Grundlegende Allgemeinbildung

Linie UMK VV Lunin. Chemie (8-9)

Ionengleichungen

Ionengleichungen sind ein integraler Bestandteil einer komplexen und interessanten chemischen Wissenschaft. Solche Gleichungen machen es möglich, visuell zu sehen, welche Ionen chemische Umwandlungen eingehen. In Form von Ionen werden Substanzen erfasst, die einer elektrolytischen Dissoziation unterliegen. Analysieren wir die Geschichte des Problems, den Algorithmus zum Erstellen ionischer Gleichungen und Beispiele für Probleme.

HINTERGRUND

Schon die alten Alchemisten, die auf der Suche nach dem Stein der Weisen einfache chemische Reaktionen durchführten und die Ergebnisse ihrer Forschungen in dicken Wälzern niederschrieben, verwendeten bestimmte Zeichen für Chemikalien. Jeder Wissenschaftler hatte sein eigenes System, was nicht verwunderlich ist: Jeder wollte sein geheimes Wissen vor den Intrigen von Neidern und Konkurrenten schützen. Und erst im VIII. Jahrhundert gibt es für einige Elemente einheitliche Bezeichnungen.

1615 schlug Jean Begun in seinem Buch "Principles of Chemistry", das zu Recht als eines der ersten Lehrbücher in diesem Bereich der Naturwissenschaften gilt, die Verwendung herkömmlicher Notationen zum Schreiben chemischer Gleichungen vor. Und erst 1814 schuf der schwedische Chemiker Jons Jakob Berzelius ein System chemischer Symbole, das auf einem oder zwei Anfangsbuchstaben des lateinischen Namens des Elements basiert, ähnlich dem, das die Schüler im Unterricht lernen.

In der achten Klasse (Absatz 12, Lehrbuch "Chemie. Klasse 8", herausgegeben von V. V. Eremin) lernten die Jungs, wie man molekulare Reaktionsgleichungen schreibt, in denen sowohl die Reagenzien als auch die Reaktionsprodukte in Form von Molekülen dargestellt werden.

Dies ist jedoch eine vereinfachte Betrachtung chemischer Umwandlungen. Und darüber haben sich Wissenschaftler schon im 18. Jahrhundert Gedanken gemacht.

Arrhenius fand als Ergebnis seiner Experimente heraus, dass Lösungen bestimmter Substanzen einen elektrischen Strom leiten. Und er bewies, dass Stoffe mit elektrischer Leitfähigkeit in Form von Ionen in Lösungen vorliegen: positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen. Und es sind diese geladenen Teilchen, die reagieren.

WAS SIND IONISCHE GLEICHUNGEN

Ionenreaktionsgleichungen- das sind chemische Gleichheiten, bei denen die an der Reaktion beteiligten Stoffe und die Reaktionsprodukte als dissoziierte Ionen bezeichnet werden. Gleichungen dieser Art eignen sich zum Schreiben von chemischen Substitutions- und Austauschreaktionen in Lösungen.

Ionengleichungen- ein integraler Bestandteil einer komplexen und interessanten chemischen Wissenschaft. Solche Gleichungen machen es möglich, visuell zu sehen, welche Ionen chemische Umwandlungen eingehen. Substanzen, die einer elektrolytischen Dissoziation unterliegen, werden in Form von Ionen aufgezeichnet (das Thema wird ausführlich in Absatz 10 des Lehrbuchs "Chemie. Klasse 9", herausgegeben von V. V. Eremin, behandelt). In Form von Molekülen werden Gase, ausgefällte Substanzen und schwache Elektrolyte aufgenommen, die praktisch nicht dissoziieren. Gase sind mit einem Aufwärtspfeil (), ausfallende Stoffe mit einem Abwärtspfeil (↓) gekennzeichnet.

Das Lehrbuch wurde von Lehrern der Fakultät für Chemie der Staatlichen Universität Moskau verfasst. MV Lomonossow. Das Buch zeichnet sich durch eine einfache und übersichtliche Darstellung des Stoffes, hohes wissenschaftliches Niveau, eine große Zahl von Abbildungen, Experimenten und unterhaltsamen Experimenten aus, die den Einsatz in Klassen und Schulen mit vertiefter naturwissenschaftlicher Fächerbetrachtung ermöglichen.

MERKMALE DER IONISCHEN GLEICHUNGEN

1. Ionenaustauschreaktionen laufen im Gegensatz zu Redoxreaktionen ab, ohne die Wertigkeit von Substanzen zu verletzen, die an chemischen Umwandlungen teilnehmen.

