Mavzu: Kimyoviy bog'lanish. Elektrolitik dissotsiatsiya

Dars: Ion almashinish reaksiyalari tenglamalarini yozish

Temir (III) gidroksid bilan nitrat kislota o‘rtasidagi reaksiya tenglamasini tuzamiz.

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

(Temir (III) gidroksid erimaydigan asos, shuning uchun u ta'sir qilmaydi. Suv yomon dissotsilangan moddadir, u eritmada ionlarga deyarli ajralmaydi).

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

Chap va o'ngdagi bir xil miqdordagi nitrat anionlarini kesib tashlang va qisqartirilgan ion tenglamasini yozing:

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

Bu reaksiya tugallanishgacha davom etadi, chunki bir oz ajraladigan modda - suv hosil bo'ladi.

Natriy karbonat va magniy nitrat orasidagi reaksiya tenglamasini yozamiz.

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

Ushbu tenglamani ion shaklida yozamiz:

(Magniy karbonat suvda erimaydi va shuning uchun ionlarga parchalanmaydi.)

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

Keling, chap va o'ng tarafdagi bir xil miqdordagi nitrat anionlari va natriy kationlarini kesib o'tamiz va qisqartirilgan ion tenglamasini yozamiz:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Bu reaksiya tugallanishgacha boradi, chunki cho'kma hosil bo'ladi - magniy karbonat.

Natriy karbonat va nitrat kislota orasidagi reaksiya tenglamasini yozamiz.

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

(Karbonat angidrid va suv hosil bo'lgan kuchsiz karbonat kislotasining parchalanishi mahsulotidir.)

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

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

Bu reaksiya tugallanishgacha boradi, chunki Natijada gaz chiqariladi va suv hosil bo'ladi.

Quyidagi qisqartirilgan ionli tenglamaga mos keladigan ikkita molekulyar reaksiya tenglamalarini tuzamiz: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Qisqartirilgan ionli tenglama ion almashinish reaksiyasining mohiyatini ko'rsatadi. Bunday holda, kaltsiy karbonatini olish uchun birinchi moddaning tarkibiga kaltsiy kationlari, ikkinchisining tarkibiga esa karbonat anionlari kirishi kerak, deb aytishimiz mumkin. Bu shartni qanoatlantiradigan reaksiyalar uchun molekulyar tenglamalar tuzamiz:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

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

1. Orzhekovskiy P.A. Kimyo: 9-sinf: darslik. umumiy ta'lim uchun tashkil etish / P.A. Orjekovskiy, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovskiy P.A. Kimyo: 9-sinf: umumiy ta’lim. tashkil etish / P.A. Orjekovskiy, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§9)

3. Rudzitis G.E. Kimyo: noorganik. kimyo. Organ. kimyo: darslik. 9-sinf uchun. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Ta'lim, "Moskva darsliklari" OAJ, 2009 yil.

4. Xomchenko I.D. Kimyo bo'yicha masalalar va mashqlar to'plami o'rta maktab. - M.: RIA "Yangi to'lqin": nashriyot Umerenkov, 2008 yil.

5. Bolalar uchun ensiklopediya. 17-jild. Kimyo / bob. ed. V.A. Volodin, Ved. ilmiy ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003 yil.

Qo'shimcha veb-resurslar

1. Raqamli ta'lim resurslarining yagona to'plami (mavzu bo'yicha video tajribalar): ().

2. "Kimyo va hayot" jurnalining elektron versiyasi: ().

Uy vazifasi

1. Jadvalda ion almashish reaksiyalari mumkin bo'lgan juft moddalarni ortiqcha belgisi bilan belgilang va yakuniga o'ting. Reaksiya tenglamalarini molekulyar, to‘liq va qaytarilgan ion ko‘rinishida yozing.

2. p. 67 No 10,13 darslikdan P.A. Orjekovskiy "Kimyo: 9-sinf" / P.A. Orjekovskiy, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013 yil.

Asosiy umumiy ta'lim

UMK V.V. Lunin liniyasi. Kimyo (8-9)

Ion tenglamalari

MASALA TARIXI

Hatto qadimgi alkimyogarlar ham faylasuf toshini izlashda oddiy kimyoviy reaktsiyalarni amalga oshirib, tadqiqot natijalarini qalin tomlarga yozib, kimyoviy moddalar uchun ma'lum belgilardan foydalanganlar. Har bir olimning o'ziga xos tizimi bor edi, bu ajablanarli emas: har kim o'z maxfiy bilimlarini hasadgo'y odamlar va raqobatchilarning hiyla-nayranglaridan himoya qilishni xohlardi. Va faqat 8-asrda ba'zi elementlar uchun umumiy belgilar paydo bo'ldi.

