Тема 2 Равновесие в растворах электролитов.
Реакции в растворах электролитов протекают при взаимодействии между ионами растворенных веществ. Реакции между ионами называются ионными реакциями, а уравнения таких реакций – ионными уравнениями. Реакции с участием электролитов записываются в виде двух уравнений (молекулярного и ионно-молекулярного) по следующему правилу:
формулы сильных электролитов пишут в виде ионов. К сильным электролитам принадлежат почти все растворы солей (кроме CdCl2, HgCl2, Fe(CNS)3, Pb(CH3COO)2), а также растворы следующих наиболее часто встречающихся кислот и оснований: НС1, HBr, HI, H2SO4, HNO3, НС1O4, НМnО4, LiOH, NaOH, КОН, RbОН, CsOH, Сa(ОH)2, Ва(ОН)2, Sr(OH)2;
формулы слабых электролитов, газов и малодиссоциирующих веществ. следует писать в виде молекул.
Знак ↓, стоящий при формуле вещества, обозначает, что это вещество уходит из сферы реакции в виде осадка, знак ↑ обозначает, что вещество удаляется в виде газа. Обменные реакции протекают практически до конца, если продуктами реакции являются газы, осадки или слабые электролиты (Н2О).
Пример 1. Реакции с образованием газообразных веществ и слабых электролитов:
К2СО3 + H2SO4 = К2SO4 + Н2О + СО2;
2К+ + СО32- + 2H+ + SO42- = 2К+ + Н2О + СО2 + SO42- ;
СО32- + 2H+ = Н2О + СО2.
Одному ионно-молекулярному уравнению может соответствовать несколько молекулярных уравнений. Ионно-молекулярные уравнения реакций Контрольные задании:
Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения следующих реакций: а) CH3COOK + H2SO4; б) NH4Cl + Ca(OH)2; в) Na2S + HCl.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения следующих реакций: а) CaCO3 + НСl; б) KCN + H2SO4; в) K2CO3 + H2SO4.
Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения следующих реакций: а) Pb(NO3)2 + KI; б) NiCl2 + H2S; в) CuSO4 + NaOH.
Написать в молекулярной и молекулярно-ионной форме уравнения следующих реакций: а) Na2SO3 + H2SO4; б) AlBr3 + AgNO3; в) FeS + НСl.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения следующих реакций: а) НСl + Ва(ОН)2; б) Fe(OH)3 + HNO3; в) H2S + NH4OH.
Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) NaHCO3 + HCl; б) Pb(CH3COO)2 + Na2S; в) KHS + H2SO4.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями: а) Fe2+ + S2-; 2H+ + S2-; Ca2+ + 2F-.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Н2SO4 и Ва(ОН)2; б) FеClз и NH4OH; в) CH3COONa и НCl.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:
а) Zn+2 + H2S = ZnS + 2H+; б) НСО3- + Н+ = Н2O + СО2↑;
в) Ag+ + Сl- = AgCl.
Какие из веществ: NaCl, NiSO4, Ва(ОН)2, NaHCO3 –взаимодействуют с раствором гидроксида натрия? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Nа3РO4 и CaCl2; б) К2СО3 и BaCl2; в) Zn(OH)2 и КОН.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:
а) Fe(OH)3 + 3Н+= Fe+3 + 3Н2O; б) Сd+2 + 2OН- = Cd(OH)2 ; в) Н+ + NO2- = HNO2.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) FeCl3 и КОН; б) NiSO4 и (NH4)2SO4; в) MgCO3 и HNO3.
Укажите, в каких из приведенных случаев взаимодействие произойдет:
а) Sn(OH)2 + NaOH б) Na2SO4 + HCl в) ВаСl2 + Na2SO4 г) Na2S + HCl . Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые произойдут.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:
а) Mg+2 + СО3-2 = MgCO3; б) 2H+ + SiO3-2 = H2SiO3; в) Pb+2 + 2I- = РbI2.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CdS (желтый осадок) и НCl; б) Сr(ОН)3 и NaOH;
в) Ва(ОН)2 и CoCl2.
Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются следующими ионными уравнениями: а) Сu+2 + 2OН- = Сu(ОН)2; б) Zn+2 + S-2 = ZnS; в) Са+2 + СОз-2 = СаСО3.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NaHCO3 и NaOH; б) K2SiO3 и HCl; в) BaCl2 и Na2SO4
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Sn(OH)2 и HCl; б) BeSO4 и KOH; в) NH4Cl Ba(OH)2
Составить ионные уравнения реакций взаимодействия: цианистой кислоты и гидроксидом калия; сульфида аммония с соляной кислотой.
Соли.
