Теоретические основы.. Осадки (малорастворимые вещества),

Теоретические основы.

В растворах или расплавах перенос тока осуществляется ионами, поэтому их называют ионными проводниками. При пропускании электрического тока через раствор электролита положительно заряженные ионы направляются к катоду (их называют катионами), а отрицательные — к аноду (анионы).

Электролиты – это вещества, диссоциирующие в растворах или расплавах на ионы и способные проводить электрический ток (многие соли, кислоты, основания). Неэлектролиты не проводят в растворе или расплаве электрический ток (это большинство органических соединений: сахар, спирты и др.).

Электролитическая диссоциация — распад молекул электролитов на ионы в результате взаимодействия с растворителем (процесс сольватации; с водой – гидратации).

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.

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).

В том случае, если образующиеся вещества - сильные электролиты, хорошо растворимые в воде и полностью диссоциирующие на ионы, реакция не протекает.

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⁺ + S^2– + 2H⁺ + SO₄^2– = 2Na⁺ + SO₄^2– + H₂S↑;

2H⁺ + S^2– = 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⁺ + SO₄^2– = 2CH₃COOH + 2Na⁺ + SO₄^2–

2CH₃COO^– + H⁺ = CH₃COOH

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 оснований и солей в воде. При написании ионных и ионно-молекулярных уравнений малорастворимые (осадки, газы) и малодиссоциирующие соединения (слабые электролиты) записывают в виде молекул. Сильные электролиты, как полностью диссоциированные, записывают в диссоциированном виде.

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.

2. Переписываем это уравнение, изобразив хорошо диссоциирующие вещества в виде ионов, а вещества, уходящие из сферы реакции — в виде молекул:

Ba²⁺ + 2Cl^– + 2Na⁺ + SO₄^2– = 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 ⁺ + SO₄^2–= BaSO₄↓ + 2Na ⁺ + 2Cl ^–

4. Записываем краткое ионное уравнение реакции (также его называют сокращенным ионно-молекулярным уравнением) в окончательном виде:

Ba²⁺ + SO₄^2– = BaSO₄↓

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомление с теоретическими основами.

2. Выполнить задания, ответить на контрольные вопросы.

3. Сдать работу преподавателю.

 

Требования к отчету:

Ø Номер работы

Ø Название работы

Ø Цель работы

Ø Выполнение Заданий 1, 2, 3, 4

Ø Ответы на контрольные вопросы

Ø Вывод

Задание 1. Осуществите следующие превращения:

сульфат меди (II) → гидроксид меди (II) → оксид меди (II) → хлорид меди (II).

Напишите уравнения реакций, укажите условия их протекания.

Задание 2. Используя следующие реактивы, получите посредством реакции обмена газообразное вещество. Напишите ионное уравнение реакции:

Na₂CO₃, NaOH, BaCO₃, HCl, Fe(OH)₃.

Задание 3. Используя следующие реактивы, получите посредством реакции обмена гидроксид железа (III). Напишите ионное уравнение реакции:

FeCl₂, Cr(OH)₃, KOH, H₂SO₄, Fe₂(SO₄)₃.

Задание 4. Напишите полные ионные уравнения реакций, которые выражаются следующими сокращенными ионными уравнениями:

1) Н⁺ + ОН^- = Н₂О

2) Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓

3) 2Н⁺ + CO₃^2- = Н₂О + CO₂↑

Контрольные вопросы:

1. Что называется электролитической диссоциацией?

2. Какие реакции называются ионообменными?

3. Перечислите условия, при которых реакции обмена протекают до конца?

4. Возможна ли реакция ионного обмена между веществами: CuSO₄ + KNO₃ →? Допишите продукты реакции и составьте полное ионное и ионное сокращенное уравнение реакции.

5. Какие вещества можно взять для реакции обмена, ионное сокращенное уравнение которой:

Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂↓

Напишите уравнения реакции в молекулярном и ионном виде.