- redox Reaktion

Ionenaustauschreaktion

2. Reaktionen zwischen Ionen laufen unter der Bedingung der Bildung eines schwerlöslichen Niederschlags während der Reaktion, der Entwicklung von flüchtigem Gas oder der Bildung schwacher Elektrolyte ab.

Gießen Sie 1 ml Sodalösung in ein Reagenzglas und fügen Sie vorsichtig ein paar Tropfen Salzsäure hinzu.

Was ist los?

Stellen Sie eine Gleichung für die Reaktion auf, schreiben Sie die vollständigen und abgekürzten Ionengleichungen auf.

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Ionenaustauschreaktionen sind Reaktionen in wässrigen Lösungen zwischen Elektrolyten, die ohne Änderung der Oxidationsstufen der sie bildenden Elemente ablaufen.

Eine notwendige Bedingung für die Reaktion zwischen Elektrolyten (Salzen, Säuren und Basen) ist die Bildung einer Substanz mit geringer Dissoziation (Wasser, schwache Säure, Ammoniumhydroxid), eines Niederschlags oder eines Gases.

Betrachten Sie die Reaktion, die Wasser erzeugt. Diese Reaktionen umfassen alle Reaktionen zwischen jeder Säure und jeder Base. Zum Beispiel die Wechselwirkung von Salpetersäure mit Kaliumhydroxid:

HNO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O (1)

Ausgangsstoffe, d.h. Salpetersäure und Kaliumhydroxid sowie eines der Produkte, nämlich Kaliumnitrat, sind starke Elektrolyte, d.h. in wässriger Lösung liegen sie fast ausschließlich in Form von Ionen vor. Das entstehende Wasser gehört zu schwachen Elektrolyten, d.h. zerfällt praktisch nicht in Ionen. Somit ist es möglich, die obige Gleichung genauer umzuschreiben, indem der tatsächliche Zustand von Substanzen in einer wässrigen Lösung angegeben wird, d.h. in Form von Ionen:

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O (2)

Wie aus Gleichung (2) ersichtlich, befinden sich sowohl vor als auch nach der Reaktion NO 3 – - und K + -Ionen in der Lösung. Mit anderen Worten nahmen tatsächlich Nitrationen und Kaliumionen in keiner Weise an der Reaktion teil. Die Reaktion erfolgte nur aufgrund der Kombination von H + - und OH – -Partikeln zu Wassermolekülen. Mit algebraisch reduzierten identischen Ionen in Gleichung (2):

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O

wir werden .. bekommen:

H + + OH – = H 2 O (3)

Gleichungen der Form (3) werden aufgerufen reduzierte ionische Gleichungen, der Form (2) — vollständige Ionengleichungen, und der Form (1) — Molekulare Reaktionsgleichungen.

Tatsächlich spiegelt die Ionengleichung der Reaktion maximal ihr Wesen wider, genau das, was es ermöglicht, fortzufahren. Es sollte beachtet werden, dass viele verschiedene Reaktionen einer reduzierten Ionengleichung entsprechen können. In der Tat, wenn wir zum Beispiel nicht Salpetersäure, sondern Salzsäure nehmen und anstelle von Kaliumhydroxid beispielsweise Bariumhydroxid verwenden, haben wir die folgende molekulare Reaktionsgleichung:

2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

Salzsäure, Bariumhydroxid und Bariumchlorid sind starke Elektrolyte, dh sie liegen in Lösung hauptsächlich in Form von Ionen vor. Wasser ist, wie oben diskutiert, ein schwacher Elektrolyt, das heißt, es liegt in Lösung fast ausschließlich in Form von Molekülen vor. Auf diese Weise, vollständige Ionengleichung Diese Reaktion sieht folgendermaßen aus:

2H + + 2Cl – + Ba 2+ + 2OH – = Ba 2+ + 2Cl – + 2H 2 O

Wir reduzieren die gleichen Ionen links und rechts und erhalten:

2H + + 2OH – = 2H 2 O

Wenn wir die linke und die rechte Seite durch 2 teilen, erhalten wir:

H + + OH - \u003d H 2 O,

Erhalten reduzierte Ionengleichung stimmt vollständig mit der reduzierten Ionengleichung der Wechselwirkung von Salpetersäure und Kaliumhydroxid überein.

Beim Erstellen von Ionengleichungen in Form von Ionen werden nur Formeln geschrieben:

1) starke Säuren (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (die Liste der starken Säuren muss gelernt werden!)

2) starke Basen (Alkalihydroxide (ALH) und Erdalkalimetalle (ALHM))

3) lösliche Salze

In molekularer Form werden die Formeln geschrieben:

1) Wasser H 2 O

2) Schwache Säuren (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (und andere, fast alle organischen)).

3) Schwache Basen (NH 4 OH und fast alle Metallhydroxide außer Alkalimetallen und Erdalkalimetallen.

