Практическое занятие № 3. Решение экспериментальных задач по теме: «Реакция ионного обмена»

4

Учебная цель: совершенствовать навыки составления уравнений химических реакций, определять тип реакции, возможность протекания реакции ионного обмена.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Обучающийся должен знать:

- признаки реакций ионного обмена;

Обучающийся должен уметь:

- составлять уравнения химических реакций, определять тип реакции, возможность протекания реакции ионного обмена.

Задачи практического занятия:

1. Закрепить теоретические знания о химических реакциях.

2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

3. Выполнить практические задачи.

4. Ответить на вопросы для контроля.

Обеспеченность занятия:

1. Учебно-методическая литература:

• Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов.  М.: Академия, 2015.  256 с.

1. Справочная литература:

• Периодическая система химических элементов им. Д.И. Менделеева.

• Таблица растворимости.

1. Тетрадь для практических и контрольных работ.

2. Ручка.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практического занятия

Ионы  это заряженные атомы или группа атомов, которая в ходе химической реакции потеряла или приобрела электроны. Они составляют внешние слои атома и могут теряться из-за низкой силы притяжения ядра. Тогда результатом отсоединения электрона является положительный ион. Также если атом имеет сильный ядерный заряд и узкую электронную оболочку, ядро является акцептором дополнительных электронов. В результате этого образуется отрицательная ионная частица.

Атомы, присоединившие чужие электроны, превращаются в отрицательные ионы, или анионы. Атомы, отдавшие свои электроны, превращаются в положительные ионы, или катионы. Понятно, что между катионами и анионами возникают силы электростатического притяжения, которые и будут удерживать их друг около друга, осуществляя тем самым ионную химическую связь.

Вещества, растворы которых не проводят электрический ток, называют неэлектролитами.

Процесс распада вещества на ионы называют электролитической диссоциацией.

Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называют электролитами.

Кислоты  это электролиты, диссоциирующие на катионы водорода и анионы кислотного остатка:

НС1 = Н⁺ + С1^

СН₃СООН ⇄ Н⁺ + СН₃СОСl^

Основания  это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и анионы гидроксогрупп:

КОН = К⁺ + ОН^

NH₃H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH^

Соли  это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и анионы кислотного остатка:

ВаС1₂ = Ва²⁺ + 2С1^

Реакции, протекающие в растворах между электролитами, называются реакциями ионного обмена (реакции ионного обмена – это реакции между ионами, образовавшимися в результате диссоциации электролитов).

Реакции обмена в растворах электролитов протекают в направлении связывания ионов.

Для составления уравнений реакций ионного обмена необходимо помнить следующее:

1. Диссоциации не подвергаются: оксиды, газообразные вещества, вода, нерастворимые в воде соединения.

2. Реакция ионного обмена идет до конца, если образуется: газ, осадок, вода.

Если в растворах нет таких ионов, которые могут связываться между собой с образованием осадка, газа или воды, то реакция является обратимой, например, при взаимодействии растворов хлорида калия и нитрата натрия не происходит связывания ионов:

KCl + NaNO₃  KNO₃ + NaCl

или K⁺ + Cl^ + Na⁺ + NO₃ ^ - K⁺ + NO₃^ + Na⁺ + Cl^

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию

1. Что называется: а) ионами, б) катионами, в) анионами?

2. Какие ионы находятся в водных растворах: а) оснований,
   б) кислот, в) солей?

3. Дайте определение основаниям, кислотам и солям с точки зрения теории электролитической диссоциации?

Задания для практического занятия:

1. Решить предложенные задачи.

2. Правильно оформить их в тетрадь для практических и контрольных работ.

3. Ответить на вопросы для контроля.

4. Отчитаться о выполненной работе преподавателю.

Задание 1

Образец решения задания № 1

Написать молекулярные и ионные уравнения реакций, назвать тип реакции:

BaCl₂ + Н₂SО₄ 

Алгоритм решения

1) Записывают уравнение в молекулярном виде и расставляют коэффициенты:

BaCl₂ + Н₂SО₄  BaSO₄ + 2НCl

На этом шаге надо обратить внимание на 2 момента:

- составление формул продукта реакции только по валентности. Можно воспользоваться таблицей растворимости  заряд иона по модулю равен валентности иона.

- расстановка коэффициентов (число атомов одного и того же элемента справа и слева должно быть одинаково).

2) Записывают уравнение в ионном виде.