1615 yilda Jan Begun o'zining "Kimyo elementlari" kitobida tabiiy fanning ushbu bo'limidagi birinchi darsliklardan biri deb hisoblangan, undan foydalanishni taklif qildi. shartli belgilar kimyoviy tenglamalarni yozish uchun. Faqat 1814 yilda shved kimyogari Jons Yakob Berzelius bir yoki ikkita birinchi harfga asoslangan kimyoviy belgilar tizimini yaratdi. Lotin nomi o'quvchilar sinfda tanishtiriladigan narsaga o'xshash element.

Sakkizinchi sinfda (12-band, “Kimyo. 8-sinf” darsligi V.V.Eremin tahriri ostida) bolalar reaksiyalarning molekulyar tenglamalarini tuzishni o‘rgandilar, bunda ham reagentlar, ham reaksiya mahsulotlari molekulalar shaklida taqdim etiladi.

Biroq, bu kimyoviy o'zgarishlarning soddalashtirilgan ko'rinishi. Va olimlar bu haqda 18-asrda o'ylashgan.

Tajribalari natijasida Arrenius ba'zi moddalarning eritmalari o'tkazuvchanligini aniqladi elektr toki. Va u elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan moddalar ionlar shaklida eritmalarda ekanligini isbotladi: musbat zaryadlangan kationlar va manfiy zaryadlangan anionlar. Va aynan shu zaryadlangan zarralar reaksiyaga kirishadi.

ION TENGLAMALAR NIMALAR

Ion reaksiya tenglamalari- bu kimyoviy tenglamalar bo'lib, unda reaktivlar va reaktsiya mahsulotlari dissotsilangan ionlar sifatida belgilanadi. Ushbu turdagi tenglamalar eritmalarda kimyoviy almashtirish va almashinish reaktsiyalarini yozish uchun mos keladi.

Ion tenglamalari- murakkab va qiziqarli kimyo fanining ajralmas qismi. Bunday tenglamalar qaysi ionlarning kimyoviy o'zgarishlarga duchor bo'lishini aniq ko'rish imkonini beradi. Elektrolitik dissotsiatsiyaga uchragan moddalar ion shaklida yoziladi (mavzu V.V.Eremin tahriri ostidagi “Kimyo. 9-sinf” darsligining 10-bandida batafsil muhokama qilingan). Gazlar, cho'kmaga tushadigan moddalar va amalda dissotsiatsiyalanmaydigan kuchsiz elektrolitlar molekulalar shaklida qayd etiladi. Gazlar yuqoriga strelka (), cho'kmaga tushadigan moddalar pastga o'q (↓) bilan ko'rsatilgan.

Darslik Moskva davlat universitetining kimyo fakulteti o‘qituvchilari tomonidan yozilgan. M.V. Lomonosov. Kitobning o'ziga xos xususiyatlari - material taqdimotining soddaligi va ravshanligi, yuqori ilmiy daraja, ko'plab rasmlar, tajribalar va qiziqarli tajribalar, bu esa tabiiy fanlarni chuqur o'rganadigan sinflar va maktablarda foydalanish imkonini beradi.

ION TENGLAMALARNING XUSUSIYATLARI

1. Ion almashinish reaksiyalari oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridan farqli ravishda kimyoviy o`zgarishlarga uchragan moddalarning valentligini buzmasdan sodir bo`ladi.

- redoks reaktsiyasi

Ion almashinuvi reaktsiyasi

2. Reaksiya jarayonida yomon eriydigan cho’kma hosil bo’lishi, uchuvchi gaz ajralib chiqishi yoki kuchsiz elektrolitlar hosil bo’lishi shartida ionlar orasidagi reaksiyalar sodir bo’ladi.

Probirkaga 1 ml natriy karbonat eritmasidan quying va unga ehtiyotkorlik bilan bir-ikki tomchi xlorid kislota qo'shing.

Nima bo'lyapti?

Reaksiya tenglamasini tuzing, to‘liq va qisqartirilgan ionli tenglamalarni yozing.

Ta'rif

Elektrolitlar eritmalarida ionlar o'rtasida sodir bo'ladigan reaksiyalar deyiladi ion almashinish reaksiyalari(RIO).

