Іонні рівняння

Реакції обміну в розчинах електролітів.

З точки зору теорії електролітичної дисоціації у водних розчинах протікають реакції не між самими електролітами, а між утвореними іонами.

При реакціях між іонами, в розчинах електролітів можливі такі випадки: 1) утворені речовини – сильні електроліти, добре розчинні у воді і повністю дисоційовані на іони; 2) одна із утворених речовин – осад, газ, слабкий електроліт (розчинний у воді), або комплексний іон. Розглянемо конкретні приклади.

Реакції в розчинах електролітів, при яких складові частини (іони) однієї речовини обмінюються складовими частинами другої, називають іонообмінними або обмінними реакціями.

Напрямок протікання іоннообмінних реакцій визначається привилом: реакції обміну в розчинах електрролітів протікають практично необоротньо і до кінця в тих випадках, коли в якості продуктів одержуються осади (малорозчинні речовини), слабкі електроліти (малодисоційовані сполуки) і комплексні іони (також малодисоційовані). В тому випадку, коли при взаємодії розчинів електролітів не утворюється ні одна із вказаних сполук, це означає, що хімічна взаємодія практично не відбувається.

Розглянемо приклади.

1. Реакція між розчинами нітрата калія і хлорида натрія (сильні електроліти) в молекулярній формі виразиться рівнянням:

KNO₃ + NaCl KCl + NaNO₃

В розчині до і після змішування солей знаходяться тільки іони К⁺, NO₃^-, Na⁺, Cl^-. Оскільки не утворюються нерозчинні сполуки, слабодисоційовані речовини і гази, хімічна взаємодія не відбувається.

2. Прикладом реакції, яка протікає з утворенням газа, може бути взаємодія сульфіда натрія з соляною кислотою:

Na₂S + 2HCl H₂S + 2NaCl (молекулярне рівнняння)

2Na⁺+ S^2-+2H⁺+2Cl^- H₂S + 2Na⁺ + 2Cl^-(іонно-молекулярне рівняння)

S^2-+2H⁺ H₂S (скорочене іонно-молекулярне рівняння).

3. В якості прикладу реакції з утворенням слабкодисоційованої речовини можна навести приклад нейтралізації сильної кислоти лугом:

HCl + NaOH H₂O + NaCl

H⁺ + Cl^- + Na⁺ + OH^- H₂O + Na⁺ + Cl^-

H⁺ + OH^- H₂O

4. Реакцією з утворенням комплексного іону, наприклад, є одержання комплексного кстіону тетраамін міді (ІІ) при дії аміаку на хлорид міді:

CuCl₂ + 4NH₃ [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2Cl^-.

Утворені в результаті реакції осад, газ, слабкий електроліт або комплексний іон виділяються із сфери реакції і тому реакція не може протікати в зворотньому напрямку, тобто вона протікає до кінця.

Гідроліз – хімічна взаємодія солей з водою, яке приводить до утворення слабкого електроліту.

Якщо розглядати солі як продукти взаємодії кислот з основами, то в залежності від їх сили розрізняють чотири типи солей:

1)солі, утворені сильною кислотою і сильною основою;

2) солі, утворені слабкою кислотою і сильною основою;

3) солі, утворені сильною кислотою і слабкою основою;

4) солі, утсорені слабкою кислотою і слабкою основою.

Солі першого типу не підлягають гідролізу, оскільки не утворюють слабких електролітів при взаємодії з водою.

Гідроліз солей, утворених сильною основою і слабкою кислотою розглянемо на прикладі цианіду калію.

KCN K⁺ + CN^-

H₂O H⁺+OH^-.

В розчині поряд з молекулами води присутні іони К⁺, OH^-, H⁺ i CN^-. Вони взаємодіють між собою, утворюючи малодисоційовані молекули HCN. Сіль підлягає гідролізу:

KCN + H₂O KOH + HCN

CN^- + H₂O OH^- + HCN.

В результаті гідролізу збільшується концентрація іонів ОН^- і рН розчину зростає: рН >7. Середовище лужне.

При розчиненні в воді солі, утворенної сильною кислотю і слабкою основою, наприклад хлориду амонію:

NH₄Cl NH₄⁺ + Cl^-

H₂O H⁺ + OH^-.

В розчині з’являються іони NH₄⁺, Cl^-, H⁺, OH^-. Іони NH₄⁺ і OH^- взаємодіють між собою і утворюють слабкодисоційовані молекули NH₄ОН. Це означає, що сіль підлягає гідролізу.

NH₄Cl + Н₂О NH₄ОН +НCl

NH₄⁺ + Н₂О NH₄ОН + Н⁺

В результаті гідролізу збільшується концентрація іонів водню Н⁺ і рН зменшується: рН < 7. Середовище кисле.

Найбільш повному гідролізу підлягають солі, утворені слабкою кислотою і слабкою основою. В результаті розчинення цианіду амонію, наприклад, в розчині з’являються чотири вида іонів:

NH₄⁺, CN^-, H⁺ i OH^-, які попарно взаємодіють з утворенням слабкої кислоти: Н⁺ + СN^- HCN і слабкої основи: NH₄⁺ + ОН^- NH₄ОН. Сумарне рівняння гідролізу виражається рівнянням:

NH₄СN + Н₂О NH₄ОН+ HCN.

В результаті гідролізу солей, подібних до цианіду амонію, в розчині утворюється слабка кислота і слабка основа і рН розчину близько до 7. Середовище нейтральне.

