Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Підручники з Хімії / Хімія 9 клас / Березан Хімія 9 клас. 2017

.pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
16.02.2023
Размер:
13.98 Mб
Скачать

3.Наведіть приклади сполук, водні розчини яких можуть мати рН = 13.

4.Досліджуючи персиковий сік універсальним індикатором, виявили: значення рН = 3. Охарактеризуйте кислотність цього соку.

5.У 0,1 л води розчинили 0,02 моль ферум(ІІІ) сульфату. Обчисліть сумарну кількість речовини катіонів і аніонів, якщо відбулась повна дисоціація солі.

6.Воду, яка залишилась після прання милом, дослідили лакмусом. Виявили зміну кольору індикатора на синє. Яке середовище в цьому розчині?

7.У свіжоприготовленому яблучному соці метиловий оранжевий змінив своє забарвлення на рожеве. Охарактеризуйте кислотність приготовленого соку.

§ 12. Йонно-молекулярні рівняння

Ознайомившись із матеріалом параграфа, ви:

дізнаєтесь, чим відрізняються йонно-молекулярні рівняння від молекулярних;

навчитесь складати йонно-молекулярні рівняння за молекулярними і навпаки;

дізнаєтесь, у яких випадках відбуваються реакції обміну між електролітами.

Складання йонно-молекулярних рівнянь

Урівнянні реакції, яка відбувається за участі електролітів, не відображено суті хімічного перетворення. Спробуймо з’ясувати, чому це так.

Урозчинах електролітів унаслідок дисоціації містяться йони: позитивно й негативно заряджені, а в рівняннях реакцій ми пишемо формули речовин. З’ясуймо, що

жвідбувається з йонами під час змішування розчинів електролітів, які взаємодіють. Розгляньмо реакцію, яка відбувається, якщо до розчину купрум(ІІ) сульфату

додати розчин натрій гідроксиду. Записуємо рівняння цієї реакції:

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4.

Розчин купрум(ІІ) сульфату містить йони Cu2+ і сульфат-іони SO2–4 , а розчин лугу — йони Na+ та гідроксид-іони ОН. Рівняння показує, що йони Cu2+ і ОНсполучились, утворивши нерозчинну у воді основу— купрум(ІІ) гідроксид, а йони

Na+ та SO2–4 залишилисьурозчинінезв’язаними,боNa2SO4 —сильнийелектроліт. Усе вищезазначене можна відобразити за допомогою рівняння, у якому замість формул електролітів записуємо формули йонів, на які вони продисоціювали, враховуючи індекси та коефіцієнти. Формули речовин, які не продисоціювали,

переписуємо без змін:

Cu2+ + SO2–4 + 2Na+ + 2OH= Cu(OH)2↓ + 2Na+2–+ SO2–4 .

В обох частинах одержаного рівняння є йони Na+ та SO4 , причому в однаковій кількості. Вилучивши їх, отримаємо компактне рівняння, яке передаватиме зміст хімічної взаємодії, що відбулася:

Cu2+ + 2OH= Cu(OH)2↓.

Таке рівняння називають йонно-молекулярним рівнянням.

61

Йонно-молекулярне рівняння — це рівняння, яке містить формули речовин і йонів та показує суть хімічної взаємодії речовин.

Так, йонно-молекулярне рівняння Cu2+ + 2OH= Cu(OH)2↓ показує, що під часхімічногоперетвореннявзаємодіялийониCu2+ таOH,утворившинерозчинну основу купрум(ІІ) гідроксид — Cu(OH)2.

Рекомендації щодо складання йонно-молекулярних рівнянь реакцій

1.Запишіть молекулярне хімічне рівняння; перевірте, чи правильно записано всі формули й дібрано коефіцієнти.

2.Користуючись таблицею розчинності, визначте, які реагенти і продукти реакції розчиняються у воді, а які — ні.

3.У вигляді йонів записують формули сильних електролітів:

сильних кислот: НNO3, HCl, H2SO4, HI;

сильних основ (лугів): КОН, NаОН, СsОН, Са(ОН)2, Ва(ОН)2;

розчинних у воді солей: КCl, Nа2SO4, K3PO4, BaCl2,Al2(SO4)3; Fe(NO3)3.

