Как написать уравнение в ионном виде. Как написать ионное уравнение. Способы выражения состава растворов
Так как электролиты в растворе находятся в виде ионов, то реакции между растворами солей, оснований и кислот – это реакции между ионами, т.е. ионные реакции. Некоторые из ионов, участвуя в реакции, приводят к образованию новых веществ (малодиссоциирующих веществ, осадков, газов, воды), а другие ионы, присутствуя в растворе, не дают новых веществ, но остаются в растворе. Для того, чтобы показать, взаимодействие каких ионов приводит к образованию новых веществ, составляют молекулярные, полные и краткие ионные уравнения.
В молекулярных уравнениях все вещества представлены в виде молекул. Полные ионные уравнения показывают весь перечень ионов имеющихся в растворе при данной реакции. Краткие ионные уравнения составлены лишь теми ионами, взаимодействие между которыми приводит к образованию новых веществ (малодиссоциирующих веществ, осадков, газов, воды).
При составлении ионных реакций следует помнить, что вещества малодиссоциированные (слабые электролиты), мало – и труднорастворимые (выпадающие в осадок – “Н ”, “М ”, см. приложение‚ таблица 4) и газообразные записываются в виде молекул. Сильные электролиты, диссоциированные практически полностью, – в виде ионов. Знак “↓”, стоящий после формулы вещества, указывает на то, что это вещество удаляется из сферы реакции в виде осадка, а знак “”, указывает на удаление вещества в виде газа.
Порядок составления ионных уравнений по известным молекулярным уравнениям рассмотрим на примере реакции между растворами Na 2 CO 3 и HCl.
1. Уравнение реакции записывается в молекулярной форме:
Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 CO 3
2. Уравнение переписывается в ионной форме, при этом хорошо диссоциирующие вещества записываются в виде ионов, а вещества малодиссоциирующие (в том числе и вода), газы или труднорастворимые – в виде молекул. Коэффициент, стоящий перед формулой вещества в молекулярном уравнении одинаково относится к каждому из ионов, составляющих вещество, и поэтому он выносится в ионном уравнении перед ионом:
2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - <=> 2Na + + 2Cl - + CO 2 + H 2 O
3. Из обеих частей равенства исключаются (сокращаются) ионы, встречающиеся в левой и правой частях (подчеркнуты соответствующими черточками):
2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - <=> 2Na + + 2Cl - + CO 2 + H 2 O
4. Ионное уравнение записывается в его окончательном виде (краткое ионоое уравнение):
2H + + CO 3 2- <=> CO 2 + H 2 O
Если в ходе реакции образуются и/или малодиссоциированные, и/или труднорастворимые, и/или газообразные вещества, и/или вода, а в исходных веществах такие соединения отсутствуют‚ то реакция будет практически необратимой (→), и для неё можно составить молекулярное, полное и краткое ионное уравнение. Если такие вещества есть и в реагентах‚ и в продуктах, то реакция будет обратимой (<=>):
Молекулярное уравнение : СаСО 3 + 2HCl <=> CaCl 2 + H 2 O + CO 2
Полное ионное уравнение : СаСО 3 + 2H + + 2Cl – <=> Ca 2+ + 2Cl – + H 2 O + CO 2
Классификация реакций
Для выполнения заданий по этой теме необходимо четко представлять классификации реакций по различным признакам, положенных в основу классификации:
По составу и числу реагентов и продуктов реакции (реакции разложения, соединения, замещения и обмена);
По изменению степеней окисления в ходе реакции (окислительно-восстановительные и неокислительно-восстановительные);
По тепловому эффекту реакции (экзо- и эндотермические, т.е. с выделением и поглощением тепла соответственно);
По направлению протекающих процессов (обратимые и необратимые);
По количеству фаз в протекающей реакции (гомогенные – протекающие между веществами, находящимися в одной фазе(агрегатном состоянии, но не твердое + твердое) и гетерогенные – протекающие между реагентами в разных фазах);
По наличию катализатора в реакционной системе (каталитические и некаталитические).
Для реакций ионного обмена надо помнить условия необратимого протекания реакций (правило Бертолле) – образование слабодиссоциированного вещества или неэлектролита.
Правила написания уравнений реакций в ионном виде
Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.
Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ, обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.
Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.
Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.
Условия, при которых реакции ионного обмена
протекают до конца
1. Если в результате реакции выделяется малодиссоциирующее вещество – вода.
Молекулярное уравнение реакции щелочи с кислотой:
Неизменность степеней окисления элементов во всех веществах до и после реакции говорит о том, что реакции обмена не являются окислительно-восстановительными.
K + + OH – + H + + Cl – = K + + Cl – + H 2 O.
