- •Федеральное агентство по образованию Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
- •Волгоград 2010
- •Введение
- •Правила по технике безопасности
- •Лабораторная работа «комплексные соединения»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о комплексных соединениях
- •1.2. Природа химической связи в комплексных соединениях
- •1.3. Устойчивость комплексного иона
- •1.4. Номенклатура комплексных соединений
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «скорость химических реакций»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Скорость гомогенных и гетерогенных реакций
- •1.2. Зависимость скорости химической реакции от концентрации
- •1.3. Зависимость скорости реакции от температуры
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «катализ»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о катализе
- •1.2. Гомогенный катализ
- •1.2. Гетерогенный катализ
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «химическое равновесие»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Обратимые и необратимые реакции
- •1.2. Химическое равновесие и вывод константы равновесия
- •1.3. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «ионообменные реакции»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Электролитическая диссоциация; сильные и слабые электролиты
- •1.2. Принципы протекания ионообменных реакций
- •1. 3. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольное задание
- •1.2. Влияние одноименных ионов на растворимость и солевой эффект
- •1.3. Растворимость осаждаемого соединения и образование осадков
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа «водородный показатель. Гидролиз солей»
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •1.2. Гидролиз солей
- •1.2. Степень гидролиза и константа гидролиза
- •1. 4. Примеры решения задач
- •2. Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Дополнительная
- •400074, Волгоград, ул. Академическая, 1
1.2. Принципы протекания ионообменных реакций
Реакции в растворах электролитов, при которых составные части (ионы) одного вещества обмениваются с составными частями другого и при которых не происходит изменения зарядов ионов, входящих в соединения, называют ионообменными реакциями.
С точки зрения теории электролитической диссоциации, в водных растворах протекают реакции не между самими электролитами, а между образованными ими ионами. При взаимодействии между ионами в растворах электролитов возможны следующие случаи:
1) образующиеся вещества — сильные электролиты, хорошо растворимые в воде и полностью диссоциирующие на ионы; в таком случае реакция не протекает;
2) одно из образующихся веществ – осадок, газ, слабый электролит (растворимый в воде) или комплексный ион, в таком случае реакция происходит.
При протекании реакции в растворе будет уменьшаться концентрация тех ионов, которые связываются между собой в малорастворимые или слабодиссоциирующие соединения.
Возможность протекания ионообменных реакций определяется правилом:
Реакции обмена в растворах электролитов протекают практически необратимо и до конца в тех случаях, когда в качестве продукта получаются осадки (малорастворимые вещества), газы (или легколетучие вещества), слабые электролиты (малодиссоциирующие соединения) и комплексные ионы (также малодиссоциирующие).
Соответственно, ионообменные реакции можно свести к четырём типам: реакции, идущие с образованием:
– осадков,
– газов,
– слабых электролитов;
– комплексных ионов (комплексных соединений).
Для каждого из случаев приведем примеры:
1. Образование осадков
AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3;
Ag+ + NO3– + Na+ + Cl– = AgCl↓ + Na+ + NO3–;
Ag+ + Cl– = AgCl↓.
2. Образование газов
Na2S + H2SO4 = Na2SO4 + H2S;
2Na+ + S2– + 2H+ + SO42– = 2Na+ + SO42– + H2S↑;
2H+ + S2– = H2S↑.
3. Образование слабых электролитов:
а) воды
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Na+ + OH– + H+ + Cl– = Na+ + Cl– + H2O;
H+ + OH– = H2O
б) слабого основания
NH4Cl + KOH = NH4OH + KCl;
NH4+ + Cl– + K+ + OH– = NH4OH + K+ + Cl–-;
NH4+ + OH– = NH4OH
в) слабой кислоты
2СH3COONa + H2SO4 = 2CH3COOH + 2Na2SO4
2CH3COO– + 2Na+ +2H+ + SO42– = 2CH3COOH + 2Na+ + SO42–
2CH3COO– + H+ = CH3COOH
г) комплексного иона
HgI2 + 2KI = K2[HgI4]
HgI2 + 2K+ + I– = 2K+ = [HgI4]2–
HgI2 + I– = [HgI4]2–
Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одного из указанных видов соединений, то это означает, что химического взаимодействия не происходит. Тогда имеют место реакции, которые протекают одновременно в противоположных направлениях, т.е. обратимые, а система находится в состоянии химического равновесия.