RIO paytida elementlarning oksidlanish darajalarida o'zgarish bo'lmaydi, shuning uchun RIO oksidlanish-qaytarilish emas.

Ion almashinish reaksiyalarining qaytarilmasligi mezoni kuchsiz elektrolit hosil bo`lishi hisoblanadi.

Bertolet qoidasi

Ion almashinuvi reaktsiyalari, agar hosil bo'lgan reaktsiya mahsulotlaridan biri reaktsiya sferasini quyidagi ko'rinishda "ketsa" deyarli qaytarib bo'lmaydigan tarzda davom etadi:

• gaz,
• qoralama
• yoki zaif dissotsiatsiyalanuvchi elektrolit (masalan, suv).

Agar eritmada kuchsiz elektrolit hosil qiluvchi ionlar bo‘lmasa, reaksiya qaytar bo‘ladi va bu holda uning tenglamasi yozilmaydi, “$\ne$” belgisi qo‘yiladi.

Ionli tenglamalarni yozish uchun tenglamalarning molekulyar (1), to‘liq ionli (2) va qisqa ionli shakllari (3,4) qo‘llaniladi:

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

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

$2OH^- + 2H^+ = 2H_2O \hspace(5sm) (3)$

$OH^- + H^+ = H_2O \hspace (5,5 sm) (4)$

Iltimos, e'tibor bering Qisqa ionli tenglamada koeffitsientlar minimal bo'lishi kerak. Shuning uchun (3) tenglamada barcha koeffitsientlar 2 ga kamaytirilib, hosil bo'lgan (4) tenglama qisqa ionli tenglama hisoblanadi.

RIOni tuzishda buni esga olish kerak

• suv, metallar, oksidlar, gazlar, yog'inlar ionlarga parchalanmaydi va barcha tenglamalarda molekulyar shaklda yoziladi;
• $H_2SO_3$, $H_2CO_3$, $NH_4OH$, $AgOH$ beqaror va hosil bo'lganda deyarli bir zumda parchalanadi:

  $H_2SO_3 = H_2O + SO_2 \uparrow$

  $H_2CO_3 = H_2O + CO_2 \uparrow$

  $NH_4OH = H_2O + NH_3 \uparrow$

  $2AgOH = Ag_2O \pastga + H_2O$

Ion almashinish reaksiyalarini tuzish algoritmi

1. Molekulyar tenglamani yozing va koeffitsientlarni belgilang. Yozish paytida kimyoviy formulalar reaktsiya mahsulotlari, molekuladagi zaryadlar yig'indisi nolga teng bo'lishi kerakligini yodda tutish kerak.
2. To'liq ionli tenglama tuziladi, bunda boshlang'ich moddalarning ham, almashinuv reaktsiyasi mahsulotlarining dissotsiatsiyasi natijasi hisobga olinadi. Barcha eruvchan birikmalar ionlar shaklida qayd etilgan (eruvchanlik jadvalida "P" harfi bilan ko'rsatilgan (suvda yaxshi eriydi), kaltsiy gidroksidi bundan mustasno). Erimaydigan moddalar, gazlar, oksidlar va suvning formulalari molekulyar shaklda yozilgan. Hisoblash umumiy reaksiya koeffitsienti, buning uchun biz tenglamaning o'ng va chap tomonidagi barcha koeffitsientlarni qo'shamiz.
3. Tenglamaning qisqartirilgan ion shaklini olish uchun shunga o'xshashlar beriladi, ya'ni tenglamadagi teng belgisidan oldin va keyin bir xil ionlar qisqartiriladi. Koeffitsientlar minimal bo'lishi kerak va tenglamaning chap va o'ng tomonidagi zaryadlar yig'indisi bir xil bo'lishi kerak. Umumiy koeffitsient qisqartirilgan shaklda (to'liq shaklga o'xshash) hisoblanadi.
4. Tenglamaning qisqartirilgan ion shakli aks ettiradi sodir bo'lgan kimyoviy reaksiyaning mohiyati.

Asosiy oksidlarning kislotalar bilan o'zaro ta'siri. Kaltsiy oksidi va xlorid kislotaning oʻzaro taʼsirining molekulyar, qisqa va toʻliq ionli tenglamalarini yozing. Umumiy koeffitsientlarni to'liq va qisqartirilgan shaklda hisoblang.

Yechim

1. Molekulyar tenglama:

$CaO + 2HCl = CaCl_2 + H_2O$

2. To‘liq ionli tenglama:

$CaO + 2H^+ + \ustiga chizilgan(2Cl^-) = Ca^(2+) + \osti chizilgan(2Cl^-) + H_2O$

Koeffitsientlar yig'indisi (1+2+2+1+2+1)=9.

