2.3. Ионные реакции двойного обмена
Водные растворы различных веществ взаимодействуют по различным механизмам (окислительно-восстановительному и т.д.), в частности, по кислотно-основному механизму эти реакции называют – ионными реакциями двойного обмена. Химическое взаимодействие в растворах электролитов возможно в том случае, если ионы одного электролита с ионами другого образуют малорастворимые соединения, газообразные вещества и слабые электролиты. Данные реакции протекают практически необратимо.
При составлении ионно-молекулярных уравнений реакций необходимо пользоваться табл. 2.1 и 2.2, также необходимо помнить следующее правило.
В молекулярной форме записывают оксиды, газообразные вещества, молекулы воды, слабые кислоты, слабые основания, малорастворимые и нерастворимые соли; в виде ионов – сильные кислоты и основания, хорошо растворимые соли.
Порядок составления уравнений реакций
Указываем заряды ионов исходных веществ. Записываем продукты взаимодействия указанных веществ с учетом зарядов ионов.
Расставляем стехиометрические коэффициенты в реакции, исходя из закона сохранения массы.
Определяем растворимость веществ и силу электролитов (слабый или сильный), пользуясь табл. 2.1 и табл. 2.2.
Используя вышеуказанные сведения, записываем полное молекулярно-ионное уравнение реакции.
Исключаем одинаковые ионы, которые находятся в правой и левой части полного молекулярно-ионного уравнения и записываем оставшиеся ионы и молекулы, то есть получаем краткое молекулярно-ионное уравнение реакции.
Задание 1. Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионно-молекулярные уравнения между указанными веществами:
а) ZnCl2 + LiOH; б) KOH + H2SO4; в) Na2CO3 + HCl; г) K2SO4 + Cu(NO3)2.
Решение.
Используя вышеуказанные правила, запишем молекулярные и молекулярно-ионное уравнение реакции для примеров а – г:
а) молекулярное уравнение
Zn2+Cl2 + 2Li+OH Zn2+(OH)2 + 2Li+Cl;
полное ионно-молекулярное уравнение
Zn2+ + 2Cl + 2Li+ + 2OH Zn(OH)2 + 2Li+ + 2Cl;
сокращенное ионно-молекулярное уравнение
Zn2+ + 2OH Zn(OH)2;
осадок
б) молекулярное уравнение
2K+OH + H2+SO42 К2+SO42 + 2H2+О2;
полное ионно-молекулярное уравнение
2K+ + 2OH + 2H+ + SO42 2К+ + SO42 + 2H2О;
сокращенное ионно-молекулярное уравнение
OH + H+ H2О;
слабый электролит
в) молекулярное уравнение
Н2О
Na2+CO32 + 2H+Cl 2Na+Cl + Н2+СО32 ;
СО2
полное ионно-молекулярное уравнение
2Na+ + CO32 + 2H+ + 2Cl 2Na+ + 2Cl + Н2О + СО2;
сокращенное ионно-молекулярное уравнение
CO32 + 2H+ Н2О + СО2;
газ
г) молекулярное уравнение
K2+SO42 + Cu2+(NO3)2 = Cu2+SO42 + 2K+NO3;
полное ионно-молекулярное уравнение
2K+ + SO42 + Cu2+ + 2NO3 = Cu2+ + SO42 + 2K+ + 2NO3.
Данная химическая реакция не протекает, так как в результате реакции образуются растворимые соли – сильные электролиты. При написании полного ионно-молекулярного уравнения мы видим, что образуются одинаковые ионы в правой и левой части уравнения, которые можно сократить.
Задание 3. Зная сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции:
Mg2+ + 2OH Mg(OH)2,
напишите уравнение реакции в молекулярном виде.
Решение.
1. В реакции участвуют два электролита. Один электролит образует ионы магния - Mg2+. Это может быть любая растворимая соль магния, например, MgСl2. Второй электролит при диссоциации дает ион OH. Это может быть любая щелочь, например, КОН.
2. Запишем молекулярное уравнение:
Mg2+Сl2 + 2К+ОН Mg2+(OH)2 + 2К+Сl.
3. Проверим правильность написанного уравнения, записав полное и сокращенное ионно-молекулярные уравнения:
Mg2+ + 2Сl + 2К+ + 2ОН Mg(OH)2 + 2К+ + 2Сl;
Mg2+ + 2OH Mg(OH)2.
Это уравнение соответствует условию.