente. Posledično je nastali bakrov hidroksid tvoril modro oborino. CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH) 2↓ + 2NaCl Vse snovi analizirajte na njihovo topnost v vodi - vse je topno razen bakrovega hidroksida, ki ne bo disociiral na ione. Zapiši celotno ionsko enačbo, podčrtaj in skrajšaj enake ione: Cu2+ +2Cl- + 2Na+ +2OH- = Cu(OH) 2↓+2Na+ +2Cl- Ostaja ionska skrajšana enačba: Cu2+ +2OH- = Cu(OH) 2↓

Primer št. 3. Napišite reakcijo izmenjave med natrijevim karbonatom in klorovodikovo kislino, upoštevajte jo z vidika TED. Zapiši reakcijsko enačbo v molekulski obliki in pripiši koeficiente. Kot rezultat reakcije nastane natrijev klorid in plinasta snov CO2 (ogljikov dioksid ali ogljikov monoksid (IV)). Nastane zaradi razgradnje šibke ogljikove kisline, ki razpade na oksid in vodo. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2+H2OAnaliziraj vse snovi glede njihove topnosti v vodi in disociacije. Ogljikov dioksid zapusti sistem kot plinasta spojina, voda je slabo disociacijska snov. Vse druge snovi razpadejo na ione. Zapiši celotno ionsko enačbo, podčrtaj in skrajšaj enake ione: 2Na+ +CO3 2- +2H+ +2Cl- =2Na+ +2Cl- +CO2+H2O Ionska skrajšana enačba ostane: CO3 2- +2H+ =CO2+H2O