Все типы солей образующиеся в зависимости от избытка или недостатка одного из исходных веществ: Al(OH)3 : H3PO4
|
ИОНЫ |
H2PO4 -1 |
HPO4 -2 |
PO4 -3 |
|
Al(OH)2 +1 |
H2O |
H2O |
(Al(OH)2)3PO4 дигидроксоортофосфат алюминия |
|
AlOH +2 |
H2O |
H2O |
(AlOH)3(PO4)2 гидроксоортофосфат алюминия |
|
Al +3 |
Al(H2PO4)3 дигидрофосфат алюминия |
Al2(HPO4)3 Гидрофосфат алюминия |
AlPO4 ортофосфат алюминия
|
Соотношение атомов в формуле соли Al : P
1 Al(OH)3 + 3H3PO4 = 1 Al(H2PO4)3 1: 3
1 Al(OH)3 + 1,5 H3PO4 = 0,5 Al2(HPO4)3 2: 3
1 Al(OH)3 + 1 H3PO4 =1 AlPO4 1:1
1,5 Al(OH)3 + 1 H3PO4 = 0,5 (AlOH)3(PO4)2 3: 2
3 Al(OH)3 + 1 H3PO4 = 1 (Al(OH)2)3PO4 3: 1
Пример 1. Как зависят кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов от степени окисления атомов элементов, их образующих? Какие гидроксиды называются амфотерными?
Решение. Если данный элемент проявляет переменную степень окисления и образует несколько оксидов и гидроксидов, то с увеличением степени окисления свойства последних меняются от основных к амфотерным и кислотным.
(Например: Мn(ОН)2 Мn(ОН)4 Н2MnO4 НМnO4).
Это объясняется характером электролитической диссоциации (ионизации) гидроксидов ЭОН, которая в зависимости от сравнительной прочности и полярности связей Э-ОН и О-Н может протекать по двум типам:
Э-О-Н
ЭОН→ Э+ + OH- (I)
ЭОН→ЭО- + Н+ (II)
Полярность связей, в свою очередь, определяется разностью электроотрицательностей элементов, размерами и эффективными зарядами атомов. Диссоциация по кислотному типу (II) протекает, если ео-h << еэ-о (высокая степень окисления), а по основному типу – если еo-h >> еэ-о (низкая степень окисления). Если прочности связей О-Н и Э-О близки или равны, диссоциация гидроксида может одновременно протекать и по (I), и по (II) типам. В этом случае речь идет об амфотерных электролитах (амфолитах):
Эn+
+ nОH-
→ Э(ОН)n
НnЭОn
→ nH+
+ Э
как основание как кислота
Э – элемент, n – его положительная степень окисления. В кислой среде амфолит проявляет основной характер, а в щелочной среде – кислотный характер:
Ga(OH)3 + 3НС1 = GаС13 + 3Н2О
Ga(OH)3 + 3NaOH = Na3GaO3 + 3Н2О.
Пример 1. Составьте формулу нормальной (средней) соли кальция и ортофосфорной кислоты.
Решение. Формула ортофосфорной кислоты Н3РО4. Катион кальция - Са2+.
Нормальная средняя соль образована катионом металла и анионом кислотного остатка. Молекула соли, образованная ионами РО43- и катионом кальция - Са2+, должна быть электронейтральна. Наименьшее общее кратное чисел 2 и 3 (заряды ионов) равно 6. Поэтому молекула соли должна содержать 6 : 2 = 3 иона кальция и 6 3 = 2 кислотных остатка РО43-. Формула соли Са3(РО4)2.
Пример 2. Составьте формулу основной соли железа (III) и соляной кислоты.
Решение. Формула основной соли должна содержать кислотные остатки иона Сl1-, катиона Fe3+ и ОН1- группы. Так как в молекуле гидроксида железа (III) всего 3 ОН1- группы, а остатка с ОН1- - группами возможно 2 (Fe(OH)2+1 и Fe(OH)+2), то и основных солей Fe(III) может быть две: Fe(OH)2Cl и Fе(ОН)С12.
Пример 3. Составьте уравнения реакций между соответствующими кислотами и основаниями, приводящими к образованию солей: нитрата никеля, гидрокарбоната натрия, сульфата железа.
Решение. Соль Ni(NO3)2 можно получить при взаимодействии основания Ni(OH)2 и азотной кислоты HNO3:
Ni(OH)2 + 2HNO3 = Ni(NO3)2 + 2H2O.
Кислую соль – гидрокарбонат натрия получают при взаимодействии основания NaOH и слабой неустойчивой кислоты Н2СО3, вместо нее следует в раствор NaOH пропускать СО2 - углекислый газ:
NaOH + CO2 = NaHCO3.
Сульфат железа получают взаимодействием Fe(OH)3 и серной кислоты:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6Н2О.