4.У вигляді повних формул записують формули:

води: H2O;

слабких кислот і кислот середньої сили: Н2S, Н2SO3, Н3РО4;

нерозчинних основ і амфотерних гідроксидів: Cu(OH)2; Mg(OH)2;Al(OH)3;

нерозчинних і малорозчинних солей: CuS;AgCl, BaSO4, CaCO3;

газуватих речовин: СО2, SO2, Н2, Н2S;

оксидів металічних і неметалічних елементів.

5.Знак ↓ ставлять біля формул нерозчинних і малорозчинних речовин, які випадають в осад, а знак ↑ — біля формул газуватих продуктів реакції.

6.У повному йонно-молекулярному рівнянні вилучають однакові йони в лівій і правій його частинах, якщо вони є. Їх кількість має бути однаковою. Якщо це не так, перевірте правильність добору коефіцієнтів.

7.Якщо в йонно-молекулярному рівнянні після вилучення однакових йонів усі коефіцієнти кратні, то їх ділять на відповідне число:

3Ва2+ + 3SO2–4 = 3ВаSO4↓;

Ва2+ +SO2–4 = ВаSO4↓.

Тепервиконаємозворотнідії:користуючисьйонно-молекулярнимрівнянням, складемо молекулярне рівняння.

Приклад.Скластимолекулярнерівняння,якевідповідаєйонно-молекулярному: Fe3+ + 3OH= Fe(OH)3↓.

Оскільки в лівій частині рівняння є лише йони, то це означає, що речовини, які використали для реакції, повністю дисоціюють у воді, тобто є сильними електролітами.

Користуючись таблицею розчинності, знайдемо кілька таких сполук: на перетині вертикального ряду Fe3+ і горизонтальних рядів має міститися літера «Р», а також на перетині горизонтального ряду OHі вертикальних рядів має міститися літера «Р».

62

З утворенням йонів Fe3+ у розчині дисоціюють: FeCl3, FeBr3, FeSO4, Fe2(SO4)3

або Fe(NO3)3.

З утворенням йонів ОНу розчині дисоціюють: КОН, NaOH, Ba(OH)2. ВиберемозподанихпереліківFeCl3 таКOHіскладемомолекулярнерівняння

їх взаємодії:

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KCl. Cкладемо йонно-молекулярне рівняння:

Fe3+ + 3Cl+ 3K+ + 3OH= Fe(OH)3↓ + 3K+ + 3Cl.

Вилучивши однакові йони в лівій і правій частинах рівняння, отримаємо: Fe3+ + 3OH= Fe(OH)3↓.

Використання іншої пари електролітів дасть аналогічний результат: Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4;

2Fe3+ + 3SO2–4 + 6Na+ + 6OH= 2Fe(OH)3↓ + 6Na+ + 3SO2–4 ; 2Fe3+ + 6OH= 2Fe(OH)3↓;

Fe3+ + 3OH= Fe(OH)3↓.

+

=

Розчин ферум(ІІІ) сульфату

Розчин натрій гідроксиду Осад ферум(ІІІ) гідроксиду

Рис. 12.1. Утворення осаду ферум(ІІІ) гідроксиду

Реакції обміну між електролітами в розчинах

Реакцією обміну можна вважати таку реакцію, серед продуктів якої є малорозчинна або нерозчинна сполука (утворює осад), виділяється газ чи утворюється слабкий електроліт, наприклад, вода. Отже, для з’ясування можливості перебігу реакцій потрібно встановити, чи йони розчину сполучаються один з одним і утворюють малорозчинні або нерозчинні речовини.

І. Розгляньмо реакцію обміну, що відбуватиметься з утворенням осаду. У пробірку з розчином ZnCl2 додамо такий самий об’єм розчину аргентум(І) нітрату. Спостерігаємо утворення білого сирнистого осаду. Складаємо молекулярне та йонно-молекулярне рівняння реакції:

ZnCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl↓ + Zn(NO3)2;

Zn2+ + 2Cl+ 2Ag+ + 2NO3 = 2AgCl↓ + Zn2+ + 2NO3.