H + + OH – = H 2 O.
Молекулярное уравнение реакции основного оксида с кислотой:
CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O.
Полное ионное уравнение реакции:
Cокращенное ионное уравнение реакции:
CaO + 2H+ = Ca 2+ + H 2 O.
3Mg(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Mg 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O.
Полное ионное уравнение реакции:
В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.
Молекулярное уравнение реакции амфотерного оксида с кислотой:
Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O.
Полное ионное уравнение реакции:
Al 2 O 3 + 6H + + 6Cl – = 2Al 3+ + 6Cl – + 3H 2 O.
Cокращенное ионное уравнение реакции:
Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O.
2. Если в результате реакции выделяется нерастворимое в воде вещество.
Молекулярное уравнение реакции растворимой соли со щелочью:
CuCl 2 + 2KOH = 2KCl + Cu(OH) 2 .
Полное ионное уравнение реакции:
Cu 2+ + 2Cl – + 2K + + 2OH – = 2K + + 2Cl – + Cu(OH) 2 .
Cокращенное ионное уравнение реакции:
Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 .
Молекулярное уравнение реакции двух растворимых солей:
Al 2 (SO 4) 3 + 3BaCl 2 = 3BaSO 4 + 2AlCl 3 .
Полное ионное уравнение реакции: 2Al 3+ + 3SO 4 2- + 3Ba 2+ +6Cl - = 3BaSO 4 + 2Al 3+ +6Cl - .
Cокращенное ионное уравнение реакции: SO 4 2- + Ba 2+ = BaSO 4
Молекулярное уравнение реакции нерастворимого основания с кислотой:
Fe(OH) 3 + H 3 PO 4 = FePO 4 + 3H 2 O.
Полное ионное уравнение реакции:
В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.
3. Если в результате реакции выделяется газообразное вещество.
Молекулярное уравнение реакции растворимой соли (сульфида) с кислотой:
K 2 S + 2HCl = 2KCl + H 2 S .
Полное ионное уравнение реакции:
2K + + S 2– + 2H + + 2Cl – = 2K + + 2Cl – + H 2 S .
Cокращенное ионное уравнение реакции.
Инструкция
Прежде чем приступать к ионных уравнений, необходимо усвоить некоторые правила. Нерастворимые в воде, газообразные и малодиссоциирующие вещества (например, вода) на ионы не распадаются, а значит, записывайте их в молекулярном виде. Также сюда относятся слабые электролиты, такие как H2S, H2CO3, H2SO3, NH4OH. Растворимость соединений можно узнать по таблице растворимости, которая является разрешенным справочным материалом на всех видах контроля. Там же указаны все заряды, которые присущи катионам и анионам. Для полноценного выполнения задания необходимо написать молекулярное, полное и ионное сокращенное уравнения.
Пример № 1. реакцию нейтрализации между серной кислотой и гидроксидом калия, рассмотрите ее с точки зрения ТЭД (теории электролитической диссоциации). Сначала запишите уравнение реакции в молекулярном виде и .H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2OПроанализируйте полученные вещества на их растворимость и диссоциацию. Все соединения растворимы в воде, а значит на ионы. Исключение только вода, которая на ионы не распадается, следовательно, останется в молекулярном виде.Напишите ионное полное уравнение, найдите одинаковые ионы в левой и правой части и . Чтобы сократить одинаковые ионы, зачеркните их.2H+ +SO4 2- +2K+ +2OH- = 2K+ +SO4 2- + 2H2OВ результате получится ионное сокращенное уравнение:2H+ +2OH- = 2H2OКоэффициенты в виде двоек также можно сократить:H+ +OH- = H2O
Пример № 2. Напишите реакцию обмена между хлоридом меди и гидроксидом натрия, рассмотрите ее с точки зрения ТЭД. Запишите уравнение реакции в молекулярном виде и расставьте коэффициенты. В результате, образовавшийся гидроксид меди выпал в осадок голубого цвета. CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH) 2↓ +2NaClПроанализируйте все вещества на их растворимость в воде – растворимы все, кроме гидроксида меди, который на ионы диссоциировать не будет. Запишите ионное полное уравнение, подчеркните и сократите одинаковые ионы:Cu2+ +2Cl- + 2Na+ +2OH- = Cu(OH) 2↓+2Na+ +2Cl-Остается ионное сокращенное уравнение:Cu2+ +2OH- = Cu(OH) 2↓
Пример № 3. Напишите реакцию обмена между карбонатом натрия и соляной кислотой, рассмотрите ее с точки зрения ТЭД. Запишите уравнение реакции в молекулярном виде и расставьте коэффициенты. В результате реакции образуется хлорид натрия и выделяется газообразное вещество СО2 (углекислый газ или оксид углерода (IV)). Оно образуется за счет разложения слабой угольной кислоты, распадающейся на оксид и воду. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2+H2OПроанализируйте все вещества на их растворимость в воде и диссоциацию. Углекислый газ уходит из системы, как газообразное соединение, вода – это малодиссоциирующее вещество. Все остальные вещества на ионы распадаются. Запишите ионное полное уравнение, подчеркните и сократите одинаковые ионы:2Na+ +СO3 2- +2H+ +2Cl- =2Na+ +2Cl- +CO2+H2OОстается ионное сокращенное уравнение:СO3 2- +2H+ =CO2+H2O
02-Фев-2014 | Один Комментарий | Лолита Окольнова
Ионные реакции - реакции между ионами в растворе
Давайте разберем основные неорганической и некоторые реакции органической химии.
