Ионные реакции в растворах

Чтобы узнать, будет ли протекать та или иная реакция между сильными электролитами в водных растворах, необходимо помимо уравнения реакции в молекулярном виде уметь писать это же уравнение в полном ионном и сокращенном ионном виде.

Рассмотрим возможную реакцию взаимодействия водных растворов KNO₃ и NaCl. В молекулярном виде уравнение выглядит следующим образом:

KNO₃ + NaCl = KCl + NaNO₃.

Запишем это же уравнение реакции в ионном виде, учитывая, что все его участники – средние соли, а значит, в воде полностью диссоциируют на ионы:

K⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- = K⁺ + Cl^- + Na⁺ + NO₃^-.

После сокращения одинаковых ионов (сократятся все ионы) можно однозначно сделать вывод, что данная реакция в растворах идти не будет.

Таким образом, основными условиями протекания ионных реакций являются:

1. Образование в результате ионной реакции плохорастворимого вещества. Например, если в предыдущей реакции заменить KNO₃ на AgNO₃, получим:

AgNO₃ + NaCl = AgCl↓ + NaNO₃ – молекулярное уравнение реакции.

Поскольку AgCl – нерастворим в воде, то в ионном виде уравнение реакции можно записать следующим образом:

Ag⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- = AgCl↓ + Na⁺ + NO₃^- – полное ионное уравнение.

После сокращения получаем сокращенное ионное уравнение реакции:

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓.

2. Образование слабодиссоциирующего вещества. Например, при взаимодействии NaOH и HCl:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O.

Так как вода – очень слабый электролит, то она остается в виде молекул.

Na⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^- = Na⁺ + Cl^- + H₂O – полное ионное уравнение.

OH^- + H⁺ = H₂O – сокращенное ионное уравнение.

Из последнего уравнения видно, что любая реакция нейтрализации сильной кислоты сильным основанием сводится к образованию слабого электролита – молекул воды – путем взаимодействия ионов водорода и гидроксид-ионов.

3. Образование газообразных веществ. Например:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂↑ – молекулярное уравнение;

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + SO₄^2- = 2Na⁺ + SO₄^2- + H₂O + CO₂↑ - полное ионное уравнение;

CO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑ – сокращенное ионное уравнение.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Смещение ионного равновесия.

1.1. Налить в две пробирки по 1–2 мл раствора гидроксида аммония. Добавить 2 капли фенолфталеина. Затем в одну из пробирок микрошпателем внести немного кристаллического хлорида аммония. Объяснить изменение цвета.

1.2. Налить в две пробирки по 1–2 мл раствора уксусной кислоты и 1–2 капли индикатора метилового оранжевого. Затем в одну из пробирок добавить кристаллического ацетата натрия. Объяснить изменение окраски.

Опыт 2. Ионные реакции с образованием слабого электролита.

В пробирку с небольшим количеством кристаллического хлорида аммония прилить раствор гидроксида натрия. Определить выделяющийся газ по запаху.

Опыт 3. Ионные реакции с образованием осадков.

Налить в три пробирки по 1–2 мл раствора хлорида бария и добавить в одну из них несколько капель раствора сульфата натрия, в другую – раствор серной кислоты, в третью – раствор сульфата алюминия. Описать вид осадка и объяснить сущность протекающих реакций.

Все опыты проиллюстрировать уравнениями реакций.