У лівій і правій частинах рівняння є однакові йони Zn2+ та NO3 . Вилучаємо їх і отримуємо:

63

2Cl+ 2Ag+ = 2AgCl↓; Cl+Ag+ =AgCl↓.

+

=

Розчин аргентум(І) нітрату

Розчин цинк хлориду

Осад аргентум(І) хлориду

Рис. 12.2. Взаємодія розчину цинк хлориду з розчином аргентум(І) нітрату

Отже, випадання осаду є однією з умов перебігу реакцій обміну між розчинами електролітів.

ІІ. Розгляньмо реакцію обміну, що відбуватиметься з утворенням газу. Причиною появи газів у реакціях обміну є розклад нестійких кислот — карбонатної та сульфітної:

Н23 = СО2↑ + H2О;

Н23 = SО2↑ + H2О.

У пробірку, що містить 1–2 мл розчину калій карбонату, додамо такий самий об’єм хлоридної кислоти. Спостерігаємо бурхливе виділення бульбашок газу. Складаємо молекулярне та йонно-молекулярне рівняння реакції:

К23 + 2HCl = 2КCl + СО2↑ + H2О;

 

+ + CO2– + 2Н+ + 2Cl= 2К+ + 2Cl

+ СО

↑ + H

О;

3

 

2

2

 

 

CO32– + 2Н+ = СО2↑ + H2О.

 

 

Отже, виділення газу є однією з умов перебігу реакцій обміну між розчинами електролітів.

ІІІ. Розгляньмо реакцію йонного обміну, що відбувається з утворенням малодисоційованої речовини. У пробірку з 2 мл розчину натрій гідроксиду додамо кілька крапель фенолфталеїну. Розчин набув малинового забарвлення. Це свідчить про те, що середовище лужне, тобто містить йони ОН. По краплині додаємо в розчин розчин нітратної кислоти. Спостерігаємо поступове зникнення малинового забарвлення. Це свідчить, що йонів ОНу розчині вже немає, бо луг повністю прореагував з нітратною кислотою.

Складаємо молекулярне та йонно-молекулярне рівняння реакції:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2О;

Na+ + OH+ Н+ + NO3 = Na+ + NO3 + H2О;

OH+ Н+ = H2О.

64

Отже,утворенняводиякмалодисоційованоїречовиниєоднієюзумовперебігу реакцій обміну між розчинами електролітів.

озчин HNO3

озчиннол ал н

озчин

NaOH

озчин NaOH,

озчин NaNO3

за а л ний нол ал ном

 

Рис. 12.3. Взаємодія розчину натрій гідроксиду з розчином нітратної кислоти

ІV. Розгляньмо випадок, коли зливають розчини двох електролітів, але реакція не відбувається. Наприклад, якщо до розчину калій хлориду додати розчин

натрій нітрату, то ніяких зовнішніх змін у розчинах ми не побачимо. Складемо рівняння передбачуваної реакції між електролітами:

KCl + NaNO3 = КNO3 + NaCl.

Якщо формули електролітів подати у вигляді йонів, на які вони дисоціюють у воді, то побачимо, що ліва і права частини рівняння однакові:

К+ + Cl+ Na+ +NO3 ≠ К+ + NO3 + Na+ + Cl.

Отже, реакція між цими речовинами не відбувається.

Лабораторний дослід 4

Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються утворенням осаду.

У пробірку налийте приблизно 2 мл розчину магній сульфату й додайте такийсамийоб’ємрозчинубарійхлориду.Щоспостерігаєте?Складітьмолекулярне

та йонно-молекулярне рівняння.

Лабораторний дослід 5

Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються виділенням газу.

У пробірку налийте приблизно 1 мл розчину натрій карбонату й додайте такий самий об’єм розчину нітратної кислоти. Що спостерігаєте? Складіть молеку-

лярне та йонно-молекулярне рівняння.

Лабораторний дослід 6

Реакції обміну між електролітами у водних розчинах, що супроводжуються утворенням води.