4) Schwerlösliche Salze (↓) („M“ oder „H“ in der Löslichkeitstabelle).

5) Oxide (und andere Substanzen, die keine Elektrolyte sind).

Versuchen wir, die Gleichung zwischen Eisen(III)hydroxid und Schwefelsäure aufzuschreiben. In molekularer Form wird die Gleichung ihrer Wechselwirkung wie folgt geschrieben:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

Eisen(III)-hydroxid entspricht der Bezeichnung „H“ in der Löslichkeitstabelle, die Auskunft über seine Unlöslichkeit gibt, d.h. in der Ionengleichung muss es vollständig geschrieben werden, d.h. als Fe(OH) 3 . Schwefelsäure ist löslich und gehört zu den starken Elektrolyten, dh sie liegt in Lösung hauptsächlich in dissoziiertem Zustand vor. Eisen(III)sulfat ist, wie fast alle anderen Salze, ein starker Elektrolyt, und da es wasserlöslich ist, muss es in der Ionengleichung als Ionen geschrieben werden. Unter Berücksichtigung all dessen erhalten wir eine vollständige Ionengleichung der folgenden Form:

2Fe(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

Durch Reduktion der Sulfationen links und rechts erhalten wir:

2Fe(OH) 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 6H 2 O

Wenn wir beide Seiten der Gleichung durch 2 teilen, erhalten wir die reduzierte Ionengleichung:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Betrachten wir nun die Ionenaustauschreaktion, die zur Bildung eines Niederschlags führt. Zum Beispiel die Wechselwirkung zweier löslicher Salze:

Alle drei Salze – Natriumcarbonat, Calciumchlorid, Natriumchlorid und Calciumcarbonat (ja, ja, und er auch) – sind starke Elektrolyte und alles außer Calciumcarbonat ist wasserlöslich, d.h. sind an dieser Reaktion in Form von Ionen beteiligt:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

Wenn wir die gleichen Ionen links und rechts in dieser Gleichung reduzieren, erhalten wir das abgekürzte ionische:

CO 3 2- + Ca 2+ \u003d CaCO 3 ↓

Die letzte Gleichung zeigt den Grund für die Wechselwirkung von Lösungen von Natriumcarbonat und Calciumchlorid. Calciumionen und Carbonationen werden zu neutralen Calciumcarbonatmolekülen kombiniert, die, wenn sie miteinander kombiniert werden, zu kleinen Kristallen von CaCO 3 -Präzipitat mit ionischer Struktur führen.

Ein wichtiger Hinweis zum Bestehen der Prüfung in Chemie

Damit die Reaktion von Salz1 mit Salz2 ablaufen kann, wird solchen Reaktionen neben den Grundvoraussetzungen für das Auftreten ionischer Reaktionen (Gas, Niederschlag oder Wasser in den Reaktionsprodukten) eine weitere Anforderung auferlegt - die Ausgangssalze müssen sein löslich. Das heißt zum Beispiel

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2

die Reaktion geht nicht, obwohl FeS - potentiell einen Niederschlag geben könnte, weil. unlöslich. Der Grund dafür, dass die Reaktion nicht abläuft, ist die Unlöslichkeit eines der Ausgangssalze (CuS).

Und hier bspw.

Na 2 CO 3 + CaCl 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaCl

verläuft, da Calciumcarbonat unlöslich und die ursprünglichen Salze löslich sind.

Gleiches gilt für die Wechselwirkung von Salzen mit Basen. Zusätzlich zu den Grundvoraussetzungen für das Auftreten von Ionenaustauschreaktionen ist die Löslichkeit von beiden notwendig, damit das Salz mit der Base reagieren kann. Auf diese Weise:

Cu(OH) 2 + Na 2 S- fließt nicht

weil Cu(OH) 2 ist unlöslich, obwohl das potenzielle CuS-Produkt ein Niederschlag wäre.

Aber die Reaktion zwischen NaOH und Cu (NO 3) 2 schreitet fort, sodass beide Ausgangsmaterialien löslich sind und Cu (OH) 2 ausfallen:

2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3

Aufmerksamkeit! Erweitern Sie auf keinen Fall die Anforderung an die Löslichkeit der Ausgangsstoffe über die Reaktionen Salz1 + Salz2 und Salz + Base hinaus.

Bei Säuren ist diese Anforderung beispielsweise nicht erforderlich. Insbesondere reagieren alle löslichen Säuren perfekt mit allen Carbonaten, einschließlich unlöslicher.