При розчиненні солей багатоосновних кислот або багатокислотних основ, гідроліз протікає ступінчасто:

Na₂S + H₂O NaHS + NaOH

S^2- + H₂O HS⁺ + OH^-

NaHS⁺ + Н₂О H₂S + NaOH

HS^- +H₂O H₂S + ОН^-

Ступінь гідролізу залежить від хімічної природи утвореного слабкого електроліту і вона тим вище, чим слабкіше цей електроліт.

Так як гідроліз – процес ендотермічний, то при підвищенні температури повинна збільшуватись його інтенсивність (за принципом Ле Шательє). Розбавлення водою сприяє протіканню процесу, пов’язаного з поглинанням води, тобто посиленню гідролізу.

КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

Розчини. Електрохімічні процеси.

3.1. Обчисліть молярну концентрацію розчину хлориду кальцію /густина 1,178 г/см³/, якщо масова частина CaCl₂ в розчині складає 20%.

3.2. Обчисліть масову частку солі в розчині, який містить 280г води і 40г солі.

3.3. У 200г води розчинили 50г цукру. Визначте масову частку цукру в розчині.

3.4. Визначте масову частку розчиненої речовини, якщо в 200г води знаходиться 20г речовини.

3.5. Визначте масу води і масу хлориду натрію NaCl, які потрібні для приготування: а/ 250г розчину з масовою часткою NaCl 10% /0,1/;

б/ 0,5г розчину з масовою часткою NaCl,15% /0,15/;

в/ 500г розчину з масовою часткою NaCl 20% /0,2/.

3.6. Визначте масу цукру яка містить:

а/ в 1кг розчину з масовою часткою цукру 20%;

б/ в 200г розчину з масовою часткою цукру 5%.

3.7. Визначте масу йоду і масу спирту, які потрібно взяти для приготування 500г розчину з масовою часткою йоду 0,5 /5%/.

3.8. Визначте масу солі, яку потрібно розчинити в 10 кг води, щоб приготувати розчин з масовою часткою солі 10%.

3.9. Обчисліть масу води, яка потрібна для приготування розчину з масовою часткою солі 10% із 10г солі.

3.10. До 120г розчину з масовою часткою речовини 28% додали 216мл води. Знайдіть масову частку розчиненої речовини нового розчину.

3.11. Змішали 20кг розчину з масовою часткою речовини 8% і 10кг розчину з масовою часткою речовини 12%. Визначте масову частку розчиненої речовини нового розчину.

3.12. Визначте масу сульфату натрія, яка необхідна для приготування 5л розчину з масовою часткою речовини 0,08. / .

3.13. До 500мл розчину кислоти з масовою часткою речовини 0,32 / додали 1л води. Знайдіть масову частку розчиненої речовини нового розчину.

3.14. Визначте об’єм розчину сірчаної кислоти з масовою часткою речовини 0,08 /8%/ / , який потрібний для приготування 500г розчину сірчаної кислоти з масовою часткою 1%.

3.15. Знайдіть масу сірчаної кислоти H₂SO₄, яка необхідна для приготування 500мл 2М розчину.

3.16. Знайдіть масу азотної кислоти HNO₃, яка містить в 200мл 0,1М розчину.

3.17. В якому об’ємі 1М розчину містить 4,9г сірчаної кислоти H₂SO₄?

3.18. Визначте молярну концентрацію розчину, якщо в 400мл розчину міститься 10,5г гідроксиду калію KOH.

3.19. У 200мл розчину міститься 5,6г гідроксиду калію KOH. Визначте молярну концентрацію розчину.

3.20. Визначте молярну концентрацію розчину, одержаного при розчинені 42,6г сульфату натрію Na₂SO₄ в 300г води, якщо густина розчину 1,12г/мл.

3.21. Яка маса хлориду калію KCl потрібна для того, щоб приготувати розчин цієї солі об’ємом 300мл і концентрацію 0,15моль/л.

3.22. Який об’єм 5М розчину гідроксиду калію KOH потрібно взяти, щоб приготувати 0,6М розчин KOH об’ємом 250мл?

3.23. Яка маса хлориду калію KCl містить в його розчині молярної концекнтрації 0,3 моль/л і об’ємом 400мл?

3.24. Яку масу оксиду фосфору P₂O₅ потрібно взяти для приготування розину фосфатної кислити H₃PO₄ об’ємом 300 мл і молярної концетрації 0,2 моль/л?

3.25. Обчисліть масу нітрату калію KNO₃, необхідно для приготування 500 мл розину, в якому молярна концентрація дорівнює 0,2 моль/л.

3.26. В якому об’ємі 0,1 н розчину міститься 8 г сульфату міді CuSO₄ ?

3.27. Яка маса карбонату натрію міститься в розчині об’ємом 250 мл, в якому нормальна концентрація дорівнює 0,2 моль/л?

3.28. В розчині об’ємом 2 л міститься каоьонат натрію Na₂CO₃ масою 21,2 г. Визначте молярну і нормальну концентрації цього розч4ину.

3.29. Яка маса сірчаної кислоти H₂SO₄ містить в розчині об’ємом 250 мл, якщо цого нормальна концентрація дорівнює 0,1 моль/л?

3.30. В розчині об’ємом 250 мл міститься сульфат алюмінію Al₂(SO₄)₃ масою 7,5 г. Чому дорівнює нормальна концентрація цьго розчину?

3.31. На пілставі лектронних і електро-іонних рівнянь розставте коефіцієнти в рівняннях реакції:

Дата добавления: 2015-05-24