Как составлять ионные уравнения. Задача 31 на ЕГЭ по химии
Достаточно часто школьникам и студентам приходится составлять т. н. ионные уравнения реакций. В частности, именно этой теме посвящена задача 31, предлагаемая на ЕГЭ по химии. В данной статье мы подробно обсудим алгоритм написания кратких и полных ионных уравнений, разберем много примеров разного уровня сложности.
Зачем нужны ионные уравнения
Записывая «обычные» (молекулярные) уравнения, мы не учитываем, что в реакцию вступают не молекулы, а ионы. Вот, например, как выглядит уравнение реакции между соляной кислотой и гидроксидом натрия:
HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)
Итак, еще раз о терминологии:
Алгоритм написания ионных уравнений
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl.
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.
А теперь поговорим подробнее о каждом шаге нашего алгоритма и разберем еще несколько примеров.
Как составить молекулярное уравнение реакции
Должен сразу вас разочаровать. В этом пункте не будет однозначных рецептов. Действительно, вряд ли можно рассчитывать, что я смогу разобрать здесь ВСЕ возможные уравнения реакций, которые могут встретиться вам на ЕГЭ или ОГЭ по химии.
Искренне надеюсь, что у вас не возникло проблем с выполнением этих трех заданий. Если это не так, необходимо вернуться к теме «Химические свойства основных классов неорганических соединений».
Как превратить молекулярное уравнение в полное ионное уравнение
В виде ионов записывают:
Как видите, запомнить этот список совсем несложно: в него входят сильные кислоты и основания и все растворимые соли. Кстати, особо бдительным юным химикам, которых может возмутить тот факт, что сильные электролиты (нерастворимые соли) не вошли в этот перечень, могу сообщить следующее: НЕвключение нерастворимых солей в данный список вовсе не отвергает того, что они являются сильными электролитами.
Все остальные вещества должны присутствовать в ионных уравнениях в виде молекул. Тем требовательным читателям, которых не устраивает расплывчатый термин «все остальные вещества», и которые, следуя примеру героя известного фильма, требуют «огласить полный список» даю следующую информацию.
В виде молекул записывают:
Уф-ф, кажется, я ничего не забыл! Хотя проще, по-моему, все же запомнить список N 1. Из принципиально важного в списке N 2 еще раз отмечу воду.
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O.
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.
Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.
Я сразу запишу полное ионное уравнение, а вы самостоятельно проанализируете его:
Предлагаю вам несколько заданий для самостоятельной работы и небольшой тест.
В следующей части статьи мы научимся составлять краткие ионные уравнения и разберем большое количество примеров. Кроме того, мы обсудим специфические особенности задания 31, которое вам предстоит решать на ЕГЭ по химии.
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Ионные реакции — реакции между ионами в растворе
Давайте разберем основные ионные химические реакции 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:
Сокращенное ионное уравнение химической реакции: сокращаем одинаковые составляющие:
OH — + H + = H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
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. ТАБЛИЦЫ );
Сa 2+ + 2NO3 — + 2Na + +2OH — = Ca(OH)2 + 2Na + +2NO3 — — полное ионное уравнение реакции
Сa 2+ + 2OH — = Ca(OH)2 — сокращенное ионное уравнение реакции
2. газообразные вещества, например, O2, Cl2, NO и т.д.:
3. малодиссоциирующие вещества (H2O, NH4OH);
OH — + H + = H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
4. оксиды (все: и образованные металлами, и неметаллами);
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O
2Ag + + 2NO3 — + 2Na + + 2OH — = Ag2O + 2NO3 — + 2Na + + H2O — полное ионное уравнение реакции
2Ag + + 2OH — = Ag2O + H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
5. органические вещества (органические кислоты относят к малодиссоциирующим веществам)
CH3COOH + Na + + OH — = CH3COO — + Na + + H2O — полное ионное уравнение реакции
CH3COOH + OH — = CH3COO — + H2O — сокращенное ионное уравнение реакции
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.
Как составлять уравнения ионных реакций
Знания, необходимые для составления уравнений ионных реакций:
Таблица растворимости:
Таблица электрохимического ряда напряжений металлов:
В виде ионов записывают формулы следующих веществ:
В виде молекул записывают формулы следующих веществ:
В случае, если среди продуктов реакции имеются нерастворимые или малорастворимые вещества (осадок), возле таких веществ ставят стрелку вниз (↓). Газообразные и летучие соединения соответственно обозначаются стрелкой, направленной вверх (↑).
Алгоритм составления уравнения ионных реакций
Составление молекулярных уравнений по ионным
Реакции обмена в водных растворах электролитов могут протекать до конца (необратимые реакции)) или же одновременно протекать в противоположных направлениях (обратимые реакции).
Условия протекания необратимых реакций:
В случае, если в растворе нет ионов, способных связаться между собой, реакция является обратимой, т.е., не протекает до конца.
Пример обратимой реакции взаимодействия слабого электролита (CH3COOH) и нерастворимого основания (Cu(OH)2):
Левая и правая части уравнения содержат абсолютные одинаковые ионы, которые можно сократить, поэтому никакой реакции не происходит.
Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:
Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе
Ионные уравнения
Ионные уравнения — неотъемлемая часть сложной и интересной химической науки. Такие уравнения позволяют наглядно увидеть, какие ионы вступают в химические превращения. В виде ионов записывают вещества, которые подвергаются электролитической диссоциации. Разберем историю вопроса, алгоритм составления ионных уравнений и примеры задач.
ИСТОРИЯ ВОПРОСА
Еще древние алхимики, проводя нехитрые химические реакции в поисках философского камня и записывая в толстые фолианты результаты своих исследований, использовали определенные знаки для химических веществ. У каждого ученого была своя система, что неудивительно: каждый хотел защитить свои тайные знания от происков завистников и конкурентов. И лишь в VIII веке появляются единые обозначения для некоторых элементов.
В 1615 году Жан Бегун в своей книге «Начала химии», что по праву считается одним из первых учебников в этом разделе естествознания, предложил использовать условные обозначения для записи химических уравнений. И лишь в 1814 году шведский химик Йонс Якоб Берцелиус создал систему химических символов на основе одной или двух первых букв латинского названия элемента, подобную той, с которой ученики знакомятся на уроках.
В восьмом классе (параграф 12, учебник «Химия. 8 класс» под редакцией В.В. Еремина) ребята научились составлять молекулярные уравнения реакций, где и реагенты, и продукты реакций представлены в виде молекул.
Однако это упрощенный взгляд на химические превращения. И об этом задумывались ученые уже в XVIII веке.
Аррениус в результате своих экспериментов выяснил, что растворы некоторых веществ проводят электрический ток. И доказал, что вещества, обладающие электропроводностью, в растворах находятся в виде ионов: положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов. И именно эти заряженные частицы вступают в реакции.
ЧТО ТАКОЕ ИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ
Ионные уравнения реакций — это химические равенства, в которых вещества, вступающие в реакцию, и продукты реакций обозначены в виде диссоциированных ионов. Уравнения данного типа подходят для записи химических реакций замещения и обмена в растворах.
Ионные уравнения — неотъемлемая часть сложной и интересной химической науки. Такие уравнения позволяют наглядно увидеть, какие ионы вступают в химические превращения. В виде ионов записывают вещества, которые подвергаются электролитической диссоциации (тема подробно разбирается в параграфе 10, учебник «Химия. 9 класс» под редакцией В.В. Еремина). В виде молекул записывают газы, вещества, выпадающие в осадок, и слабые электролиты, которые практически не диссоциируют. Газы обозначаются стрелкой вверх (↑), субстанции, выпадающие в осадок, стрелкой вниз (↓).
ОСОБЕННОСТИ ИОННЫХ УРАВНЕНИЙ
1. Реакции ионного обмена, в отличие от окислительно-восстановительных реакций, протекают без нарушения валентности веществ, вступающих в химические превращения.
— окислительно-восстановительная реакция
— реакция ионного обмена
2. Реакции между ионами протекают при условии образования в ходе реакции плохорастворимого осадка, выделения летучего газа или образования слабых электролитов.
Удивительно, что реакции обмена могут проходить даже с нерастворимыми солями слабых кислот. В этом случае сильная кислота вытесняет слабую из ее солей. В качестве примера можно привести сокращенное ионное уравнение разведения карбоната кальция в сильных кислотах.
АЛГОРИТМ СОСТАВЛЕНИЯ ИОННОГО УРАВНЕНИЯ
Записываем молекулярное уравнение химического процесса.
Балансируем молекулярное уравнение с помощью коэффициентов.
Чтобы правильно сбалансировать равенство, нужно вспомнить закон сохранения массы веществ (параграф 12, «Химия. 8 класс» под редакцией В.В. Еремина), согласно которому в ходе химических превращений новые атомы не появляются, а старые не разрушаются. Т.е. число атомов в продуктах реакции равно числу атомов в исходных веществах. Помним, что водород и кислород уравниваем в последнюю очередь.
Определяем, какие вещества в химической реакции диссоциируют, т.е. распадаются на ионы.
Записываем в виде ионов:
Записываем в виде молекул:
Если есть сомнения в растворимости реагента или продукта реакции, можно проверить по специальной таблице, которая является справочным материалом, ей можно пользоваться на различных экзаменах.
В таблице, помимо растворимости соединений, представлены также заряды катионов и анионов, участвующих в реакциях.
Определяем многоатомные ионы.
Это необходимо сделать, т.к. данные соединения не разлагаются на отдельные атомы и имеют свой заряд. Чаще всего в химических превращениях участвуют следующие многоатомные ионы: 
Записываем равенство таким образом, чтобы все диссоциирующие субстанции были представлены в виде катионов и анионов.
Проверяем, чтобы уравнение было сбалансировано, т.е. количество различных атомов в частях с реагентами и продуктами реакции совпадало.
На данном этапе мы получили полное ионное уравнение.
Вычеркиваем идентичные ионы в обеих частях равенства, т.е. катионы и анионы с одинаковыми нижними индексами и зарядами, и переписываем равенство без данных ионов.