Mit anderen Worten:

1) Salz1 + Salz2 - die Reaktion läuft ab, wenn die anfänglichen Salze löslich sind und die Produkte einen Niederschlag bilden

2) Salz + Metallhydroxid – die Reaktion läuft ab, wenn die Ausgangssubstanzen löslich sind und in den Produkten ein Niederschlag oder Ammoniumhydroxid vorhanden ist.

Betrachten wir die dritte Bedingung für das Auftreten von Ionenaustauschreaktionen - die Gasbildung. Eine Gasbildung ist streng genommen nur durch Ionenaustausch nur in seltenen Fällen möglich, beispielsweise bei der Bildung von gasförmigem Schwefelwasserstoff:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

In den meisten anderen Fällen wird das Gas als Ergebnis der Zersetzung eines der Produkte der Ionenaustauschreaktion gebildet. Zum Beispiel müssen Sie im Rahmen der Prüfung sicher wissen, dass sich unter Gasbildung aufgrund von Instabilität Produkte wie H 2 CO 3, NH 4 OH und H 2 SO 3 zersetzen:

H 2 CO 3 \u003d H 2 O + CO 2

NH 4 OH \u003d H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2

Mit anderen Worten, wenn Kohlensäure, Ammoniumhydroxid oder schweflige Säure als Ergebnis des Ionenaustauschs gebildet wird, läuft die Ionenaustauschreaktion aufgrund der Bildung eines gasförmigen Produkts ab:

Lassen Sie uns die Ionengleichungen für alle oben genannten Reaktionen aufschreiben, die zur Bildung von Gasen führen. 1) Zur Reaktion:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

In ionischer Form werden Kaliumsulfid und Kaliumbromid aufgenommen, weil. sind lösliche Salze sowie Bromwasserstoffsäure, tk. bezieht sich auf starke Säuren. Schwefelwasserstoff, ein schlecht lösliches und schlecht in Ionen dissoziierendes Gas, wird in molekularer Form geschrieben:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br - \u003d 2K + + 2Br - + H 2 S

Reduzieren wir dieselben Ionen, erhalten wir:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Für die Gleichung:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

In ionischer Form werden Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 als gut lösliche Salze und H 2 SO 4 als starke Säure geschrieben. Wasser ist eine Substanz mit geringer Dissoziation, und CO 2 ist überhaupt kein Elektrolyt, daher werden ihre Formeln in molekularer Form geschrieben:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- \u003d 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

3) für die Gleichung:

NH 4 NO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O + NH 3

Moleküle von Wasser und Ammoniak werden als Ganzes erfasst, und NH 4 NO 3 , KNO 3 und KOH werden in ionischer Form erfasst, weil alle Nitrate sind hochlösliche Salze und KOH ist ein Alkalimetallhydroxid, d.h. starke Basis:

NH 4 + + NO 3 – + K + + OH – = K + + NO 3 – + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH - \u003d H 2 O + NH 3

Für die Gleichung:

Na 2 SO 3 + 2 HCl \u003d 2 NaCl + H 2 O + SO 2

Die vollständige und abgekürzte Gleichung sieht folgendermaßen aus:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + SO 2

Oxide inkl. H 2 O, Niederschläge (Löslichkeitstabelle), schwach dissoziierende Verbindungen: H 2 S; HNO 2, H 2 SO 3 → SO 2 + H 2 O, H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O, NH 4 OH → NH 3 + H 2 O; CH3COOH; HMnO 4 H 2 SiO 3 , H 3 PO 4

Die folgenden haben eine konstante Oxidationsstufe:

Gruppe I Hauptuntergruppe +1, Gruppe II Hauptuntergruppe +2, H +, O -2, OH -, Al 3+, Zn 2+.

Redoxreaktionen(ORD) sind Reaktionen, bei denen Elemente ihren Oxidationszustand (CO) durch Übertragung von Elektronen ändern.

Algorithmus zur Lösung von Redoxreaktionen

Wir notieren die Oxidationsstufe (CO) jedes Elements in der Reaktion.

Finden Sie Elemente, die ihren Oxidationszustand ändern.

Wir selektieren Ionen oder Moleküle, die Elemente mit verändertem Oxidationsgrad enthalten.

Wir unterzeichnen das Oxidationsmittel, Reduktionsmittel.

Saure Umgebung: nH 2 O hinzufügen, wobei der Mangel an O → 2nH + ist

Alkalische Umgebung: nH 2 O zugeben, wobei das überschüssige O → 2nOH -

Wir gleichen jede Halbreaktion aus (die linke Seite der Halbreaktion = die rechte), wir schreiben die Anzahl der abgegebenen und empfangenen Elektronen auf.

Wir gleichen die Anzahl der empfangenen und abgegebenen Elektronen an, setzen die Koeffizienten vor die Halbreaktionen.

Wir unterzeichnen den Oxidationsprozess und den Rückgewinnungsprozess.

