Тема: Химическая связь. Электролитическая диссоциация

Урок: Составление уравнений реакций ионного обмена

Составим уравнение реакции между гидроксидом железа (III) и азотной кислотой.

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

(Гидроксид железа (III) является нерастворимым снованием, поэтому не подвергается . Вода - малодиссоциируемое вещество, на ионы в растворе практически недиссоциировано.)

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

Зачеркнем одинаковое количество нитрат-анионов слева и справа, запишем сокращенное ионное уравнение:

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

Данная реакция протекает до конца, т.к. образуется малодиссоциируемое вещество - вода.

Составим уравнение реакции между карбонатом натрия и нитратом магния.

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

Запишем данное уравнение в ионной форме:

(Карбонат магния является нерастворимым в воде веществом, следовательно, на ионы не распадается.)

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

Зачеркнем одинаковое количество нитрат-анионов и катионов натрия слева и справа, запишем сокращенное ионное уравнение:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Данная реакция протекает до конца, т.к. образуется осадок - карбонат магния.

Составим уравнение реакции между карбонатом натрия и азотной кислотой.

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

(Углекислый газ и вода - продукты разложения образующейся слабой угольной кислоты.)

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

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

Данная реакция протекает до конца, т.к. в результате нее выделяется газ и образуется вода.

Составим два молекулярных уравнения реакций, которым соответствует следующее сокращенное ионное уравнение: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Сокращенное ионное уравнение показывает сущность реакции ионного обмена. В данном случае можно сказать, что для получения карбоната кальция необходимо, чтобы в состав первого вещества входили катионы кальция, а в состав второго - карбонат-анионы. Составим молекулярные уравнения реакций, удовлетворяющих этому условию:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

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

1. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: АСТ: Астрель, 2007. (§17)

2. Оржековский П.А. Химия: 9-ый класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§9)

3. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.

4. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003.

Дополнительные веб-ресурсы

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме): ().

2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь»: ().

Домашнее задание

1. Отметьте в таблице знаком «плюс» пары веществ, между которыми возможны реакции ионного обмена, идущие до конца. Составьте уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

Реагирующие вещества	K 2 CO 3		AgNO 3	FeCl 3	HNO 3
CuCl 2

2. с. 67 №№ 10,13из учебника П.А. Оржековского «Химия: 9-ый класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013.

SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓

Алгоритм:

Подбираем к каждому иону противоион, пользуясь таблицей растворимости, чтобы получилась нейтральная молекула – сильный электролит.

1. Na 2 SO 4 + BaCl 2 → 2 NaCl + BaSO 4

2. BaI 2 + K 2 SO 4 → 2KI + BaSO 4

3. Ba(NO 33) 2 + (NH 4) 2 SO 4 → 2 NH 4 NO 3 + BaSO 4

Ионные полные уравнения:

1. 2 Na + + SO 4 2- + Ba 2- + 2 Cl‾ → 2 Na + + 2 Cl‾ + BaSO 4

2. Ba 2+ + 2 I‾ + 2 K + + SO 4 2- → 2 K + + 2 I‾ + BaSO 4

3. Ba 2+ + 2 NO 3 ‾ + 2 NH 4 + + SO 4 2- → 2 NH 4 + + 2 NO 3 ‾ + BaSO 4

Вывод: к одному краткому уравнению можно составить множество молекулярных уравнений.

ТЕМА 9. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Гидролиз солей – ионообменная реакция соли с водой, приводя-

от греч. «гидро» щая к образованию слабого электролита (либо

Вода, «лизис» - слабого основания, либо слабой кислоты) и изме-

разложение нению среды раствора.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия основания с

кислотой.

Сильное Слабое Сильная Слабая может быть образована

1. LiOH NH 4 OH или 1. Н 2 SO 4 все осталь- 1. Сильным основанием и

2. NaOH NH 3 · H 2 O 2. HNO 3 ные слабой кислотой.

3. KOH все осталь - 3. HCl 2. Слабым основанием и

4. RbOH ные 4. HBr сильной кислотой.

5. CsOH 5. HI 3. Слабым основанием и

6. FrOH 6. HClO 4 слабой кислотой.

7. Ca(OH) 2 4. Сильным основанием и

8. Sr(OH) 2 сильной кислотой.

9. Ва(ОН) 2

СОСТАВЛЕНИЕ ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫХ УРАВНЕНИЙ ГИДРОЛИЗА.

РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ: «ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ»

Задача № 1.

Составить ионно-молекулярные уравнения гидролиза соли Na 2 CO 3 .

Алгоритм Пример

1. Составить уравнение диссо-

циации соли на ионы. Na 2 CO 3 → 2Na + + CO 3 2- Na + →NaOН - сильное

2. Проанализировать, каким CO 3 2- →H 2 CO 3 - слабая

Основанием и какой кисло-

той образована соль. продукт

3. Сделать вывод, какой сла- гидролиза

бый электролит – продукт

гидролиза.

4. Написать уравнения гидроли-

I ступень.

А) составить краткое ионное I. а) CO 3 2- + H + │OH ‾ HCO 3 ‾ + OH ‾

уравнение, определить среду

раствора. pH>7, щелочная среда

Б) составить полное ионное б) 2Na + +CO 3 2- +HOH Na + +HCO 3 ‾ +Na + +OH ‾

уравнение, зная, что молеку-

ла – электронейтральная ча-

стица, подобрать к каждому

иону противоион.

В) составить молекулярное в) Na 2 CO 3 + HOH NaHCO 3 + NaOH

уравнение гидролиза.

Гидролиз протекает ступенчато, если слабое основание – многокислотное, а слабая кислота – многоосновная.

II ступень (см. алгоритм выше NaHCO 3 Na + + HCO 3 ‾

1, 2, 3, 4а, 4б, 4в). II. а) HCO 3 ‾ + HOH H 2 CO 3 + OH ‾

Б) Na + + HCO 3 ‾ H 2 CO 3 + Na + + OH ‾

В) NaHCO 3 + HOH H 2 CO 3 + NaOH

Вывод: соли, образованные сильными основаниями и слабыми кислотами подвергаются частичному гидролизу (по аниону), среда раствора щелочная (рН>7).

Задача № 2.

Составить ионно-молекулярные уравнения гидролиза соли ZnCl 2 .

ZnCl 2 → Zn 2+ + 2 Cl ‾ Zn 2+ → Zn(OH) 2 – слабое основание

Cl ‾ → HCl – сильная кислота

I. а) Zn 2+ + H + /OH ‾ ZnOH + + H + среда кислая, рН<7

Б) Zn 2+ + 2 Cl ‾ + HOH ZnOH + + Cl ‾ + H + + Cl ‾

В) ZnCl 2 + HOH ZnOHCl + HCl

II. а) ZnOH + + HOH Zn(OH) 2 + H +

Б) ZnOH + + Cl ‾ + HOH Zn(OH) 2 + H + + Cl ‾

В) ZnOHCl + HOH Zn(OH) 2 + HCl

Вывод: соли, образованные слабыми основаниями и сильными кислотами подвергаются частичному гидролизу (по катиону), среда раствора кислая.

Задача № 3.

Составить ионно-молекулярные уравнения гидролиза соли Al 2 S 3 .

Al 2 S 3 → 2 Al 3+ + 3 S 2- Al 3+ → Al(OH) 3 – слабое основание

S 2- → H 2 S – слабая кислота

а), б) 2 Al 3+ + 3 S 2- + 6 HOH → 2 Al(OH) 3 ↓ + 3 H 2 S

в) Al 2 S 3 + 6 H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 H 2S S

Вывод: соли, образованные слабыми основаниями и слабыми кислотами подвергаются полному (необратимому) гидролизу, среда раствора близка к нейтральной.

1 . Составляется молекулярное уравнение реакции . Формулы веществ записываются в соответствии с правилом валентности. Рассчитываются (если необходимо) коэффициенты в соответствии с законом сохранения массы веществ.

2 . Составляется полное ионно-молекулярное уравнение . В молекулярной форме следует записывать малорастворимые и газообразные вещества, а также слабые электролиты (табл. 4.4, 4.5). Все эти вещества или не образуют в растворах ионов, или образуют их очень мало. В видеионов записывают сильные кислоты и основания, а также растворимые соли. Эти электролиты существуют в растворе в виде ионов, но не молекул.

