Егэ ПО ХИМИИ ЗАДАНИЕ 30
пЛАН
- Что есть реакция ионного обмена? Определение Необходимое условие РИО. Правило Бертолле Особенности РИО. Суть необратимого процесса Правила (алгоритм) составления уравнений ионно-обменных реакций Примеры РИО с выделением газа и выпадением осадка Применение РИО
- Что есть реакция ионного обмена? Определение
- Необходимое условие РИО. Правило Бертолле
- Особенности РИО. Суть необратимого процесса
- Правила (алгоритм) составления уравнений ионно-обменных реакций
- Примеры РИО с выделением газа и выпадением осадка
- Применение РИО
Что есть реакция ионного обмена? Определение
Химическое взаимодействие ионов в электролитах называется реакцией ионного обмена (РИО).
Сущность РИО заключается в связывании ионов.
Напоминание. Электролиты – это водные растворы кислот, солей или оснований, в которых эти вещества распадаются (диссоциируют) на свободные заряженные ионы.
Необходимое условие РИО. Правило Бертолле
Главное условие необратимого протекания ионнообменной реакции между электролитами – образование осадка, газообразного вещества или малодиссоциирующего соединения (слабого электролита, в т.ч. воды).
Данное утверждение носит название правила Бертолле . Этот французский химик сформулировал его в 1803 г.
Следует помнить , что это правило справедливо при взаимодействии ненасыщенных растворов.
Особенности РИО. Суть необратимого процесса
В ходе ионообменной реакции не происходит перехода электронов и соответственно изменения степени окисления реагирующих частиц.
Ионообменный процесс может быть и обратимым, то есть реакция будет протекать в двух направлениях. Это происходит в случае, когда одно из исходных веществ - слабый электролит.
В соответствии с правилом Бертолле, например, азотная кислота реагирует с гидроокисью натрия. В результате образуются сильный электролит азотнокислого натрия и малодиссоциирующий электролит – вода.
HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O (1)
HNO 3, NaOH, NaNO 3 - будучи сильными электролитами в растворе находятся в виде ионов. А вода, H 2 O как слабый электролит фактически не распадается на ионы.
Более реально состояние реагентов в растворе демонстрирует запись в виде заряженных ионов:
H + + NO 3 - + Na + + OH - = Na + + NO 3 - + H 2 O (2)
В уравнении (2) видно, что ионы NO 3 - и Na + находятся в растворе и до и после реакции, т.е. в ней не участвуют. После сокращения в обеих частях уравнения одинаковых ионов получается короткая запись:
H + + OH - = H 2 O (3)
Эти уравнения получили названия:
(3) - сокращенное ионное уравнение,
(2) – полное ионное уравнение,
(1) – молекулярное уравнение реакции.
Вывод : уравнение в ионной форме отражает сущность процесса, показывает за счёт чего возможно его протекание.
Знать : в обратимых РИО не бывает сокращенной ионной формы уравнения.
Правила (алгоритм) составления уравнений ионно-обменных реакций
В обычных химических уравнениях разложение молекул на ионы не учитывается. Чтобы отразить сущность взаимодействия электролитических растворов, пользуются ионными уравнениями, которые составляются по определённым правилам.
- Для составления уравнения РИО следует проверить растворимость реагентов по таблице растворимости веществ.
2. Записать затем уравнение реакции в молекулярной форме и расставить коэффициенты. Не забывать , что в молекулах продуктов реакции сумма зарядов равняется нулю.
3. После этого оформить РИО в виде полного ионного уравнения с учётом результатов распада на ионы, как исходных, так и полученных веществ. Формулы растворимых соединений записать в виде ионов (в таблице растворимости они обозначены буквой «Р»). Молекулярные формулы применить для написания нерастворимых веществ. Иметь в виду: малорастворимые соединения («М») в левой части следует записывать в ионной форме, в правой – в молекулярной (считать их нерастворимыми). Для подсчёта суммарного коэффициента реакции произвести сложение всех коэффициентов в обеих частях уравнения.
4. Записать краткую форму ионного уравнения, сократив одинаковые ионы в левой и правой части. Коэффициенты сделать минимальными, суммы зарядов и слева, и справа должны быть одинаковыми. Аналогично п.3 сделать подсчёт суммарного коэффициента реакции.
Примеры РИО с выделением газа и выпадением осадка
Пример ионнообменной реакции с выделением углекислого газа и воды (реагенты соль и кислота):
- Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 ↑ + H 2 O - уравнение в молекулярной форме; 2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2- + CO 2 ↑ + H 2 O – уравнение в полной ионно-молекулярной форме; CO 3 2- + 2H + = CO 2 ↑ + H 2 O – уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме.
- Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 ↑ + H 2 O - уравнение в молекулярной форме;
- 2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2- + CO 2 ↑ + H 2 O – уравнение в полной ионно-молекулярной форме;
- CO 3 2- + 2H + = CO 2 ↑ + H 2 O – уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме.
