Тема 1. Обменные реакции в растворах электролитов

Цель занятия. В ходе этого занятия вы узнаете, что такое электролиты, как проходят реакции в растворах электролитов, в каких случаях такие реакции протекают до конца, и как правильно проводить такие реакции в лаборатории.

 

Электролит – это вещество, которое в растворе (или в расплаве) подвергается электролитической диссоциации, иначе говоря, диссоциирует на ионы:

Таким образом в водном растворе электролит представляет собой не молекулы, а отдельные ионы, катионы и анионы, окружённые молекулами воды.

Реакции ионного обмена – это реакции в растворах электролитов, в ходе которых электролиты обмениваются составляющими их ионами. В результате такого взаимодействия обязательно должно происходить образование вещества, не диссоциирующего в водном растворе, в противном случае реакция не протекает до конца, то есть является обратимой. Таким веществом может быть нерастворимое соединение, газ или слабый электролит (например, вода).

Рассмотрим для примера реакцию взаимодействия в водном растворе двух солей, нитрата серебра и хлорида натрия:

В данном случае реакция протекает до конца потому, что один из продуктов нерастворим в воде, а поэтому при образовании выпадает в осадок. Реакции ионного обмена удобно изображать в сокращённой ионной форме, которая показывает, какие конкретно ионы вступают во взаимодействие в ходе реакции.

Для того, чтобы записать реакцию в ионной форме (или в ионном виде), необходимо все вещества, которые диссоциируют в растворе, записать в виде ионов, их составляющих.

В нашем примере нитрат серебра, хлорид натрия и нитрат натрия в воде растворимы и являются сильными электролитами, их можно записать в ионном виде, в то время как хлорид серебра в воде нерастворим, следовательно, он остаётся в молекулярном виде:

Такая запись называется полным ионным уравнением реакции. Можно заметить, что в полном ионном уравнении в реагентах и в продуктах присутствуют одинаковые частицы. Их можно сократить:

Полученная запись называется сокращённым ионным уравнением. Эта запись показывает, какие именно частицы взаимодействуют в ходе реакции ионного обмена. В данном случае это катион серебра и хлорид-анион. Не важно, растворы какой конкретно соли серебра и хлорида какого конкретно металла мы смешаем, в любом случае выпадет осадок хлорида серебра.

Для того, чтобы определить, является ли соль, основание или кислота растворимым в воде соединением, следует использовать таблицу растворимости.

Рассмотрим второй пример – реакцию взаимодействия гидроксида натрия и соляной кислоты:

Осадок не выпадает, однако в продуктах есть слабый электролит – вода. Таким образом, в ионной записи этого уравнения вода останется в недиссоциированном виде:

Сократив одинаковые ионы, получим сокращённую форму ионного уравнения:

В ходе взаимодействия между любыми кислотами и щелочами всегда образуется вода.

Рассмотрим третий пример – реакцию карбоната калия с серной кислотой:

Образующаяся в ходе взаимодействия слабая угольная кислота разлагается в момент получения на воду и углекислый газ. Оба продукта разложения в водном растворе не диссоциируют:

Попробуйте самостоятельно сформулировать, что означает полученное сокращённое ионное уравнение.

Газообразный продукт в реакции ионного обмена образуется в двух случаях:

  1. в реакции между солью и кислотой, в ходе которой образуется летучая, либо разлагающаяся с выделением газа слабая кислота;
  2. в реакции между сильным основанием и солью аммония, если растворы концентрированные или при нагревании, образуется газообразный аммиак.

Для того, чтобы реакцию можно было записать в ионном виде, совершенно необязательно, чтобы все реагенты диссоциировали в водном растворе.

Рассмотрим четвёртый пример, в котором одно из исходных соединений нерастворимо:

Согласно сокращённому ионному уравнению карбонат кальция растворяется в любой сильной кислоте с выделением углекислого газа.

Реакции ионного обмена возможны в ситуациях, когда один из реагентов нерастворим в воде.

 

Выполнение лабораторной работы «Обменные реакции в растворах электролитов» ориентировано на проведение типичных реакций ионного обмена: взаимодействие двух солей с выпадением осадка, взаимодействие кислоты с щёлочью с образованием воды и две реакции с выделением газа, между солью угольной кислоты и сильной кислотой и между солью аммония и щёлочью.

При выполнении лабораторной работы обратите внимание на скорости протекания реакций ионного обмена, на признаки, свидетельствующие о протекании химических реакций, на то, что для выделения аммиака из раствора требуется нагревание. Отметьте, каким образом в лабораторной работе предлагается различать выделяющиеся газы – оксид углерода(IV) и аммиак.

Выполните самостоятельно задания электронного образовательного ресурса Лабораторная работа «Обменные реакции в растворах электролитов».

Последнее изменение: Friday, 16 December 2016, 05:04