Wir schreiben die Gesamtionengleichung unter Berücksichtigung der Koeffizienten.

Wir übertragen die Koeffizienten von der ionischen auf die molekulare Gleichung, geben ähnliche an (linke Seite der Reaktion = rechts)

Korrosion: Oxidation (Zerstörung) von Metall unter Einwirkung der Umwelt Die Anode befindet sich links in der Reihe der Metallspannungen. Die Kathode ist rechts. Anodenbeschichtung (links in der Spannungsreihe; es ist besser, weil die oberste Schicht zerstört wird). Kathodenbeschichtung (rechts in der Spannungsreihe).
feuchte Umgebung, alkalische Umgebung	/A/: Me 0 – nē→Me n + Oxidationsprozess /K/: 1/2O 2 +H 2 O+2ē→2OH - Oxidationsprozess
saure Umgebung	/K/: 2H + +2ē→H 2 - Oxidationsprozess
Am Beispiel der Fe-Cu-Korrosion A (Fe): Fe 0 –2e → Fe 2+ K (Cu): 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH - - feuchte Umgebung, alkalische Umgebung K(Cu): 2H + +2e → H 2 – sauer Produkte: in alkalischer Umgebung 4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3, Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O. (Rost) Produkte in saurer Umgebung: FeSO 4

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EB%E8%E7

Nach dem Faradayschen Gesetz: m \u003d EIt / 96 500, Q \u003d It, C (Stromverbrauch)

wobei m die Masse des an der Elektrode oxidierten oder reduzierten Stoffes ist; E ist die äquivalente Masse des Stoffes; I - Stromstärke, A; t ist die Dauer der Elektrolyse, s. Ve H 2 \u003d 11,2 l, Ve O 2 \u003d 5,6 l

Zum Merken von kathodischen und anodischen Prozessen in der Elektrochemie gibt es folgende Merkregel:

Anionen werden an der Anode oxidiert.

An der Kathode werden Kationen reduziert.

In der ersten Zeile beginnen alle Wörter mit einem Vokal, in der zweiten mit einem Konsonanten.

Oder einfacher:

CAThode - CATions (Ionen an der Kathode)

ANod - ANionen (Ionen an der Anode)

Thema: Chemische Bindung. Elektrolytische Dissoziation

Lektion: Gleichungen für Ionenaustauschreaktionen schreiben

Stellen wir eine Gleichung für die Reaktion zwischen Eisen(III)-hydroxid und Salpetersäure auf.

Fe(OH) 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

(Eisen(III)hydroxid ist eine unlösliche Base, daher wird es nicht exponiert. Wasser ist eine schlecht dissoziierte Substanz, es ist in Lösung praktisch undissoziiert in Ionen.)

Fe(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 – = Fe 3+ + 3NO 3 – + 3H 2 O

Streichen Sie links und rechts die gleiche Anzahl von Nitratanionen, schreiben Sie die abgekürzte Ionengleichung:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Diese Reaktion läuft bis zum Ende ab, weil es entsteht eine schlecht dissoziierte Substanz, Wasser.

Schreiben wir eine Gleichung für die Reaktion zwischen Natriumcarbonat und Magnesiumnitrat.

Na 2 CO 3 + Mg (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Wir schreiben diese Gleichung in ionischer Form:

(Magnesiumcarbonat ist wasserunlöslich und zerfällt daher nicht in Ionen.)

2Na + + CO 3 2– + Mg 2+ + 2NO 3 – = 2Na + + 2NO 3 – + MgCO 3 ↓

Wir streichen links und rechts gleich viele Nitratanionen und Natriumkationen durch, wir schreiben die abgekürzte Ionengleichung:

CO 3 2- + Mg 2+ \u003d MgCO 3 ↓

Diese Reaktion läuft bis zum Ende ab, weil es bildet sich ein Niederschlag - Magnesiumcarbonat.

Schreiben wir eine Gleichung für die Reaktion zwischen Natriumcarbonat und Salpetersäure.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 \u003d 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Kohlendioxid und Wasser sind Zersetzungsprodukte der entstehenden schwachen Kohlensäure.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 – = 2Na + + 2NO 3 – + CO 2 + H 2 O

CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O

Diese Reaktion läuft bis zum Ende ab, weil Als Ergebnis wird Gas freigesetzt und Wasser gebildet.