65

У пробірку налийте приблизно 1 мл розчину калій гідроксиду, додайте кілька крапель фенолфталеїну. Що спостерігаєте? Потім краплинами додавайте розчин сульфатної кислоти, періодично перемішуючи суміш скляною паличкою. Що спостерігаєте? Поясніть зміну кольору вмісту пробірки після додавання сульфатної кислоти. Складіть молекулярне та йонно-молекулярне рівняння.

Підсумки

1.Йонно-молекулярні рівняння передають суть реакції, що відбувається між електролітами в розчині.

2.Під час складання йонно-молекулярних рівнянь у вигляді йонів записують лише формули сильних електролітів.

3.Виходячи зі скороченого йонно-молекулярного рівняння, можна скласти кілька варіантів молекулярних рівнянь.

4.Реакції обміну між електролітами в розчині відбуваються лише тоді, коли серед їх продуктів є малорозчинна або нерозчинна сполука, газ чи вода.

Контрольні запитання

1.Які рівняння називають йонно-молекулярними?

2.Формули яких речовин у йонно-молекулярних рівняннях записують у вигляді молекул?

3.Формули яких речовин у йонно-молекулярних рівняннях записують у вигляді йонів?

4.У яких випадках реакції йонного обміну не відбуваються?

5.Чому під час реакції йонного обміну кількість йонів у розчині зменшується?

6.Чому йони Са2+ та РO3–4 не можуть одночасно перебувати в розчині?

7.Які сполуки Купруму(ІІ) можна використати для складання молекулярних рівнянь, що відповідатимуть такому йонно-молекулярному рівнянню:

8.

 

Cu2+ + 2OH= Cu(OH)2↓?

 

Які йони не можуть одночасно міститись у розчині й чому:

 

а) Na+ i S2–;

б) K+ i Br;

в) Zn2+ i CO2–; г) Cu2+

i S2–?

9.

 

 

3

 

Укажіть йони, які можуть одночасно міститись у розчині:

 

а) Mg2+ iCO2–;

б) Fe3+ i OH;

в)Ag+ i РO3– ; г) Mg2+

i Cl.

 

3

 

4

 

Вправи та задачі

1. Складіть йонно-молекулярні рівняння реакцій, що відбуваються в розчині між такими електролітами:

а) ферум(ІІІ) сульфатом і барій гідроксидом; б) магній хлоридом і калій ортофосфатом;

66

в) барій гідроксидом і купрум(ІІ) нітратом; г) літій карбонатом і нітратною кислотою.

2. Чи можлива реакція у водному розчині між такими сполуками: а) магній хлоридом і калій гідроксидом; б) цинк сульфатом і натрій хлоридом; в) калій сульфідом і натрій нітратом;

г) купрум(ІІ) нітратом і барій гідроксидом? Відповідь аргументуйте.

3. Напишіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій, які відбу-

ваються, якщо змішати розчини:

 

 

 

 

 

а) K2CO3 i MgCl2;

 

б)AgNO3 i K3PO4;

в) Ва(ОН)2 i HNO3;

г)AlCl3 i AgNO3;

 

ґ) ZnSO4 i Ba(NO3)2;

д) Li2CO3 i H2SO4.

 

4. Складіть молекулярні рівняння реакцій, що відповідають таким йонно-

молекулярним рівнянням:

 

 

 

 

 

 

 

а) 3Zn2+ + 2РO43– = Zn3(PO4)2↓;

б)Al3+ + 3OH=Al(OH)3↓;

 

в) 2Ag+ + SO2–

=Ag

SO

↓;

г) CO2–

+ 2Н+ = СО

↑ + H

О;

3

2

 

3

 

3

2

2

 

ґ)Ag+ + Br=AgBr↓;

 

 

д) Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O.

5. Випишіть формули сполук, з якими взаємодіє у водному розчині калій

карбонат, і складіть відповідні молекулярні та йонно-молекулярні рівняння:

а) Zn3(PO4)2;

 

 

б) CaBr2;

в) Zn(NO3)2;

 

 

г) BaSO4;

 

 

ґ) NaBr;

д) Ba(NO3)2.

