Правила составления уравнений ионно-молекулярных реакций

1. Составляется молекулярное уравнение реакции. Формулы веществ записываются в соответствии с правилом валентности. Рассчитываются (если необходимо) коэффициенты в соответствии с законом сохранения массы веществ.

2. Составляется полное ионно-молекулярное уравнение. В молекулярной форме следует записывать малорастворимые и газообразные вещества, а также слабые электролиты (табл. 4.4, 4.5). Все эти вещества или не образуют в растворах ионов, или образуют их очень мало. В виде ионов записывают сильные кислоты и основания, а также растворимые соли. Эти электролиты существуют в растворе в виде ионов, но не молекул.

3. Составляется сокращённое ионно-молекулярное уравнение. Ионы, которые в ходе реакции не изменяются, сокращаются. Полученное уравнение показывает суть реакции.

Химическое взаимодействие в растворе электролита возможно в том случае, если ионы одного электролита с ионами другого образуют малорастворимые или малодиссоциирующие вещества (осадки или слабые электролиты) и газы.

Таблица 4.5

Растворимость солей кислот и оснований в воде

В качестве примР – растворимое,Н – нерастворимое). Все растворимые соли являются сильными электролитами.

CaCl₂ + 2NaNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2NaCl; CaCl₂ + Na₂SO₄ → CaSO₄↓ + 2NaCl.

Р Р Р Р Р Р Н Р

В соответствии с правилами написания ионно-молекулярных уравнений сильные, растворимые электролиты запишем в виде ионов, аслабые или нерастворимые – в видемолекул.

Ca²⁺ + 2Cl^‾ + 2Na⁺ + 2NO₃^‾ → Ca²⁺ + 2NO₃^‾ + 2Na⁺ + 2Cl‾;

Ca²⁺ + 2Cl^‾ + 2Na⁺ + SO₄^2‾ → CaSO₄ ↓ + 2Na⁺ + 2Cl^‾.

В первом случае все ионы сокращаются, а во втором – сокращенное ионно-молекулярное уравнение имеет вид: Ca²⁺ + SO₄^2‾ → CaSO₄ ↓, т.е. в данном случае имеет место химическое взаимодействие с образованием малорастворимоговещества. Данная реакция является практически необратимой, т.к. в обратном направлении, т.е. в сторону растворения осадка, она протекает в очень незначительной степени (рис. 4.6).

Рассмотрим реакции, приводящие к образованию слабого электролита и газа (рис. 4.7).

NH₄Cl + KOH → NH₄OH + KCl,

NH₄⁺ +Cl¯ + K⁺ + OH¯ → NH₄OH + K⁺ + Cl¯,

NH₄⁺ + OH¯ → NH₄OH.

Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + H₂CO₃ (H₂O + CO₂↑),

2 Na⁺ + CO₃²¯ + 2 H⁺ + 2 Cl → 2 Na⁺ + 2 Cl¯ + H₂O + CO₂↑,

2 H⁺ + CO₃²¯ → H₂O + CO₂↑.

Правило. Условием протекания практически необратимых реакций двойного обмена являетсяобразование осадка, слабого электролита и газа.

Если малорастворимые или малодиссоциирующие вещества есть и среди исходных веществ и среди продуктов реакции, то ионно-молекулярное равновесие смещается в сторону менее диссоциирующего или менее растворимого электролита.

СН₃СООН + NaOH ↔ CH₃COONa + H₂O,

СН₃СООН + Na⁺ + OH¯ ↔ СН₃СОО¯ +Na⁺ + H₂O,

СН₃СООН + OH¯ ↔ СН₃СОО¯ + H₂O.

слабая кислота слабый электролит

Константа диссоциации уксусной кислоты равна около 10^–5 , а воды около 10^–16 ,т.е. вода является более слабым электролитом и равновесие смещено в сторону образования продуктов реакции.

На смещении ионно-молекулярного равновесия основано растворение малорастворимого гидроксида магния при добавлении порциями раствора хлорида аммония:

Mg(OH)₂ + 2 NH₄Cl ↔ MgCl₂ + 2 NH₄OH,

Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺ + 2Cl¯ ↔ Mg²⁺ + 2 Cl¯ + 2 NH₄OH,

Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺ ↔ Mg²⁺ + 2 NH₄OH.

Введение дополнительных порций иона NH₄⁺ смещает равновесие в сторону продуктов реакции.