Stellen wir zwei molekulare Reaktionsgleichungen auf, die der folgenden abgekürzten Ionengleichung entsprechen: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Die abgekürzte Ionengleichung zeigt das Wesen der Ionenaustauschreaktion. In diesem Fall können wir sagen, dass es zur Gewinnung von Calciumcarbonat notwendig ist, dass die Zusammensetzung der ersten Substanz Calciumkationen und die Zusammensetzung der zweiten - Carbonatanionen enthält. Lassen Sie uns die molekularen Reaktionsgleichungen aufstellen, die diese Bedingung erfüllen:

CaCl 2 + K 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2 KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Orzhekovsky P.A. Chemie: 9. Klasse: Lehrbuch. für allgemein inst. / PA Orschekowski, L. M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovsky P.A. Chemie: 9. Klasse: Lehrbuch für die Allgemeinbildung. inst. / PA Orschekowski, L. M. Meshcheryakova, M.M. Schalashova. - M.: Astrel, 2013. (§ 9)

3. Rudzitis G.E. Chemie: anorgan. Chemie. Organ. Chemie: Lehrbuch. für 9 Zellen. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - M .: Bildung, JSC "Moskauer Lehrbücher", 2009.

4. Khomchenko I.D. Sammlung von Aufgaben und Übungen in Chemie für das Gymnasium. - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2008.

5. Enzyklopädie für Kinder. Band 17. Chemie / Kapitel. ed. V.A. Wolodin, führend. wissenschaftlich ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Zusätzliche Webressourcen

1. Eine einzige Sammlung digitaler Bildungsressourcen (Videoerfahrungen zum Thema): ().

2. Elektronische Version der Zeitschrift "Chemistry and Life": ().

Hausaufgaben

1. Markieren Sie in der Tabelle mit einem Pluszeichen Substanzpaare, zwischen denen Ionenaustauschreaktionen möglich sind, bis zum Ende. Schreiben Sie Reaktionsgleichungen in molekularer, vollständiger und reduzierter ionischer Form.

Reaktive Substanzen	K2 CO3		AgNO3	FeCl3	HNO3
CuCl2

2. mit. 67 Nr. 10,13 von P.A. Orzhekovsky "Chemie: 9. Klasse" / P.A. Orschekowski, L. M. Meshcheryakova, M.M. Schalashova. - M.: Astrel, 2013.

Nicht selten müssen Schüler und Studenten das sogenannte nachholen. ionische Reaktionsgleichungen. Insbesondere die Aufgabe 31, die beim Einheitlichen Staatsexamen in Chemie vorgeschlagen wird, widmet sich diesem Thema. In diesem Artikel werden wir den Algorithmus zum Schreiben kurzer und vollständiger Ionengleichungen ausführlich diskutieren und viele Beispiele unterschiedlicher Komplexität analysieren.

Warum Ionengleichungen benötigt werden

Ich möchte Sie daran erinnern, dass beim Auflösen vieler Substanzen in Wasser (und nicht nur in Wasser!) ein Dissoziationsprozess stattfindet – Substanzen zerfallen in Ionen. Beispielsweise dissoziieren HCl-Moleküle in einem wässrigen Medium in Wasserstoffkationen (H + , genauer H 3 O + ) und Chloranionen (Cl – ). Natriumbromid (NaBr) liegt in wässriger Lösung nicht in Form von Molekülen vor, sondern in Form von hydratisierten Na + - und Br - -Ionen (Ionen sind übrigens auch in festem Natriumbromid vorhanden).

Beim Schreiben der "gewöhnlichen" (molekularen) Gleichungen berücksichtigen wir nicht, dass keine Moleküle an der Reaktion teilnehmen, sondern Ionen. Hier ist zum Beispiel die Gleichung für die Reaktion zwischen Salzsäure und Natriumhydroxid:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Natürlich beschreibt dieses Diagramm den Vorgang nicht ganz richtig. Wie wir bereits gesagt haben, gibt es in einer wässrigen Lösung praktisch keine HCl-Moleküle, aber es gibt H + - und Cl – -Ionen. Dasselbe gilt für NaOH. Besser wäre folgendes zu schreiben:

H + + Cl – + Na + + OH – = Na + + Cl – + H 2 O. (2)

Das ist es vollständige Ionengleichung. Statt „virtueller“ Moleküle sehen wir Partikel, die tatsächlich in der Lösung vorhanden sind (Kationen und Anionen). Wir gehen nicht weiter auf die Frage ein, warum wir H 2 O in molekularer Form geschrieben haben. Dies wird etwas später erklärt. Wie Sie sehen, ist es nicht kompliziert: Wir haben die Moleküle durch Ionen ersetzt, die bei ihrer Dissoziation entstehen.