 

 

6. Доберіть пари електролітів, які взаємодіють у розчині з утворенням:

а) магній гідроксиду;

 

 

б) манган(ІІ) сульфіду;

 

 

в) барій ортофосфату;

 

 

г) хром(ІІІ) гідроксиду.

 

 

7.У воді,об’єм якої200мл,розчинили0,2молькалійортофосфату.Визначте:

а) масу йонів К+;

 

 

 

 

 

 

 

б) масову частку йонів К+ в отриманому розчині.

 

 

8. Складіть йонно-молекулярні рівняння таких реакцій:

 

 

а) CuCl2 +AgNO3 →;

 

 

б)Al(OH)3 + HNO3 →;

 

 

в) ZnCO3 + HNO3 →;

 

 

г) MgCO3 + НCl →;

 

 

ґ) Li2SO3 + HCl →;

 

 

 

д) Cu(OH)2 + H2SO4 →.

 

 

9. Яка з реакцій виражається йонно-молекулярним рівняннямOH+ Н+ = H2О:

а) Cu(ОН)2 + 2НСl = CuCl2 + 2H2O;

б) K2CO3 + 2HNO3 = 2KNO3 + CO2↑ + H2O; в) Mn(OH)2 + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O;

г) 2LiOH + Н2SO4 = Li2SO4 + 2H2O?

67

§ 13. Якісні реакції на деякі йони

Ознайомившись із матеріалом параграфа, ви:

дізнаєтесь, які реакції називають якісними;

навчитесь виявляти йони Cl, Br, I, SO2–4 , РO3–4 , CO2–3 в розчинах.

Складання йонно-молекулярних рівнянь

Серед реакцій обміну є низка реакцій, які дають змогу виявляти йони в розчинах.

Реакції, характерні для певних йонів, називають якісними.

Речовину, яку використовують для якісного виявлення того чи іншого йона, називають реактивом на цей йон.

Виявлення хлорид-, бромід- і йодид-іонів

Так, реактивом на йони Cl, Br, Iє одна й та сама речовина — розчинна сіль Аргентуму(І) — аргентум(І) нітратAgNO3.

Під час додавання розчину AgNO3 до налитих у різні пробірки розчинів калій хлориду КCl, калій броміду KBr і калій йодиду KI спостерігається утворення характерних осадів.

Складаємо відповідні молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій. У першій склянці випадає білий сирнистий осад, який не взаємодіє з кислотами:

КCl +AgNO3 =AgCl↓ + KNO3;

К+ + Cl+Ag+ + NO3 =AgCl↓ + К+ + NO3.

Вилучивши однакові йони в лівій та правій частинах рівняння, отримаємо: Cl+Ag+ =AgCl↓.

У другій склянці, де міститься розчин калій броміду, спостерігаємо також випадання осаду, але жовтуватого кольору:

КBr +AgNO3 =AgBr↓ + KNO3.

Аргентум(І) бромід також не взаємодіє з кислотами:

К+ + Br+Ag+ + NO3 =AgBr↓ + К+ +NO3.

Br+Ag+ =AgBr↓.

У третій склянці, де міститься розчин калій йодиду, також спостерігаємо випадання осаду, але характерного жовтого кольору:

КІ +AgNO3 =AgІ↓ + KNO3.

Аргентум йодид теж не взаємодіє з кислотами:

К+ + І+Ag+ + NO3 =AgІ↓ + К+ +NO3. І+Ag+ =AgІ↓.

Лабораторний дослід 7

Виявлення хлорид-іонів у розчині.

У першу пробірку налийте приблизно 2 мл розчину натрій хлориду, а в другу — стільки ж хлоридної кислоти. В обидві пробірки додайте по 2 краплі

68

розчину аргентум(І) нітрату. Що спостерігаєте? Чи потрібно додавати в пробірки кислоту, щоб переконатись, що осад не реагує з нею? Напишіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій.

Демонстраційні досліди

Виявлення бромідта йодид-іонів у розчині.