Для этого необходимо посмотреть в таблицу растворимости. Если вещество растворимо  его записывают в виде ионов (на пересечение которых смотрели, чтобы определить растворимо ли вещество). Если вещество нерастворимо  записывают в молекулярном виде:

Хлорид бария  растворим, значит записываем его в виде ионов бария и хлора. При этом необходимо помнить о коэффициентах и индексах. (например, BaCl₂ состоит из бария и 2-х хлоров, поэтому индекс «2» мы будем ставить перед анионами хлора):

Ва²⁺ + 2Сl^

Смотрим на растворимость серной кислоты  растворима, записываем в виде протонов водорода и сульфат-анионов (т.к. в серной кислоте 2 атома водорода, значит при её диссоциации образуется 2 протона):

Ва²⁺ + 2Сl^ + 2H⁺ + SO₄^2-

Далее переходим к продуктам реакции и снова смотрим, растворимы ли они. Сульфат бария  не растворим, значит его мы записываем в молекулярном виде:

Ва²⁺ + 2Сl^ + 2H⁺ + SO₄^2-  BaSO₄ 

Соляная кислота: растворима, записываем в виде ионов. Т.к. перед формулой стоит коэффициент «2»  мы ставим его и перед ионами:

Ва²⁺ + 2Сl^ + 2H⁺ + SO₄^2-  BaSO₄  + 2H⁺ + 2Cl^

Таким образом, появилась 2 строчка  уравнение в ионном виде.

3) Составляем уравнение в сокращённом ионном виде.

Для этого мы вычёркиваем те ионы, которые повторяются слева и справа (т.е. не участвуют в реакции):

Ва²⁺ + 2Сl^ + 2H⁺ + SO₄^2-  BaSO₄  + 2H⁺ + 2Cl^

Оставшиеся частицы переписываем. Это и будет сокращённым ионным уравнением.

Таким образом, мы видим, что в результате взаимодействия катионов бария с сульфат-анионами образуется нерастворимое в воде соединение  сульфат бария (осадок белого цвета):

Ва²⁺ + SO₄^2-  BaSO₄ 

Ответ:

BaCl₂ + Н₂SO₄  BaSO₄  + 2НCl

Ba²⁺ + 2Cl^- + 2Н⁺ + SO₄^2-  BaSO₄  + 2Н⁺ + 2Cl^

Ba²⁺ + SO₄^2-  BaSO₄ 

Тип реакции  реакция обмена с образованием нерастворимого соединения (сульфат бария BaSO₄).

Задание 2

Образец решения задания № 2

Напишите полные ионные и молекулярные уравнения реакций:

Zn²⁺ + 2OH^  Zn(OH)₂

Решение:

Мы имеем уравнение в сокращённом ионном виде:

Zn²⁺ + 2OH^  Zn(OH)₂

Далее задание выполняем в соответствии с заданием № 1, но от обратного.

1) Добавляем ионы, которые могу повторяться слева и справа (т.е. не участвовать в реакции):

Ва²⁺ + 2ОН^ + Zn⁺ +2NO₃^2-  Ba²⁺ + 2NO₃^ + Zn(OH)₂

На этом шаге надо обратить внимание на 3 момента:

- составление формул ионов, не участвующих в реакции только по валентности. Можно воспользоваться таблицей растворимости  заряд иона по модулю равен валентности иона.

- расстановка коэффициентов (число атомов одного и того же элемента справа и слева должно быть одинаково).

- в ходе реакции образуется нерастворимое соединение (либо газ, либо малодиссоциируемое соединение).

2) Записывают уравнение в молекулярном виде и расставляют коэффициенты:

Ba(OH)₂ + Zn(NO₃)₂  Ba(NO₃)₂ + Zn(OH)₂

Ответ: Zn²⁺ + 2OH^  Zn(OH)₂

Ва²⁺ + 2ОН^ + Zn⁺ +2NO₃^2-  Ba²⁺ + 2NO₃^ + Zn(OH)₂

Ba(OH)₂ + Zn(NO₃)₂  Ba(NO₃)₂ + Zn(OH)₂

Тип реакции  реакция обмена с образованием нерастворимого соединения (гидроксида цинка Zn(OH)₂).

Вопросы для контроля

1. Какие реакции называются реакциями ионного обмена? Назовите типы реакции ионного обмена.

2. Какая реакция называется гидролизом солей?

Форма контроля выполнения практического задания:

Выполненная работа представляется преподавателю в тетради для выполнения практических и контрольных работ по дисциплине «Химия».