3. Qisqartirilgan ionli tenglama:

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

Umumiy koeffitsient (1+2+1+1)=5 ga teng.

4. Qisqa ionli tenglama shuni ko‘rsatadiki, kaltsiy oksidi kuchli kislotalar ($H^+$) bilan reaksiyaga kirishganda reaksiya deyarli qaytmas bo‘lib, natijada eruvchan kaltsiy tuzi va ozgina dissotsiatsiyalanuvchi modda (suv) hosil bo‘ladi.

Tuzlarning kislotalar bilan o'zaro ta'siri. Kaliy karbonat va nitrat kislotaning oʻzaro taʼsirining molekulyar, qisqa va toʻliq ionli tenglamalarini yozing. Umumiy koeffitsientlarni to'liq va qisqartirilgan shaklda hisoblang.

Yechim

1. Molekulyar tenglama:

$K_2CO_3 + 2HNO_3 = 2KNO_3 + CO_2\yuqoriga + H_2O$

2. To‘liq ionli tenglama:

$\pastki chizilgan(2K^+) + CO_3^(2-) + 2H^+ + \pastki chizilgan(2NO_3^-) = \tastiga chizilgan(2K^+) + \pastki chizilgan(2NO_3^-) + CO_2\yuqoriga + H_2O$

Koeffitsientlar yig'indisi (2+1+2+2+2+2+1+1)=13 ga teng.

3. Qisqacha ionli tenglama:

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

Koeffitsientlar yig'indisi (1+2+1+1)=5 ga teng.

4. Qisqa ionli tenglama shuni ko'rsatadiki, eruvchan karbonatlar (ishqoriy metallar) kuchli kislotalar ($H^+$) bilan o'zaro ta'sirlashganda reaksiya deyarli qaytmas bo'lib, natijada doimo karbonat angidrid ($CO_2\uparrow$) va a. yomon dissotsiatsiyalanuvchi modda (suv)

oksidlar, shu jumladan. H 2 O, cho'kma (eruvchanlik jadvali), zaif dissotsiatsiyalanuvchi birikmalar: 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

Quyidagilar doimiy oksidlanish holatiga ega:

I guruh asosiy kichik guruh +1, II guruh asosiy kichik guruh +2, H +, O –2, OH –, Al 3+, Zn 2+.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari(ORR) - elektronlar almashinuvi tufayli elementlarning oksidlanish darajasini (CO) o'zgartiradigan reaktsiyalar.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini yechish algoritmi

Reaksiyadagi har bir elementning oksidlanish sonini (CO) ko'rsatamiz.

Biz ularning oksidlanish darajasini o'zgartiruvchi elementlarni topamiz.

Biz oksidlanish darajasi o'zgargan elementlarni o'z ichiga olgan ionlarni yoki molekulalarni tanlaymiz.

Biz oksidlovchi vositani, qaytaruvchi vositani imzolaymiz.

Kislotali muhit: nH 2 O qo'shing, bu erda O → 2nH + etishmasligi

Ishqoriy muhit: nH 2 O qo'shing, bu erda ortiqcha O → 2nOH -

Har bir yarim reaksiyani tenglashtiramiz (yarim reaksiyaning chap tomoni = o'ng tomoni), berilgan va qabul qilingan elektronlar sonini yozamiz.

Qabul qilingan va berilgan elektronlar sonini tenglashtiramiz, yarim reaksiyalar oldidan koeffitsientlarni o'rnatamiz.

Biz oksidlanish jarayoni va qaytarilish jarayonini imzolaymiz.

Koeffitsientlarni hisobga olgan holda umumiy ionli tenglamani yozamiz.

Biz koeffitsientlarni ionli tenglamadan molekulyar tenglamaga o'tkazamiz va shunga o'xshashlarni keltiramiz (reaksiyaning chap tomoni = o'ng tomoni)

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

Faraday qonuniga ko'ra: m = EIt/96,500, Q = It, Cl (iste'mol qilinadigan elektr energiyasi)

bu yerda m - elektrodda oksidlangan yoki qaytarilgan moddaning massasi; E - moddaning ekvivalent massasi; I - oqim kuchi, A; t – elektrolizning davomiyligi, s. Ve N 2 = 11,2 l, Ve O 2 = 5,6 l

Elektrokimyoda katod va anodik jarayonlarni eslab qolish uchun quyidagi mnemonik qoida mavjud:

Anodda anionlar oksidlanadi.

