2.7. Реакции ионного обмена

Необходимым условием протекания обменных реакций в растворах электролитов является удаление из раствора тех или иных ионов вследствие образования малодиссоциирующих соединений (слабые электролиты и комплексные ионы) или малорастворимых веществ (осадки и газы).

Практически необратимой, например, является реакция нейтрализации сильной кислоты сильным основанием:

HCl + NaОН = NaCl + H₂О.

Реакции, в которых слабые электролиты или малорастворимые вещества входят в состав как продуктов, так и исходных веществ, протекают, как правило, не до конца. Равновесие обратимого процесса в этих случаях смещается в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых соединений.

Например, для обратимой реакции

СН₃СООН + NaОН = СН₃ СООNa + H₂О

равновесие смещено вправо.

2.7.1. Составление ионно-молекулярных уравнений

В уравнениях реакций малорастворимые вещества, выпадающие в осадок, отмечаются стрелкой, направленной вниз (↓); газообразные вещества - стрелкой, направленной вверх (↑). Например:

MgCl₂ + 2KOH = Mg(OH)₂↓ + 2KCl;

Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S↑.

Чтобы составить ионно-молекулярное уравнение, нужно

1) составить молекулярное уравнение реакции;

2)переписать это уравнение с учетом электролитической диссоциации электролитов, т.е. сильные электролиты записать в виде ионов, все остальные вещества оставить в виде молекул. Полученное уравнение называют полным ионно-молекулярным.

К сильным электролитам относятся:

кислоты: НСl, HBr, HI, HN0₃, H₂S0₄ , НМn0₄ , HCI0₄;

основания (щелочи): NaOH, КОН, LiOH, RbOH, CsOH,

Вa(OH)₂,Са(ОН)₂, Sr(OH)₂;

соли: все растворимые в воде (см.приложение,табл.9).

3) исключить из обеих частей полного ионно-молекулярного уравнения одинаковые ионы;

4) записать сокращенное ионно-молекулярное уравнение в окончательном виде.

ПРИМЕР

Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции взаимодействия в растворе между Pb(N0₃)₂ и Н₂S0₄.

РЕШЕНИЕ

Составляем уравнение реакции взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде

Pb(N0₃)₂ + H₂S0₄ = PbS0₄ + 2HN0₃

По таблицам (см. приложение, табл.9; табл.5) устанавливаем, что Pb(N0₃)₂ - растворимая а воде соль, a PbS0₄ -осадок. H₂S0₄ и НСl относятся к сильным кислотам.

Составляем полное ионно-молекулярное уравнение, записав растворимую соль и сильные кислоты в виде ионов, а осадок PbS0₄ в виде молекулы:

Pb²⁺ + 2N0₃^-+ 2Н⁺ + S0₄^2- = PbS0₄↓ + 2Н⁺+ 2N0₃^-

Исключаем из обеих частей ионно-молекулярного уравнения одинаковые ионы

Рb²⁺ + S0₄^2- = PbSO₄↓

Записываем сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции

Рb²⁺ + S0₄^2- = PbSO₄↓

2.7.2. Составление молекулярных уравнений по ионно-молекулярным

Чтобы составить молекулярное уравнение по ионно-молекулярному, нужно определить, какой сильный электролит соответствует каждому иону.

В ионно-молекулярном уравнении ионы - это остатки сильных электролитов.

ПРИМЕР

Составьте по два молекулярных уравнения, которые выражаются следующим ионно-молекулярным уравнением:

Fe³⁺ + ЗОН^- = Fe(OH)₃↓,

РЕШЕНИЕ

В левой части данного ионно-молекулярного уравнения указаны ионы, которые образуются при диссоциации сильных электролитов. Следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует подобрать сильные электролиты:

Fe^3+ Растворимая соль	+	3 ОН^- Сильное основание (щелочь)	=	Fe(OH)3
FeCl3	+	3NaOH	=	Fe(OH)3 +3NaCl
Fe2(SO4)3	+	6KOH	=	2Fe(OH)3 + 3K2SO4