Очень часто в различных заданиях по химии просят написать не только химические уравнения в молекулярной форме, но и в ионной (полные и сокращенные). Как уже было замечено, ионные химические реакции идут в растворах. Зачастую, вещества распадаются на ионы именно в воде.
Полное ионное уравнение химической реакции: все соединения — электролиты, переписываем в ионном виде с учетом коэффициентов:
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O — молекулярное уравнение реакции
2Na + +2OH — +2H + + SO -2 = 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O — полное ионное уравнение реакции
Сокращенное ионное уравнение химической реакции: сокращаем одинаковые составляющие:
2Na + +2OH — +2H + + SO -2 = 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O
По результатам этого сокращения одинаковых ионов видно, какие ионы образовали то, что нерастворимо или малорастворимо — газообразные продукты или реагенты, осадки или малодиссоциирующие вещества.
Не раскладывают на ионы в ионных химических реакциях вещества:
1. нерастворимые в воде соединения (или малорастворимые) (см. );
Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2↓ + 2NaNO3
Сa 2+ + 2NO 3 — + 2Na + +2OH — = Ca(OH)2 + 2Na + +2NO 3 — — полное ионное уравнение реакции
Сa 2+ + 2OH — = Ca(OH)2 — сокращенное ионное уравнение реакции
2. газообразные вещества, например, O 2 , Cl 2 , NO и т.д.:
Na 2 S + 2HCl = 2NaCl + H 2 S
2Na + + S -2 + 2H + +2Cl — = 2Na + + 2Cl — + H2S — полное ионное уравнение реакции
S -2 + 2H + = H2S — сокращенное ионное уравнение реакции
3. малодиссоциирующие вещества (H2O, NH4OH);
реакция нейтрализации
OH — + H + = H 2 O — сокращенное ионное уравнение реакции
4. (все: и образованные металлами, и неметаллами);
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O
2Ag + + 2NO 3 — + 2Na + + 2OH — = Ag2O + 2NO 3 — + 2Na + + H2O — полное ионное уравнение реакции
2Ag + + 2OH — = Ag2O + H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
5. органические вещества (органические кислоты относят к малодиссоциирующим веществам)
CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O
CH 3 COOH + Na + + OH — = CH 3 COO — + Na + + H2O — полное ионное уравнение реакции
CH 3 COOH + OH — = CH 3 COO — + H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
Зачастую ионные химические реакции — это реакции обмена .
Если все участвующие в реакции вещества находятся в виде ионов, то связывание их с образованием нового вещества не происходит, поэтому реакция в этом случае практически не осуществима.
Отличительной особенностью химических реакций ионного обмена от окислительно-восстановительных реакций является то, что они протекают без изменения степеней окисления, участвующих в реакции частиц.
- в ЕГЭ это вопрос - Реакции ионного обмена
- в ГИА (ОГЭ) это - Реакции ионного обмена
В растворах электролитов реакции происходят между гидратированными ионами, поэтому их называют ионными реакциями. В направлении их важное значение имеют природа и прочность химической связи в продуктах реакции. Обычно обмен в растворах электролитов приводит к образованию соединения с более прочной химической связью. Так, при взаимодействии растворов солей хлорида бария ВаСl 2 и сульфата калия K 2 SO 4 в смеси окажутся четыре вида гидратированных ионов Ва 2 +(Н 2 О)n, Сl - (H 2 O)m, K + (H 2 O)p, SO 2 -4 (H 2 O)q, между которыми произойдет реакция по уравнению:
BaCl 2 +K 2 SO 4 =BaSO 4 +2КСl
Сульфат бария выпадет в виде осадка, в кристаллах которого химическая связь между ионами Ва 2+ и SO 2- 4 более прочная, чем связь с гидратирующими их молекулами воды. Связь же ионов К+ и Сl - лишь незначительно превышает сумму энергий их гидратации, поэтому столкновение этих ионов не приведет к образованию осадка.
