5. Составление молекулярных и ионно-молекулярных уравнений реакций обмена

Реакции обмена ионов, в которых не происходит изменения степеней окисления, протекают в сторону наиболее прочного связывания ионов в слабые электролиты, труднорастворимые или газообразные вещества. В молекулярных уравнениях все вещества условно представлены в виде молекул, что не отражает истинного состояния вещества в растворе. В ионно-молекулярных уравнениях вещества, участвующие в реакции, представляются в той форме, в которой они находятся в растворе: сильные растворимые электролиты – в виде ионов, слабые электролиты, газы или осадки – в виде молекул. При составлении ионно-молекулярных уравнений ионы, не изменяющиеся в реакции, не записывают в конечном уравнении.

Примеры решения задач

Пример. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в водном растворе веществ:

1) НС1 и NaOH; 2) H₂S и КОН; 3) Ni(OH)₂ и HNO₃; 4) Cu(OH)₂ и H₂S; 5) CuCO₃ и НС1.

Решение. 1) Молекулярное уравнение

НС1 + NaOH = Н₂O + NaCl

НС1, NaOH, NaCl – сильные растворимые электролиты, поэтому их записывают в виде ионов; слабый электролит Н₂O записывают в виде молекулы:

Н⁺ + Сl^- + Na⁺ + ОН^- = Н₂O + Na⁺ + Сl^-

Это уравнение содержит одинаковые ионы в левой и правой частях и является вспомогательным. Его записывать не обязательно, в дальнейшем оно будет опущено. Ионно-молекулярное уравнение

Н⁺ + ОН^- = Н₂O

отражает суть процесса нейтрализации сильной кислоты и сильного основания и соответствует другим подобным молекулярным уравнениям, например:

H₂SO₄ + 2 KOH = 2 Н₂O+ K₂SO₄; 2HNO₃ + Ва(ОН)₂ = 2 Н₂O + Ва(NО₃)₂ и др.

2) При избытке КОН

H₂S + 2КОН = 2Н₂O + K₂S

Слабые электролиты – H₂S и Н₂O, причем более слабым из них является вода, поэтому реакция протекает в сторону ее образования. Ионно молеку-лярное уравнение:

H₂S + 2OH^- = 2Н₂O + S^2-

При недостатке КОН образуется кислая соль KHS:

H₂S + КОН = Н₂O + KHS

Кислая соль является сильным электролитом и диссоциирует нацело:

KHS = К⁺ + HS^-

С учетом этого

H₂S + ОН^- = Н₂O + HS^-

3. Молекулярное уравнение

Ni(OH)₂ + 2HNO₃ = 2H₂O + Ni(NO₃)₂

Ni(OH)₂ – труднорастворимое соединение. Реакция возможна, так как гидроксид-ионы ОН^- прочней связаны в молекуле слабого электролита Н₂O, чем в осадке Ni(OH)₂. Ионно-молекулярное уравнение

Ni(ОН)₂ + 2Н⁺ = 2Н₂O + Ni²⁺

соответствует и другим молекулярным уравнениям растворения Ni(OH)₂ в сильных кислотах. Например,

Ni(OH)₂ + H₂SO₄ = 2H₂O + NiS0₄ и др.

4) Молекулярное уравнение

Сu(ОН)₂ + H₂S = CuS + 2Н₂O

В этой реакции ни одно из веществ практически не диссоцирует на ионы: H₂S и Н₂O – слабые электролиты, Сu(ОН)₂ и CuS – труднорастворимые соединения. Реакция протекает в сторону наиболее сильного связывания ионов (CuS менее растворим, чем Си(ОН)₂; Н₂O более слабый электролит, чем H₂S). Ионно-молекулярное уравнение имеет ту же форму записи, что и молекулярное.

5) Молекулярное уравнение

CuCO₃ + 2HC1 = СuС1₂ + Н₂O + СO₂

(Слабая угольная кислота Н₂СO₃, которая должна образоваться в результате ионно- го обмена, при значительных концентрациях разлагается на Н₂O и СO₂.) Учитывая, что CuCO₃ – труднорастворимое соединение, Н₂O – слабый электролит, а СO₂ – газ, получаем ионно-молекулярное уравнение:

CuCO₃ + 2 Н⁺ = Сu²⁺ + Н₂O + СO₂