Пример ионообменной реакции с образованием нерастворимого сернокислого свинца:
- Pb(NO 3 ) 2 + K 2 SO 4 = PbSO 4 + 2KNO 3 – уравнение в молекулярной форме; Pb 2+ + 2NO 3 - + 2K + + SO 4 2- = PbSO 4 ↓ + 2K + + 2NO 3 - - уравнение в полной ионно-молекулярной форме; Pb 2+ + SO 4 2- = PbSO 4 ↓ – уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме.
- Pb(NO 3 ) 2 + K 2 SO 4 = PbSO 4 + 2KNO 3 – уравнение в молекулярной форме;
- Pb 2+ + 2NO 3 - + 2K + + SO 4 2- = PbSO 4 ↓ + 2K + + 2NO 3 - - уравнение в полной ионно-молекулярной форме;
- Pb 2+ + SO 4 2- = PbSO 4 ↓ – уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме.
Применение РИО
Во многих отраслях индустрии, сельском хозяйстве, в решении проблем экологии используются реакции ионного обмена. Несколько примеров применения РИО.
- Для обессоливания (деминерализации) воды с помощью катионитных и анионитных колонок. Катиониты поглощают ионы Ca 2+ , Mg 2+ , заменяя их на ионы H + . На анионите группа OH - заменяется анионами Cl - . В итоге получается почти дистиллированная вода.
- Для опреснения воды в космических кораблях и морских судах.
- Для обеспечения ионного обмена в почвах , что помогает улучшению их агротехнических свойств.
- Для извлечения ценных примесей (уран, золото, серебро).
- Для удаления ионов тяжелых металлов при очистке промышленных сточных вод.
В заключении интересный факт: домашние хозяйки, сами того не зная, используют правило Бертолле, когда применяют реакцию ионного обмена между столовым уксусом и пищевой содой. Выделяющийся при этом газ способствует «поднятию» теста.
Примечание важное для сдачи ЕГЭ по химии
Чтобы реакции ионного обмена протекали, необходимо, чтобы выполнялись не только условия: образование осадка, газа или воды, но и вещества –реагенты должны быть растворимыми.
Например:
CuS + Fe(NO 3 ) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3 ) 2
- реакция не идет, потому что FeS – нерастворим, а так же нерастворимой солью является соль – реагент сульфид меди - (CuS).
- реакция не идет, потому что FeS – нерастворим, а так же нерастворимой солью является соль – реагент сульфид меди - (CuS).
Na 2 CO 3 + CaCl 2 = CaCO 3 ↓+ 2NaCl
- реакция протекает, так как карбонат кальция нерастворим и соли – реагенты являются растворимыми.
- реакция протекает, так как карбонат кальция нерастворим и соли – реагенты являются растворимыми.
Cu(OH) 2 + Na 2 S – не протекает,
- Чтобы соль с основанием реагировали, необходима растворимость их обоих. Cu(OH) 2 - нерастворим, хотя потенциальный продукт CuS был бы осадком. В одной системе 2-х осадков не бывает.
- Чтобы соль с основанием реагировали, необходима растворимость их обоих.
- Cu(OH) 2 - нерастворим, хотя потенциальный продукт CuS был бы осадком. В одной системе 2-х осадков не бывает.
2NaOH + Cu(NO 3 ) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3
- реакция протекает, так оба исходных вещества растворимы и дают осадок Cu(OH) 2 : Это требование не распространяется на растворимость исходных веществ дальше реакций соль1+ соль2 и соль + основание. Все растворимые кислоты реагируют со всеми карбонатами, в том числе нерастворимыми.
- реакция протекает, так оба исходных вещества растворимы и дают осадок Cu(OH) 2 :
- Это требование не распространяется на растворимость исходных веществ дальше реакций соль1+ соль2 и соль + основание.
- Все растворимые кислоты реагируют со всеми карбонатами, в том числе нерастворимыми.
Вывод:
Соль1+ соль2 — реакция идет если исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок
Соль + гидроксид металла – реакция идет, если в исходные вещества растворимы и в продуктах есть садок или гидроксид аммония.
Задания для подготовки к егэ
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения этой реакции с участием выбранных веществ. Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: перманганат калия, гидрокарбонат калия, сульфит натрия, сульфат бария, гидроксид калия. Допустимо использование водных растворов веществ.
Задания для подготовки к егэ
Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна реакция ионного обмена, не приводящая к выделению газа. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения этой реакции с участием выбранных веществ. Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: серная кислота, сероводород, карбонат натрия, вода, марганцовая кислота. Допустимо использование водных растворов веществ.
Домашняя работа
Вариант № 5511399
Ссылка - https:// chem-ege.sdamgia.ru/test?id=5511399