3 . Составляется сокращённое ионно-молекулярное уравнение . Ионы, которые в ходе реакции не изменяются, сокращаются. Полученное уравнение показывает суть реакции.

Таблица 4.5

Растворимость солей кислот и оснований в воде

Примечание. Р ─ растворимое вещество, М ─ малорастворимое,

Н ─ нерастворимое, «─» ─ разлагается водой

В качестве примера решим вопрос о том, в каком случае произойдет химическое взаимодействие: если к раствору хлорида кальция добавить раствор нитрата натрия или сульфата натрия? Ответ подтвердите, написав ионно-молекулярные реакции.

Запишем молекулярные уравнения предполагаемых реакций, указав растворимость всех участников реакции (Р – растворимое,Н – нерастворимое). Все растворимые соли являются сильными электролитами.

CaCl 2 + 2NaNO 3 → Ca(NO 3) 2 + 2NaCl; CaCl 2 + Na 2 SO 4 → CaSO 4 ↓ + 2NaCl.

Р Р Р Р Р Р Н Р

В соответствии с правилами написания ионно-молекулярных уравнений сильные, растворимые электролиты запишем в виде ионов, аслабые или нерастворимые – в виде молекул.

Ca 2+ + 2Cl ‾ + 2Na + + 2NO 3 ‾ → Ca 2+ + 2NO 3 ‾ + 2Na + + 2Cl‾;

Ca 2+ + 2Cl ‾ + 2Na + + SO 4 2‾ → CaSO 4 ↓ + 2Na + + 2Cl ‾ .

В первом случае все ионы сокращаются, а во втором – сокращенное ионно-молекулярное уравнение имеет вид: Ca 2+ + SO 4 2‾ → CaSO 4 ↓, т.е. в данном случае имеет место химическое взаимодействие с образованием малорастворимого вещества. Данная реакция является практически необратимой , т.к. в обратном направлении, т.е. в сторону растворения осадка, она протекает в очень незначительной степени (рис. 4.6).

Рассмотрим реакции, приводящие к образованию слабого электролита и газа (рис. 4.7).

NH 4 Cl + KOH → NH 4 OH + KCl,

NH 4 + + Cl¯ + K + + OH¯ → NH 4 OH + K + + Cl¯,

NH 4 + + OH¯ → NH 4 OH.

Na 2 CO 3 + 2 HCl → 2 NaCl + H 2 CO 3 (H 2 O + CO 2 ),

2 Na + + CO 3 2 ¯ + 2 H + + 2 Cl → 2 Na + + 2 Cl¯ + H 2 O + CO 2 ,

2 H + + CO 3 2 ¯ → H 2 O + CO 2 .

Рис. 4.6 – Практически необратимая реакция двойного обмена с образованием осадка

Рис. 4.7 – Практически необратимые реакции двойного обмена

с образованием слабого электролита и газа

Если малорастворимые или малодиссоциирующие вещества есть и среди исходных веществ и среди продуктов реакции, то ионно-молекулярное равновесие смещается в сторону менее диссоциирующего или менее растворимого электролита.

СН 3 СООН + NaOH ↔ CH 3 COONa + H 2 O,

СН 3 СООН + Na + + OH¯ ↔ СН 3 СОО¯ +Na + + H 2 O,

СН 3 СООН + OH¯ ↔ СН 3 СОО¯ + H 2 O.

слабая кислота слабый электролит

Константа диссоциации уксусной кислоты равна около 10 –5 , а воды около 10 –16 , т.е. вода является более слабым электролитом и равновесие смещено в сторону образования продуктов реакции.

На смещении ионно-молекулярного равновесия основано растворение малорастворимого гидроксида магния при добавлении порциями раствора хлорида аммония:

Mg(OH) 2 + 2 NH 4 Cl ↔ MgCl 2 + 2 NH 4 OH,

Mg(OH) 2 + 2 NH 4 + + 2 Cl¯ ↔ Mg 2+ + 2 Cl¯ + 2 NH 4 OH,

Mg(OH) 2 + 2 NH 4 + ↔ Mg 2+ + 2 NH 4 OH.

Введение дополнительных порций иона NH 4 + смещает равновесие в сторону продуктов реакции.