У першу пробірку налиймо приблизно 2 мл розчину калій броміду, а в другу — стільки ж калій йодиду. В обидві пробірки додаймо по 2 краплі розчину аргентум(І) нітрату. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярні та йонно-молеку- лярні рівняння реакцій.

Висновок. Для якісного виявлення хлорид-, бромідта йодид-іонів необхідно скористатись розчином аргентум(І) нітрату. У результаті його додавання утворюється нерозчинний у кислотах осад характерного кольору.

Виявлення сульфат-іонів

Для якісного виявлення сульфат-іонів у розчинах електролітів використовують розчинні солі Барію (наприклад, барій хлорид BaCl2 або барій нітрат Ba(NO3)2). Якщо до розчину калій сульфату K2SO4 долити розчин барій хлориду BaCl2, то утвориться білий осад:

К2SO4 + BaCl2 = ВаSO4↓ + 2КCl;

+ + SO2–4 + Вa2+ + 2Cl= ВаSO4↓ + 2K+ + 2Cl. SO2–4 + Вa2+ = ВаSO4↓.

Виявлення ортофосфат-іонів

Для якісного виявлення ортофосфат-іонів у розчинах електролітів використовують аргентум(І) нітратAgNO3. Якщо до розчину калій ортофосфату K3РO4 долити розчин аргентум(І) нітратуAgNO3, то утвориться жовтий осад:

К3РO4 + 3AgNO3 = Аg3РO4↓ + 3КNO3;

+ + РO3–

+ 3Ag+

+ 3NO

= Аg

РO

↓ + 3K+ + 3NO.

4

 

3

3

4

3

 

3Ag+ + РO43–= Аg3РO4↓.

озчин BaCl2

 

 

 

озчин AgNO3

озчин K2SO4

озчин K3PO4

 

о а BaSO4

о а Ag

PO

 

3

4

Рис. 13.1. Виявлення сульфат- і ортофосфат-іонів

69

Лабораторний дослід 8

Виявлення сульфат-іонів у розчині.

У першу пробірку налийте приблизно 2 мл розчину натрій сульфату, а в другу — стільки ж розбавленого розчину сульфатної кислоти. В обидві пробірки долийте по 2 мл розчину барій хлориду. Що спостерігаєте? Яка сполука випала в осад у кожній пробірці? Чи можна стверджувати, що осад не взаємодіє з кислотами, чи це потрібно довести експериментально? Напишіть молекулярні та йон- но-молекулярні рівняння реакцій.

Висновок. Для якісного виявлення сульфат-іонів необхідно використати розчин солі Барію. У результаті її додавання випадає білий осад, який не взаємодіє з кислотами.

Демонстраційний дослід

Виявлення ортофосфат-іонів у розчині.

У пробірку налийте приблизно 2 мл розчину натрій ортофосфату й додайте 2–3 краплі розчину аргентум(І) нітрату AgNO3. Що спостерігаєте? Напишіть молекулярне та йонно-молекулярне рівняння реакції.

Висновок. Для якісного виявлення ортофосфат-іонів у розчині необхідно використати розчин аргентум(І) нітрату AgNO3. У результаті його додавання випадає яскраво-жовтий осад, який не взаємодіє з в кислотами.

Виявлення карбонат-іонів

Дляякісноговиявленнякарбонатіввикористовуютьрозчиникислот.Якщодо розчину калій карбонату K2СO3 долити хлоридної кислоти, то почнеться бурхливе виділення безбарвного газу, який не має запаху:

К23 + 2HCl = 2КCl + СО2↑ + H2О;

+ + CO2–3 + 2Н+ + 2Cl= 2К+ + 2Cl+ СО2↑ + H2О;

CO2–3 + 2Н+ = СО2↑ + H2О.

Це карбон(ІV) оксид, або вуглекислий газ. Розпізнають його, пропускаючи через прозору вапняну воду (розчин Са(ОН)2), що зумовлює її помутніння через утворення білої каламуті: Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3↓ + H2О.

+

=

Розчин калій карбонату

Хлоридна кислота

2КCl + СО2↑ + H2О

Рис. 13.2. Виявлення карбонат-іонів у розчині

70