При составлении ионообменных реакций, следует пользоваться Таблицей растворимости (см. табл. 4) оснований и солей в воде. При написании ионных и ионно-молекулярных уравнений малорастворимые (осадки, газы) и малодиссоциирующие соединения (слабые электролиты) записывают в виде молекул или комплексных ионов. Сильные электролиты, как полностью диссоциированные, записывают в диссоциированном виде.
1. 3. Примеры решения задач
Задание: написать молекулярное, ионно-молекулярное и краткое ионное уравнения реакции взаимодействия растворов хлористого бария и сернокислого натрия.
Разобьём решение задачи на этапы:
1. Запишем молекулярное уравнение реакции:
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl.
Таблица
Растворимость оснований и солей в воде
|
H+ |
Li+ |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
Ba2+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
Sr2+ |
Al3+ |
Cr3+ |
Fe2+ |
Fe3+ |
Ni2+ |
Co2+ |
Mn2+ |
Zn2+ |
Ag+ |
Hg2+ |
Pb2+ |
Sn2+ |
Cu2+ | |
ОН– |
|
P |
P |
P |
P |
P |
M |
H |
M |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
— |
— |
H |
H |
H | |
F– |
Р |
М |
P |
P |
P |
M |
H |
H |
H |
M |
H |
H |
H |
P |
P |
P |
P |
P |
— |
H |
P |
P | |
Сl– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
H |
P |
M |
P |
P | |
Вr– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
H |
M |
M |
P |
P | |
I– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
? |
P |
? |
P |
P |
P |
P |
H |
H |
H |
M |
P | |
S2– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
— |
— |
— |
H |
— |
— |
H |
— |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H | |
HS– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
? |
? |
? |
? |
? |
H |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? | |
SO32– |
Р↑ |
Р |
P |
P |
P |
H |
H |
M |
H |
? |
— |
H |
? |
H |
H |
? |
M |
H |
H |
H |
? |
? | |
HSO32– |
Р |
? |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? | |
SO42– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
H |
M |
P |
H |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
Р |
M |
— |
H |
P |
P | |
HSO42– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
? |
? |
? |
— |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
H |
? |
? | |
NO3– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
— |
P | |
NO2– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
Р |
P |
P |
? |
? |
? |
? |
P |
M |
? |
? |
M |
? |
? |
? |
? | |
PO43– |
Р |
Н |
P |
P |
— |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H |
H | |
HPO42– |
Р |
? |
P |
P |
P |
H |
H |
M |
H |
? |
? |
H |
? |
? |
? |
H |
? |
? |
? |
M |
H |
? | |
H2PO4– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
? |
? |
P |
? |
? |
? |
P |
P |
P |
? |
— |
? |
? | |
CO32– |
Р↑ |
Р |
P |
P |
P |
H |
H |
H |
H |
? |
? |
H |
? |
H |
H |
H |
H |
H |
? |
H |
? |
H | |
HCO3– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
? |
? |
P |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
? |
P |
? |
? | |
CH3COO– |
Р |
Р |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
— |
P |
P |
— |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
P |
— |
P | |
SiO32– |
Н |
Н |
P |
P |
? |
H |
H |
H |
H |
? |
? |
H |
? |
? |
? |
H |
H |
? |
? |
H |
? |
? | |
Р –растворяется (> 1 г в 100 г H2O) |
М — мало растворяется (от 0,1 г до 1 г в 100 г H2O) | ||||||||||||||||||||||
“— “ — разлагается водой или не существует |
Н — не растворяется (< 0,1 г в 100 г H2O) | ||||||||||||||||||||||
“↑ “ — разлагается с выделением газа |
“?“ — нет достоверных сведений о существовании соединения |
2. Переписываем это уравнение, изобразив хорошо диссоциирующие вещества в виде ионов, а вещества, уходящие из сферы реакции — в виде молекул:
Ba2+ + 2Cl– + 2Na+ + SO42– = BaSO4↓ + 2Na+ + 2Cl–
Это ионно-молекулярное уравнение реакции (также его называют ионным уравнением).
3. Исключаем из обеих частей равенства одинаковые ионы, т.е. не участвующие в реакции:
Ba2+
+ 2Cl–
+ 2Na+
+ SO42–=
BaSO4↓
+ 2Na+
+ 2Cl–
4. Записываем краткое ионное уравнение реакции (также его называют сокращенным ионно-молекулярным уравнением) в окончательном виде:
Ba2+ + SO42– = BaSO4↓