Ионные уравнения реакций
Сущность обменных реакций, протекающих в растворах, отражают ионные (ионно-молекулярные) уравнения реакций. Такие реакции в общем виде записываются в виде трех уравнений: а) молекулярного; б) полного ионного; в) сокращенного ионного. Например, при взаимодействии карбоната натрия с соляной кислотой все три уравнения выглядят так:
молекулярное
Na2CO3 + 2 HCl 2 NaCl + H2O + CO2,
полное ионное
2
Na+
+
+2 H+
+ 2 Cl–
2 Na+
+ 2 Cl–
+ H2O
+ CO2.
сокращенное ионное
2
H+
+
H2O
+ CO2.
В сокращенном ионном уравнении отсутствуют те ионы, которые до и после реакции остались неизменными.
При записи ионных уравнений принято придерживаться следующих правил.
Не записывают в виде ионов как в левой, так и в правой частях уравнения формулы:
а) слабых электролитов, т.е. веществ, которые в водных растворах лишь частично распадаются на ионы. К слабым электролитам относятся: вода, кислоты (H2CO3, H2SiO3, H2S, CH3COOH, H3PO4, H2SO3, HF, HNO2, HClO, HClO2, H2SO4(конц.)), основания, за исключением гидроксидов щелочных и щелочно-земельных металлов (NH4OH, Cu(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)2 и др.);
б) нерастворимых и малорастворимых в воде веществ, которые устанавливаются по таблице растворимости кислот, оснований и солей;
в) газов: СО2, SO2, NH3 и т.д.;
г) оксидов: Al2O3, CuO, FeO, P2O5 и т.д.;
д)
водородсодержащих остатков слабых
кислот:
,
,
,
НS–,
и т.д.;
е)
остатков слабых оснований, содержащих
гидроксогруппы: CuOH+,
MgOH+,
AlOH2+,
.
В виде ионов записывают формулы:
а) сильных кислот: HCl, HNO3, HBr, HI, HClO3, HClO4, HMnO4, H2SO4;
б) щелочей (гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов): LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2;
в) растворимых в воде солей: NaCl, K2SO4, Сu(NO3)2 и т.д. Формулы растворимых комплексных солей также представляют в виде ионов:
K[Al(OH)4] K+ + [Al(OH)4]– .
Экспериментальная часть Опыт 1. Получение и химические свойства оксидов
а) Получение основного оксида
В металлическую ложечку для сжигания положите немного стружки магния и нагрейте в пламени спиртовки до воспламенения магния.
Осторожно! Магний горит очень ярко. Напишите уравнение реакции. Отметьте цвет оксида. Сохраните полученный оксид для следующего опыта.
б) Взаимодействие основного оксида с водой
Полученный в предыдущем опыте оксид перенесите в пробирку и добавьте 1-2 мл воды и 2-3 капли фенолфталеина. Как изменилась окраска? Напишите уравнение реакции взаимодействия оксида магния с водой.
в) Получение кислотного оксида
Положите в пробирку кусочек мела или мрамора и прибавьте 1-2 мл раствора соляной кислоты. Что наблюдается? Получите углекислый газ в аппарате Киппа, в котором протекает аналогичная реакция соляной кислоты с мрамором. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионно-молекулярной формах. Сделайте заключение об устойчивости угольной кислоты.
г) Взаимодействие кислотного оксида с водой и основаниями
Пропустите ток углекислого газа из аппарата Киппа в пробирку с водой. Добавьте к содержимому пробирки 2-3 капли раствора индикатора метилового красного. Отметьте изменение окраски и объясните причину. Напишите уравнение реакции взаимодействия углекислого газа с водой.
Пропустите ток углекислого газа в пробирку со свежеприготовленной известковой водой (насыщенный раствор гидроксида кальция). С чем связано происходящее помутнение раствора? Какая соль при этом образуется? Продолжайте пропускать избыток углекислого газа через раствор до полного растворения выпавшего осадка. Какая соль образуется? Составьте уравнение реакций в молекулярной и ионно-молекулярной формах образования средней соли CaCO3 и взаимодействия средней соли с избытком угольной кислоты. Полученный раствор сохраните для опыта 4, в).
д) Свойства амфотерных оксидов
В две пробирки поместите по одному микрошпателю оксида цинка. В первую пробирку добавьте 10-15 капель 2 M раствора соляной кислоты, в другую – столько же концентрированного раствора щелочи. Осторожно встряхните содержимое пробирок до растворения осадков в обеих пробирках. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионно-молекулярной формах. Сделайте вывод о характере взятого оксида.