Реакции ионного обмена и условия их осуществления

Реакциями ионного обмена называют химические реакции, которые протекают между ионами без изменения степеней окисления элементов и приводят к обмену составных частей реагентов.

Уравнения обменных реакций записывают в молекулярной форме (с указанием формул всех реагирующих веществ со стехиометрическими коэффициентами); в полной ионной форме (с указанием всех существующих в растворе ионов) и в сокращённой ионной форме (с указанием только тех ионов, которые непосредственно взаимодействуют между собой). При написании уравнений реакций в ионной форме формулы малодиссоциирующих веществ (слабых электролитов) записывают в молекулярной форме.

Уравнения реакций обмена в водных растворах электролитов составляют так.

1. Записывают в левой части уравнения все формулы веществ, вступивших в реакцию, в молекулярной или ионной форме.
2. Руководствуясь знаниями физико-химических свойств реагентов и таблицами растворимости веществ, составляют формулы продуктов реакции.
3. Проверяют число атомов каждого элемента в обеих частях уравнения и определяют необходимые стехиометрические коэффициенты перед формулами.

Реакции ионного обмена в растворах электролитов протекают практически необратимо и до конца, если в качестве продуктов образуются осадки (малорастворимые вещества), газы (легколетучие вещества), слабые электролиты (малодиссоциированные соединения) и комплексные ионы.

Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одно из указанных видов соединений, химическое взаимодействие практически не происходит.

Уравнения обменных реакций можно записать в молекулярной форме, полной ионной форме, с указанием всех существующих в растворе ионов и в сокращённой ионной форме, которая, собственно, и выражает взаимодействие ионов. Следует отметить, что при написании уравнений реакций в ионной форме малодиссоциирующие вещества (слабые электролиты) записывают в молекулярной форме.

Пример 1. Реакция между нитратом свинца и сульфатом калия. В результате этой реакции образуется нерастворимый сульфат свинца и выделяется растворимый нитрат калия:

(молекулярная форма),

(полная ионно-молекулярная форма),

(сокращённая ионно-молекулярная форма).

Пример 2. Взаимодействие карбоната натрия с серной кислотой. При этом выделяется углекислый газ и вода, а в растворе остаются катионы натрия и сульфат-ионы:

(молекулярная форма),

(полная ионно-молекулярная форма),

(сокращённая ионно-молекулярная форма).

Пример 3. Реакция между азотной кислотой и едким калием. В результате данной реакции образуется малодиссоциированное соединение — вода и в растворе остаются катионы калия и нитрат-ионы:

(молекулярная форма),

(полная ионно-молекулярная форма),

(сокращённая ионно-молекулярная форма).

Тренировочные задания

1. Осадок образуется при взаимодействии водных растворов

1) NaBr и CaCl₂
2) Ba(NO₃)₂ и AlCl₃
3) Na₂CO₃ и HCl
4) LiCl и Na₃PO₄

2. Газ выделяется при взаимодействии водных растворов

1) KCl и BaCO₃
2) HCl и BaCO₃
3) BaCl₂ и Al₂(SO₄)₃
4) NaCl и Ca(NO₃)₂

3. Краткое ионное уравнение H⁺ + OH^– = H₂O описывает взаимодействие

1) гидроксида кальция и фосфорной кислоты
2) гидроксида лития и фосфорной кислоты
3) гидроксида натрия и бромоводородной кислоты
4) гидроксида алюминия и бромоводородной кислоты

4. Краткое ионное уравнение 3Ba²⁺ + 2PO₄^3– = Ba₃(PO₄)₂↓ описывает взаимодействие

1) карбоната бария и фосфорной кислоты
2) карбоната бария и фосфата натрия
3) хлорида бария и фосфорной кислоты
4) хлорида бария и фосфата натрия

5. Краткое ионное уравнение Ba²⁺ + SO₄^2– = BaSO₄↓ описывает взаимодействие

1) хлорида бария и сульфата натрия
2) хлорида бария и сернистой кислоты
3) гидроксида бария и сульфата натрия
4) гидроксида бария и серной кислоты