Aber auch die vollständige Ionengleichung ist nicht perfekt. Schauen Sie in der Tat genauer hin: Sowohl im linken als auch im rechten Teil von Gleichung (2) befinden sich identische Teilchen - Na + -Kationen und Cl - Anionen. Diese Ionen verändern sich während der Reaktion nicht. Warum werden sie dann überhaupt benötigt? Lassen Sie uns sie entfernen und bekommen kurze Ionengleichung:

H + + OH – = H 2 O. (3)

Wie Sie sehen können, läuft alles auf die Wechselwirkung von H + - und OH - -Ionen mit der Bildung von Wasser (Neutralisationsreaktion) hinaus.

Alle vollständigen und kurzen Ionengleichungen werden aufgeschrieben. Wenn wir Aufgabe 31 in der Klausur in Chemie gelöst hätten, würden wir dafür die Höchstnote bekommen - 2 Punkte.

Also nochmal zur Terminologie:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - Molekulargleichung ("übliche" Gleichung, die schematisch das Wesen der Reaktion widerspiegelt);
• H + + Cl – + Na + + OH – = Na + + Cl – + H 2 O – vollständige Ionengleichung (echte Teilchen in Lösung sind sichtbar);
• H + + OH - = H 2 O - eine kurze Ionengleichung (wir haben alle "Müll" - Partikel entfernt, die nicht am Prozess teilnehmen).

Algorithmus zum Schreiben von ionischen Gleichungen

1. Wir stellen die Molekulargleichung der Reaktion auf.
2. Alle Teilchen, die in Lösung zu einem merklichen Grad dissoziieren, werden als Ionen geschrieben; Substanzen, die nicht zur Dissoziation neigen, hinterlassen wir "in Form von Molekülen".
3. Wir entfernen von den beiden Teilen der Gleichung den sogenannten. Beobachterionen, also Teilchen, die nicht an dem Prozess teilnehmen.
4. Wir überprüfen die Koeffizienten und erhalten die endgültige Antwort - eine kurze Ionengleichung.

Beispiel 1. Schreiben Sie eine vollständige und kurze Ionengleichung, die die Wechselwirkung von wässrigen Lösungen von Bariumchlorid und Natriumsulfat beschreibt.

Lösung. Wir werden gemäß dem vorgeschlagenen Algorithmus handeln. Lassen Sie uns zuerst die molekulare Gleichung aufstellen. Bariumchlorid und Natriumsulfat sind zwei Salze. Schauen wir uns den Abschnitt des Nachschlagewerks "Eigenschaften anorganischer Verbindungen" an. Wir sehen, dass Salze miteinander wechselwirken können, wenn sich während der Reaktion ein Niederschlag bildet. Lass uns nachsehen:

Übung 2. Vervollständigen Sie die Gleichungen für die folgenden Reaktionen:

1. KOH + H 2 SO 4 \u003d
2. H 3 PO 4 + Na 2 O \u003d
3. Ba(OH) 2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. K 2 S + Hg (NO 3) 2 \u003d
6. Zn + FeCl 2 =

Übung 3. Schreiben Sie die Molekulargleichungen für die Reaktionen (in wässriger Lösung) zwischen: a) Natriumcarbonat und Salpetersäure, b) Nickel(II)-chlorid und Natriumhydroxid, c) Phosphorsäure und Calciumhydroxid, d) Silbernitrat und Kaliumchlorid, z ) Phosphoroxid (V) und Kaliumhydroxid.

Ich hoffe aufrichtig, dass Sie keine Probleme hatten, diese drei Aufgaben zu erledigen. Ist dies nicht der Fall, muss zum Thema "Chemische Eigenschaften der Hauptklassen anorganischer Verbindungen" zurückgekehrt werden.

Wie man eine Molekulargleichung in eine vollständige Ionengleichung umwandelt

Das Interessanteste beginnt. Wir müssen verstehen, welche Substanzen als Ionen geschrieben und welche in "molekularer Form" belassen werden sollten. Folgendes müssen Sie sich merken.

In Form von Ionen schreiben Sie:

• lösliche Salze (ich betone, dass nur Salze in Wasser gut löslich sind);
• Alkalien (ich erinnere daran, dass wasserlösliche Basen Alkalien genannt werden, aber nicht NH 4 OH);
• starke Säuren (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , ...).

Wie Sie sehen können, ist diese Liste nicht schwer zu merken: Sie enthält starke Säuren und Basen sowie alle löslichen Salze. Übrigens, besonders wachsamen jungen Chemikern, die darüber empört sein könnten, dass starke Elektrolyte (unlösliche Salze) nicht in dieser Liste enthalten sind, kann ich folgendes sagen: Unlösliche Salze NICHT in diese Liste aufzunehmen, lehnt das keineswegs ab Tatsache, dass sie starke Elektrolyte sind.