Katodda kationlar kamayadi.

Birinchi qatorda barcha so'zlar unli bilan, ikkinchisida - undosh bilan boshlanadi.

Yoki oddiyroq:

CAThode - CATIONS (katoddagi ionlar)

ANod - ANionlar (anoddagi ionlar)

Ko'rsatmalar

Ion tenglamalarini boshlashdan oldin, ba'zi qoidalarni tushunishingiz kerak. Suvda erimaydigan, gazsimon va yomon ajraladigan moddalar (masalan, suv) ionlarga parchalanmaydi, bu ularni molekulyar shaklda yozishni anglatadi. Bunga H2S, H2CO3, H2SO3, NH4OH kabi kuchsiz elektrolitlar ham kiradi. Aralashmalarning eruvchanligini eruvchanlik jadvalidan aniqlash mumkin, bu nazoratning barcha turlari uchun tasdiqlangan mos yozuvlar materialidir. U erda kationlar va anionlarga xos bo'lgan barcha zaryadlar ham ko'rsatilgan. Vazifani to'liq bajarish uchun siz molekulyar, to'liq va ionli qisqartirilgan tenglamalarni yozishingiz kerak.

Misol No 1. sulfat kislota va kaliy gidroksidi o'rtasidagi neytrallanish reaktsiyasi, uni ED (elektrolitik dissotsiatsiya nazariyasi) nuqtai nazaridan ko'rib chiqing. Birinchidan, reaksiya tenglamasini molekulyar shaklda yozing va .H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O Olingan moddalarni eruvchanligi va dissotsiatsiyasini tahlil qiling. Barcha birikmalar suvda eriydi, ya'ni ular ionlardir. Faqatgina istisno - bu ionlarga parchalanmaydigan va shuning uchun molekulyar shaklda qoladigan suvdir, to'liq ion tenglamasini yozing, chap va o'ng tomonda bir xil ionlarni toping va . Bir xil ionlarni bekor qilish uchun ularni kesib tashlang.2H+ +SO4 2- +2K+ +2OH- = 2K+ +SO4 2- + 2H2ONatijada ionli qisqartma tenglama hosil boʻladi:2H+ +2OH- = 2H2O Ikkilik koʻrinishdagi koeffitsientlarni ham qisqartirish mumkin: H+ +OH- = H2O

Misol No 2. Mis xlorid va natriy gidroksid o'rtasidagi almashinish reaksiyasini yozing, uni TED nuqtai nazaridan ko'rib chiqing. Reaksiya tenglamasini molekulyar shaklda yozing va koeffitsientlarni belgilang. Natijada, hosil bo'lgan mis gidroksidi ko'k rangli cho'kma hosil qildi. CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH) 2↓ + 2NaCl Barcha moddalarni suvda eruvchanligi uchun tahlil qiling - mis gidroksiddan boshqa hamma narsa eriydi, u ionlarga ajralmaydi. Toʻliq ionli tenglamani yozing, bir xil ionlarning tagini chizing va qisqartiring: Cu2+ +2Cl- + 2Na+ +2OH- = Cu(OH) 2↓+2Na+ +2Cl- ionli qisqartirilgan tenglama qoladi: Cu2+ +2OH- = Cu(OH) 2↓

Misol No 3. Natriy karbonat va xlorid kislota o'rtasidagi almashinuv reaktsiyasini yozing, uni TED nuqtai nazaridan ko'rib chiqing. Reaksiya tenglamasini molekulyar shaklda yozing va koeffitsientlarni belgilang. Reaktsiya natijasida natriy xlorid hosil bo'ladi va chiqariladi gazsimon modda CO2 (karbonat angidrid yoki karbon monoksit (IV)). U oksid va suvga ajraladigan kuchsiz karbonat kislotasining parchalanishi natijasida hosil bo'ladi. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2+H2OBarcha moddalarni suvda eruvchanligi va dissotsiatsiyasiga qarab tahlil qiling. Karbonat angidrid tizimni gazsimon birikma sifatida tark etadi, suv yomon ajraladigan moddadir. Boshqa barcha moddalar ionlarga parchalanadi. To'liq ionli tenglamani yozing, bir xil ionlarning tagini chizing va qisqartiring: 2Na+ +CO3 2- +2H+ +2Cl- =2Na+ +2Cl- +CO2+H2O Ionli qisqartirilgan tenglama qoladi: CO3 2- +2H+ =CO2+H2O