Реакции ионного обмена, протекающие между растворами солей

I. Запишем уравнение реакции между растворами карбоната натрия и хлорида кальция.

В результате этого взаимодействия образуется осадок карбоната кальция и хлорид натрия.

Рис. 1. Осадок карбоната кальция

Na₂CO₃ +CaCl₂ = CaCO₃ ↓ + 2NaCl - молекулярное уравнение

Рассмотрим сущность данной реакции обмена. Вы знаете, что карбонат натрия в воде диссоциирует на два катиона натрия и карбонат-анион.

Na₂CO₃ = 2Na⁺ + CO₃^2-

 Хлорид кальция в воде также диссоциирует на катион кальция и хлорид - анионы.

CaCl₂ = Ca²⁺ + 2Cl^-

В ходе реакции осуществляется обмен ионами, приводящий к образованию осадка карбоната кальция.

2Na⁺ + CO3^2- + Ca²⁺ + 2Cl^- = CaCO₃ ↓ + 2Na⁺ + 2Cl^- - полное ионное уравнение.

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃ ↓ – сокращённое ионное уравнение

Химические реакции, протекающие в растворах с участием свободных ионов, называются ионными реакциями.

Запись уравнения реакции с участием ионов называют уравнением в ионной форме (ионное уравнение)

II. Запишем ещё одно уравнение химической реакции, приводящей к образованию осадка карбоната кальция.

При взаимодействии карбоната натрия с нитратом кальция образуется осадок карбоната кальция и нитрат натрия. Запишем уравнение в молекулярной форме:

Na₂CO₃ +Ca(NO₃)₂ = CaCO₃ ↓ + 2NaNO₃ - молекулярное уравнение

Запишем уравнение в ионной форме:

2Na⁺ + CO₃^2- + Ca²⁺ + 2NO₃^- = CaCO₃ ↓ + 2Na⁺ + 2 NO₃^-– полное ионное уравнение

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃ ↓ – сокращённое ионное уравнение

Обратите внимание: суть обеих реакций взаимодействия карбоната натрия с нитратом кальция и с хлоридом кальциям сводится к тому, что из катиона кальция и карбонат - аниона образуется нерастворимый карбонат кальция.

Теперь мы видим, что для получения карбоната кальция надо взять такие вещества, чтобы в состав одного вещества входили катионы кальция, а в состав другого – карбонат - ионы.

Сущность реакции ионного обмена отражают с помощью сокращённого ионного уравнения.

Запишем уравнение реакции между сульфатом калия и хлоридом бария в молекулярном виде, в сокращённом ионном виде и в полном ионном виде.

K₂SO₄ +BaCl₂ = BaSO₄ ↓ + 2KCl –молекулярное уравнение

При взаимодействии сульфата калия и хлоридом бария образуется осадок сульфата бария и хлорид калия. Это молекулярная форма уравнения.

Ниже записана полная ионная форма.

2K⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- = BaSO₄ ↓ + 2K⁺ + 2Cl^- – полное ионное уравнение

Если мы зачеркнём слева и справа одинаковые ионы, то получим сокращённое ионное уравнение.

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄ ↓ – сокращённое ионное уравнение

Таким образом, для получения сульфата бария необходимо, чтобы в состав одного вещества входили катионы бария, а в состав другого – сульфат – анионы.

1. Какой из приведенных реакций не соответствует сокращенное ионное уравнение: Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄?

1) BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2HCl

2) Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2H₂O

3) 3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ = 3BaSO₄ + 2AlCl₃

4) Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ = BaSO₄ + 2KNO₃

 

Ответ: уравнению №2, т.к. вода тоже является неэлектролитом и на ионы не распадается: Ba ²⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + SO₄ ^2- = BaSO₄ + 2H₂O

 2. Какой из приведенных реакций соответствует сокращенное ионное уравнение Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃?

1) CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl

2) Ca(OH)₂ + CO₂ + CaCO₃ + H₂O

3) Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + CO₂ + H₂O

4) CaO + CO₂ = CaCO₃

 

Ответ: уравнение №1, т.к. оба исходных вещества - растворимые соли, распадаются на ионы, а в продуктах реакции только одно вещество CaCO₃выпадает в осадок 

 3. Реакция между какой парой веществ сопровождается одновременным выпадением осадка и образованием воды?

1) Нитрат калия и хлорид кальция

2) карбонат бария и соляная кислота

3) гидроксид бария и соляная кислота

4) гидроксид бария и серная кислота

 

Ответ: №4, т.к. Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2H₂O

4. Реакция между какой парой веществ сопровождается одновременным выделением газа и образованием воды?

1) сульфид натрия и соляная кислота

2) силикат натрия и соляная кислота

3) карбонат натрия и соляная кислота

4) хлорид натрия и серная кислота

 

Ответ: №3, т.к. Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O

5. Какая пара ионов не может одновременно присутствовать в растворе?

1) Cu²⁺ и Cl^-

2) Cu²⁺ и S^2-

3) Al³⁺ и SO₄ ^2-

4) Zn²⁺ и NO₃^-

 

Ответ: №2, т.к. ионы меди и сульфид-ионы образуют нерастворимую соль сульфид меди (II)

6. При сливании каких двух растворов в воде практически не остается ионов?

1) BaCl₂ и Na₂SO₄

2) H₂SO₄ и Ba(OH)₂

3) HNO₃ + Ba(OH)₂

4) HCl + Ba(OH)₂

 

Ответ: №2, т.к. Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2H₂O происходит связывание всех ионов с образованием осадка и воды

7. При добавлении какого вещества к раствору гидроксида натрия происходит выделение газа?

1) NH₄Cl

2) CuCl₂

3) ZnSO₄

4) H₃PO₄

 

Ответ: №1, т.к. NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃ + H2O

выделяется газ аммиак