6. Краткое ионное уравнение Ag⁺ + Cl^– = AgCl↓ описывает взаимодействие

1) хлорида кальция и бромида серебра
2) фосфата серебра и соляной кислоты
3) карбоната серебра и хлорида натрия
4) нитрата серебра и хлорида калия

7. Краткое ионное уравнение H⁺ + OH^– = H₂O отвечает взаимодействию

1) азотной кислоты и гидроксида железа (III)
2) бромоводородной кислоты и гидроксида натрия
3) азотной кислоты и гидроксида меди
4) сернистой кислоты и гидроксида кальция

8. Краткое ионное уравнение 2Н⁺ + S^2– = Н₂S↑ отвечает взаимодействию

1) соляной кислоты и сульфида железа (II)
2) сернистой кислоты и сульфида калия
3) азотной кислоты и сульфида меди
4) азотной кислоты и сульфида натрия

9. Краткое ионное уравнение 2Н⁺+ CO₃^2– = CO₂↑ + H₂O отвечает взаимодействию

1) соляной кислоты и карбоната кальция
2) сернистой кислоты и карбоната бария
3) азотной кислоты и карбоната калия
4) серной кислоты и карбоната бария

10. Краткое ионное уравнение 2Н⁺+ CaCO₃ = Ca²⁺+ CO₂↑ + H₂O отвечает взаимодействию

1) соляной кислоты и карбоната кальция
2) сернистой кислоты и карбоната кальция
3) фосфорной кислоты и карбоната кальция
4) серной кислоты и карбоната кальция

11. Краткое ионное уравнение Al³⁺ + 3OH^– = Al(OH)₃↓ отвечает взаимодействию

1) сульфата алюминия и гидроксида кальция
2) сульфата алюминия и гидроксида бария
3) сульфата алюминия и гидроксида меди
4) сульфата алюминия и гидроксида натрия

12. Краткое и полное ионное уравнения совпадают для реакции

1) соляной кислоты и карбоната калия
2) уксусной кислоты и карбоната бария
3) уксусной кислоты и гидроксида калия
4) серной кислоты и гидроксида калия

13. Одновременно в растворе не могут существовать ионы

1) Ba²⁺, Fe²⁺, PO₄^3–, CO₃^2–
2) Ba²⁺, NO₃^–, Cl^–, K⁺
3) CH₃COO^–, Li⁺, Br^–, Al₃⁺
4) Mg²⁺, Br^–, K⁺, Cl^–

14. Одновременно в растворе могут существовать ионы

1) Ba²⁺, Fe²⁺, PO₄^3–, SO₄^2–
2) Ba²⁺, SO₄^2–, Ca²⁺, PO₄^3–
3) Na⁺, Ba²⁺, NO₃^–, Cl^–
4) Mg²⁺, Ca²⁺, SO₃^2–, CO₃^2–

15. Образование осадка происходит при взаимодействии водных растворов

1) Al(OH)₃ и H₂SO₄
2) Ba(OH)₂ и HNO₃
3) Ba(OH)₂ и Na₂SO₄
4) Ca(NO₃)₂ и KCl

16. Образование газа происходит при взаимодействии водных растворов

1) сульфата калия и хлорида бария
2) гидроксида алюминия и серной кислоты
3) хлорида кальция и карбоната натрия
4) соляной кислоты и карбоната натрия

17. С выпадением осадка протекает реакция ионного обмена между растворами

1) нитрата натрия и фторида калия
2) хлорида алюминия и избытка гидроксида калия
3) нитрата серебра и фторида натрия
4) нитрата магния и гидроксида калия

18. С выделением газа протекает реакция ионного обмена между растворами

1) карбоната калия и бромоводородной кислоты
2) сульфата натрия и гидроксидом калия
3) нитрата серебра и бромида цинка
4) нитрата алюминия и гидроксида бария

19. С выделением газа протекает реакция ионного обмена между растворами

1) гидроксида бария и азотной кислоты
2) сульфата алюминия и нитрата бария
3) нитрата серебра и йодида лития
4) азотной кислотой и карбоната аммония

20. С выделением воды протекает реакция ионного обмена между растворами

1) нитрата меди и хлорида железа
2) гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия
3) нитрата ртути и бромида лития
4) нитрата аммония и нитрита натрия

Ответы