Проверяем, чтобы количество атомов элементов совпадало в правой и левой частях уравнения. Таким образом получаем краткое ионное уравнение.
ПРИМЕРЫ
Задача 1
Выясните, произойдет ли химическое взаимодействие между растворами гидроксида калия и хлорида аммония. (Записать для реакции молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнение.)
Записываем молекулярное уравнение, проверяем коэффициенты.
Помним, что гидроксид аммония — нестабильное соединение и разлагается на аммиак и воду.
Записываем окончательное уравнение:
NB! Благодаря летучести и резкому раздражающему запаху 3%-й раствор NH3 называется «нашатырный спирт» и используется в медицине.
Подсматривая в таблицу растворимости, помечаем полное ионное уравнение, не забывая о зарядах ионов.
Вычеркивая идентичные катионы и анионы в обеих частях реакции, составляем краткое ионное уравнение.
Делаем вывод: химическая реакция между гидроксидом калия и хлоридом аммония протекает с образованием воды и выделением аммиака — летучего газа с резким запахом.
Задача 2
А сейчас выполним задание из учебника «Химия. 9 класс» под редакцией В.В. Еремина.
Налейте в пробирку 1 мл раствора карбоната натрия и аккуратно прилейте к нему пару капелек соляной кислоты.
Составьте уравнение реакции, напишите полное и сокращенное ионные уравнения.
Записываем реакцию в молекулярном виде, расставляем коэффициенты, если это необходимо.
Подсматривая в таблицу растворимости, записываем полное ионное уравнение, не забывая отмечать заряды ионов.
Вычеркивая одинаковые катионы и анионы в правой и левой частях равенства, составляем краткое ионное уравнение.
Вопрос «Что происходит?» остался без ответа. К сожалению, в домашних условиях этот опыт осуществить трудновато, так как стиральной содой уже давно никто не пользуется, да и соляную кислоту в аптеке уже не продают. Но примерно такой же визуальный эффект можно наблюдать, если смешать раствор пищевой соды с раствором уксусной кислоты.
Реакции ионного обмена
Реакции ионного обмена – это реакции между сложными веществами в растворах, в результате которых реагирующие вещества обмениваются своими составными частями. Так как в этих реакциях происходит обмен ионами – они называются ионными.
| Правило Бертолле: Реакции обмена в растворах электролитов протекают до конца (возможны) только тогда, когда в результате реакции образуется либо твердое малорастворимое вещество (осадок), либо газ, либо вода или любой другой слабый электролит. |
| Например, нитрат серебра взаимодействует с бромидом калия |
AgNО3 + КВr = АgВr↓ + КNО3
Правила составления уравнений реакций ионного обмена
1. Записываем молекулярное уравнение реакции, не забывая расставить коэффициенты:
3KOH +FeCl3 = Fe(OH)3 + 3KCl
2. С помощью таблицы растворимости определяем растворимость каждого вещества. Подчеркнем вещества, которые мы не будем представлять в виде ионов.
р р н р
3KOH + FeCl3 = Fe(OH)3 + 3KCl
3. Составляем полное ионное уравнение. Сильные электролиты записываем в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые вещества и газообразные вещества записываем в виде молекул.
3K + + 3OH — + Fe 3+ + 3Cl — = Fe(OH)3 + 3K + + 3Cl —
4. Находим одинаковые ионы (они не приняли участия в реакции в левой и правой частях уравнения реакции) и сокращаем их слева и справа.
3K + + 3OH — + Fe 3+ + 3Cl — = Fe(OH)3 + 3K + + 3Cl —
5. Составляем итоговое сокращенное ионное уравнение (выписываем формулы ионов или веществ, которые приняли участие в реакции).
Fe 3+ + 3OH — = Fe(OH)3
На ионы мы не разбиваем:
| Например, взаимодействие сульфида цинка и серной кислоты |
Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ. Сульфид цинка нерастворим.
ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S
Реакция протекает до конца, т.к. выделяется газ сероводород, который является слабым электролитом. Полное ионно-молекулярное уравнение:
ZnS + 2H + + SO4 2 — = Zn 2+ + SO4 2 — + H2S
Сокращаем ионы, которые не изменились в процессе реакции – в данном случае это только сульфат-ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:
ZnS + 2H + = Zn 2+ + H2S
| Например, взаимодействие гидрокарбоната натрия и гидроксида натрия |
Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
Кислые анионы слабых кислот являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:
Na + + НСО3 — + Na + + ОН — = 2Na + + CO3 2- + H2O
Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:
НСО3 — + ОН — = CO3 2- + H2O
| Например, взаимодействие тетрагидроксоалюмината натрия и соляной кислоты |
Составляем уравнение реакции и проверяем растворимость всех веществ:
Na[Al(OH)4] + 4HCl = NaCl + AlCl3 + H2O
Комплексные ионы являются слабыми электролитами и на ионы не разбиваются:
Na + + [Al(OH)4] — + 4H + + 4Cl — = Na + + Cl — + Al 3+ + 3Cl — + H2O
Сокращаем одинаковые ионы, получаем сокращенное ионное уравнение:
[Al(OH)4] — + 4H + = Al 3+ + 4H2O