Alle anderen Stoffe müssen in Form von Molekülen in den Ionengleichungen vorliegen. Für jene anspruchsvollen Leser, die sich mit dem schwammigen Begriff „alle anderen Substanzen“ nicht zufrieden geben und die nach dem Vorbild eines berühmten Filmhelden „die vollständige Liste bekanntgeben“ fordern, gebe ich folgende Information.

Schreiben Sie in Form von Molekülen:

• alle unlöslichen Salze;
• alle schwachen Basen (einschließlich unlöslicher Hydroxide, NH 4 OH und ähnlicher Substanzen);
• alle schwachen Säuren (H 2 CO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, fast alle organischen Säuren ...);
• generell alle schwachen Elektrolyte (auch Wasser!!!);
• Oxide (alle Typen);
• alle gasförmigen Verbindungen (insbesondere H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
• einfache Substanzen (Metalle und Nichtmetalle);
• fast alle organischen Verbindungen (mit Ausnahme von wasserlöslichen Salzen organischer Säuren).

Puh, ich glaube nicht, dass ich etwas vergessen habe! Obwohl es meiner Meinung nach einfacher ist, sich an Liste Nr. 1 zu erinnern. Von den grundlegend wichtigen in Liste Nr. 2 werde ich noch einmal Wasser erwähnen.

Lass uns trainieren!

Beispiel 2. Stellen Sie eine vollständige Ionengleichung auf, die die Wechselwirkung von Kupfer(II)-hydroxid und Salzsäure beschreibt.

Lösung. Fangen wir natürlich mit der Molekulargleichung an. Kupfer(II)hydroxid ist eine unlösliche Base. Alle unlöslichen Basen reagieren mit starken Säuren zu Salz und Wasser:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O.

Und jetzt finden wir heraus, welche Substanzen in Form von Ionen und welche in Form von Molekülen geschrieben werden müssen. Die obigen Listen helfen uns dabei. Kupfer(II)hydroxid ist eine unlösliche Base (siehe Löslichkeitstabelle), ein schwacher Elektrolyt. Unlösliche Basen werden in molekularer Form geschrieben. HCl ist eine starke Säure, in Lösung zerfällt sie fast vollständig in Ionen. CuCl 2 ist ein lösliches Salz. Wir schreiben in ionischer Form. Wasser - nur in Form von Molekülen! Wir erhalten die vollständige Ionengleichung:

Cu (OH) 2 + 2H + + 2Cl - \u003d Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.

Beispiel 3. Schreiben Sie eine vollständige Ionengleichung für die Reaktion von Kohlendioxid mit einer wässrigen Lösung von NaOH.

Lösung. Kohlendioxid ist ein typisches saures Oxid, NaOH ist ein Alkali. Wenn saure Oxide mit wässrigen Lösungen von Alkalien interagieren, werden Salz und Wasser gebildet. Wir stellen die molekulare Reaktionsgleichung auf (vergessen Sie übrigens nicht die Koeffizienten):

CO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - Oxid, gasförmige Verbindung; Molekülform behalten. NaOH - starke Base (Alkali); in Form von Ionen geschrieben. Na 2 CO 3 - lösliches Salz; in Form von Ionen schreiben. Wasser ist ein schwacher Elektrolyt, dissoziiert praktisch nicht; belassen Sie es in molekularer Form. Wir erhalten Folgendes:

CO 2 + 2Na + + 2OH - \u003d Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Beispiel 4. Natriumsulfid in wässriger Lösung reagiert mit Zinkchlorid unter Bildung eines Niederschlags. Schreiben Sie die vollständige Ionengleichung für diese Reaktion auf.

Lösung. Natriumsulfid und Zinkchlorid sind Salze. Wenn diese Salze interagieren, fällt Zinksulfid aus:

Na 2 S + ZnCl 2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl.

Ich werde sofort die vollständige Ionengleichung aufschreiben, und Sie werden sie selbst analysieren:

2Na + + S 2– + Zn 2+ + 2Cl – = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl – .

Ich biete Ihnen mehrere Aufgaben zum selbstständigen Arbeiten und einen kleinen Test.

Übung 4. Schreiben Sie molekulare und vollständige ionische Gleichungen für die folgenden Reaktionen auf:

1. NaOH + HNO3 =
2. H 2 SO 4 + MgO =
3. Ca(NO 3 ) 2 + Na 3 PO 4 =
4. CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

Übung 5. Schreiben Sie vollständige Ionengleichungen, die die Wechselwirkung von a) Stickstoffmonoxid (V) mit einer wässrigen Lösung von Bariumhydroxid, b) einer Lösung von Cäsiumhydroxid mit Jodwasserstoffsäure, c) wässrigen Lösungen von Kupfersulfat und Kaliumsulfid, d) Calciumhydroxid beschreiben und eine wässrige Lösung von Eisennitrat (III).