ГДЗ по химии 8 класс Габриелян — страница 234 (учебник)

      Реакции ионного обмена: путешествие в мир растворов.

   Многие химические реакции происходят в водных растворах, и этот факт вносит свои коррективы в их протекание. Если в реакциях участвуют электролиты, то есть вещества, диссоциирующие в растворе на ионы, то описание процесса становится более сложным. Сильные электролиты, такие как соли, сильные кислоты и щелочи, полностью диссоциируют в растворе, а слабые электролиты — частично. Таким образом, реакции между водными растворами электролитов — это реакции, в которых участвуют ионы, поэтому они называются ионными реакциями. Ключевой момент: ионные реакции возможны только тогда, когда между ионами происходит взаимодействие, то есть ионы разных электролитов соединяются и образуют новое соединение. Это может быть:
   — нерастворимое вещество, которое выпадает в осадок. Например, при смешивании растворов хлорида бария BaCl₂ и сульфата натрия Na₂SO₄ образуется нерастворимый сульфат бария BaSO₄, выпадающий в осадок
   — газообразное вещество. Например, при взаимодействии раствора соляной кислоты HCl с карбонатом кальция CaCO₃ выделяется углекислый газ CO₂.
   — молекулы малодиссоциирующего вещества (слабого электролита). Например, при смешивании раствора уксусной кислоты CH₃COOH с раствором гидроксида натрия NaOH образуется вода H₂O и соль CH₃COONa, которая частично диссоциирует в растворе.

   Для описания ионных реакций используют три вида уравнений:
   1. Молекулярное уравнение: записывается в виде молекулярных формул реагентов и продуктов, без учёта диссоциации. Например, реакция образования сульфата бария будет записана как:
BaCl₂ (aq) + Na₂SO₄ (aq) → BaSO₄ (s) + 2NaCl (aq).
   2. Полное ионное уравнение: записывается с учётом диссоциации всех реагентов и продуктов, в том числе слабодиссоциирующих. В этом уравнении реагенты представлены в виде ионов, а нерастворимые вещества — в виде молекулярных формул. Например, реакция образования сульфата бария:
Ba²⁺ (aq) + 2Cl^– (aq) + 2Na⁺ (aq) + SO₄^2– (aq) → BaSO₄ (s) + 2Na⁺ (aq) + 2Cl^– (aq).
   3. Сокращённое ионное уравнение: представляет собой полное ионное уравнение, из которого исключены ионы, не участвующие в реакции. Их называют «ионами-наблюдателями». В нашем примере сокращённое ионное уравнение будет выглядеть так:
Ba²⁺ (aq) + SO₄^2– (aq) → BaSO₄ (s).

   Правила написания реакций ионного обмена:
   1. Таблица растворимости: при написании ионных уравнений необходимо руководствоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде. Это позволит определить, будет ли вещество растворяться в воде, и как его представить в уравнении — в виде ионов или в виде молекулярной формулы.
   2. Растворимость реагентов и продуктов: реакции двойного обмена между солями с образованием осадков протекают, когда растворимость реагентов выше, чем растворимость одного из продуктов. Например, в реакции BaCl₂ и Na₂SO₄ сульфат бария менее растворим, чем хлорид бария и сульфат натрия, поэтому он выпадает в осадок.
   3. Концентрация растворов: для получения малорастворимого вещества необходимо использовать достаточно концентрированные растворы реагентов. Это повысит вероятность столкновения ионов и образования осадка. Пример: Рассмотрим реакцию между раствором хлорида железа (III) FeCl₃ и раствором гидроксида натрия NaOH.
Молекулярное уравнение: FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ + 3NaCl
Полное ионное уравнение: Fe³⁺ + 3Cl^– + 3Na⁺ + 3OH^– → Fe(OH)3 + 3Na + 3Cl^–
Сокращённое ионное уравнение: Fe³⁺+ 3OH^– → Fe(OH)₃

   В этой реакции образуется нерастворимый гидроксид железа (III) Fe(OH)₃, который выпадает в осадок. Сокращённое ионное уравнение показывает, что в реакции участвуют только ионы железа (III) и гидроксид-ионы.
   Заключение. Изучение ионных реакций позволяет понимать механизмы многих химических процессов, протекающих в водных растворах. Зная правила написания ионных уравнений и обладая знаниями о растворимости веществ, можно прогнозировать ход реакции и определять ее продукты.

K₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = 2KNO₃ + BaSO₄↓
2K⁺ + SO₄^2– + Ba²⁺ + 2NO₃^– = 2K⁺ + 2NO₃^– + BaSO₄↓
SO4^2– + Ba²⁺ = BaSO₄↓

H₂SO₄ + BaCl₂ = 2HCl + BaSO₄↓
2Н⁺ + SO₄^2– + Ba²⁺ + 2Cl− = 2Н⁺ + 2Cl^– + BaSO⁴↓
SO₄^2– + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Суть обеих реакций заключается образовании нерастворимого сульфата бария.

Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O
Cu(OH)₂ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Cu²⁺ + 2Cl^– + 2H₂O
Cu(OH)₂ + 2H⁺ = Cu²⁺ + 2H₂О

Cu(OH)₂ + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2H₂O
Cu(OH)₂ + 2H⁺ + 2NO₃^– = Cu²⁺ + 2NO_3– + 2H₂O
Cu(OH)₂ + 2H⁺ = Cu²⁺ + 2H₂О

Суть обеих реакций заключается — растворение гидроксида меди (II).

3K₂CO₃ + 2H₃PO4 = 2K₃PO₄ + 3H₂O + 3CO₂↑
6K+ + 3CO₃^2– + 6H⁺ + 2PO₄^3– = 6K⁺ + 2PO₄^3– + 3H₂O + 3CO₂↑
CO₃^2– + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑

Объединяет их то, что карбонат−анионы, под действием катионов водорода, образуют воду и углекислый газ.

1. 2NaF + MgCl₂ = 2NaCl + MgF₂↓
    2Na⁺ + 2F^– + Mg²⁺ + 2Cl^– = 2Na⁺ + 2Cl^– + MgF₂↓
    2F^– + Mg²⁺ = MgF₂↓

2. K₂S + Zn(NO₃)₂ = 2KNO₃ + ZnS↓
    2K⁺ + S^2– + Zn²⁺ + 2NO_3^– = 2K⁺ + 2NO_3^– + ZnS↓
    S^2– + Zn²⁺ = ZnS↓

а) 3Ca²⁺ + 2PO₄^3– = Ca₃(PO₄)₂↓
    1. 3СaCl₂ + 2Na₃PO₄ = 6NaCl + Ca₃(PO₄)₂↓
    2. 3Ca(NO₃)₂ + 2H₃PO₄ = 6HNO₃ + Ca₃(PO₄)₂↓

б) Fe₃₊ + 3OH^– = Fe(OH)₃↓
    1. Fe₂(SO₄)₃ + 6LiOH = 3Li₂SO₄ + 2Fe(OH)₃↓
    2. 2FeBr₃ + 3Ba(OH)₂ = 3BaBr₂ + 2Fe(OH)₃↓

в) 2H⁺ + S^2– = H₂S↑
    1. 2HNO₂ + Na₂S = 2NaNO₂ + H₂S↑
    2. H₂SO₄ + Li₂S = Li₂SO4 + H₂S↑

г) H₂SiO₃ + 2OH^– = SiO₃^2– + 2H₂O
    1. H₂SiO₃ + 2KOH = K₂SiO₃ + 2H₂O
    2. H₂SiO₃ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + 2H₂O

д) Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O
    1. Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O
    2. Fe(OH)₃ + 3HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3H₂O