Следовательно, можно сделать следующий вывод. Реакции обмена происходят при взаимодействии таких ионов, энергия связи между которыми в продукте реакции намного больше, чем сумма энергий их гидратации.
Реакции ионного обмена описываются ионными уравнения-ми. Труднорастворимые, летучие и малодиссоциированные соеди-нения пишут в молекулярной форме. Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одного из указанных видов соединения, это означает, что практически реакции не протекают.
Образование труднорастворимых соединений
Например, взаимодействие между карбонатом натрия и хлоридом бария в виде молекулярного уравнения запишется так:
Na 2 CO 3 + ВаСl 2 = BaCO 3 +2NaCl или в виде:
2Na + +СO 2- 3 +Ва 2+ +2Сl - = BaCO 3 + 2Na + +2Сl -
Прореагировали только ионы Ва 2+ и СО -2 , состояние остальных ионов не изменилось, поэтому краткое ионное уравнение примет вид:
CO 2- 3 +Ba 2+ =BaCO 3
Образование летучих веществ
Молекулярное уравнение взаимодействия карбоната кальция и соляной кислоты запишется так:
СаСO 3 +2НСl=СаСl 2 +Н 2 О+CO 2
Один из продуктов реакции - диоксид углерода СО 2 - выделился из сферы реакции в виде газа. Развернутое ионное уравнение имеет вид:
СаСО 3 +2Н + +2Сl - = Са 2+ +2Сl - +Н 2 O+CO 2
Результат реакции описывается следующим кратким ионным уравнением:
СаСO 3 +2Н + =Са 2+ +Н 2 О+CO 2
Образование малодиссоцированного соединения
Примером такой реакции служит любая реакция нейтрализации, в результате чего образуется вода - малодиссоциированное соединение:
NaOH+НСl=NaCl+Н 2 О
Na + +ОН-+Н + +Cl - = Na + +Сl - +Н 2 О
ОН-+Н+= Н 2 O
Из краткого ионного уравнения следует, что процесс выразился во взаимодействии ионов Н+ и ОН-.
Все три вида реакций идут необратимо, до конца.
Если слить растворы, например, хлорида натрия и нитрата кальция, то, как показывает ионное уравнение, никакой реакции не произойдет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни малодиссоциирующего соединения:
По таблице растворимости устанавливаем, что AgNO 3 , КСl, KNO 3 - растворимые соединения, AgCl - нерастворимое вещество.
Составляем ионное уравнение реакции с учетом растворимости соединений:
Краткое ионное уравнение раскрывает сущность происходящего химического превращения. Видно, что фактически приняли участие в реакции лишь ионы Ag+ и Сl - . Остальные ионы остались без изменения.
Пример 2. Составьте молекулярное и ионное уравнение реакции между: а) хлоридом железа (III) и гидроксидом калия; б) сульфатом калия и иодидом цинка.
а) Составляем молекулярное уравнение реакции между FeCl 3 и КОН:
По таблице растворимости устанавливаем, что из полученных соединений нерастворим только гидроксид железа Fe(OH) 3 . Составляем ионное уравнение реакции:
В ионном уравнении показано, что коэффициенты 3, стоящие в молекулярном уравнении, в равной степени относятся к ионам. Это общее правило составления ионных уравнений. Изобразим уравнение реакции в краткой ионной форме:
Это уравнение показывает, что в реакции принимали участие лишь ионы Fe3+ и ОН-.
б) Составим молекулярное уравнение для второй реакции:
K 2 SO 4 +ZnI 2 = 2KI+ZnSO 4
Из таблицы растворимости следует, что исходные и полученные соединения растворимы, поэтому реакция обратима, не доходит до конца. Действительно, здесь не образуется ни осадка, ни газообразного соединения, ни малодиссоциированного соединения. Составим полное ионное уравнение реакции:
2К + +SO 2- 4 +Zn 2+ +2I - + 2К + + 2I - +Zn 2+ +SO 2- 4
Пример 3. По ионному уравнению: Cu 2+ +S 2- -= CuS составить молекулярное уравнение реакции.
Ионное уравнение показывает, что в левой части уравнения Должны быть молекулы соединений, имеющих в своем составе ионы Cu 2+ и S 2-. Эти вещества должны быть растворимы в воде.
По таблице растворимости выберем два растворимых соединения, в состав которых входят катион Cu 2+ и анион S 2-. Составим молекулярное уравнение реакции между данными соединениями:
CuSO 4 +Na 2 S CuS+Na 2 SO 4