Ерөнхий суурь боловсрол

УМК В.В.Лунин шугам. Хими (8-9)

Ионы тэгшитгэл

Ионы тэгшитгэл нь нарийн төвөгтэй, сонирхолтой химийн шинжлэх ухааны салшгүй хэсэг юм. Ийм тэгшитгэл нь ямар ионууд химийн хувиралд орж байгааг нүдээр харах боломжийг олгодог. Ион хэлбэрээр электролитийн задралд ордог бодисууд бүртгэгддэг. Асуудлын түүх, ионы тэгшитгэл зохиох алгоритм, асуудлын жишээнд дүн шинжилгээ хийцгээе.

ҮНДЭСЛЭЛ

Эртний алхимичид ч гэсэн философийн чулууг хайж олохын тулд энгийн химийн урвал явуулж, судалгааныхаа үр дүнг зузаан цаасан дээр бичиж байхдаа химийн бодисуудад тодорхой тэмдэг ашигладаг байв. Эрдэмтэн бүр өөрийн гэсэн системтэй байсан бөгөөд энэ нь гайхмаар зүйл биш юм: хүн бүр өөрийн нууц мэдлэгээ атаархсан хүмүүс, өрсөлдөгчдийн явуулгааас хамгаалахыг хүсдэг байв. Зөвхөн VIII зуунд зарим элементүүдийн нэг төрлийн тэмдэглэгээ байдаг.

1615 онд Жан Бегун байгалийн шинжлэх ухааны энэ хэсгийн анхны сурах бичгийн нэг гэж зүй ёсоор тооцогддог "Химийн зарчмууд" номондоо химийн тэгшитгэл бичихэд ердийн тэмдэглэгээг ашиглахыг санал болгов. Зөвхөн 1814 онд Шведийн химич Жонс Якоб Берзелиус оюутнуудын ангид сурдагтай адил элементийн латин нэрний эхний нэг эсвэл хоёр үсэг дээр үндэслэн химийн тэмдгийн системийг бүтээжээ.

Наймдугаар ангид (12-р догол мөр, "Хими. 8-р анги" сурах бичиг В.В. Эреминий найруулсан) залуус урвалж болон урвалын бүтээгдэхүүнийг молекул хэлбэрээр харуулсан молекулын урвалын тэгшитгэлийг хэрхэн бичихийг сурсан.

Гэсэн хэдий ч энэ нь химийн хувиргалтыг хялбаршуулсан үзэл бодол юм. Эрдэмтэд энэ талаар 18-р зуунд аль хэдийн бодож байсан.

Аррениус туршилтынхаа үр дүнд зарим бодисын уусмал нь цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг болохыг олж мэдэв. Мөн тэрээр цахилгаан дамжуулалттай бодисууд нь эерэг цэнэгтэй катион ба сөрөг цэнэгтэй анионуудын ион хэлбэрээр уусмалд байдгийг нотолсон. Мөн эдгээр цэнэгтэй хэсгүүд нь хариу үйлдэл үзүүлдэг.

ИОН тэгшитгэл ЮУ ВЭ

Ионы урвалын тэгшитгэл- эдгээр нь урвалд орж буй бодисууд ба урвалын бүтээгдэхүүнийг задарсан ион гэж тодорхойлсон химийн тэгшитгэлүүд юм. Энэ төрлийн тэгшитгэл нь уусмал дахь химийн орлуулалт, солилцооны урвалыг бичихэд тохиромжтой.

Ионы тэгшитгэл- нарийн төвөгтэй, сонирхолтой химийн шинжлэх ухааны салшгүй хэсэг. Ийм тэгшитгэл нь ямар ионууд химийн хувиралд орж байгааг нүдээр харах боломжийг олгодог. Электролитийн диссоциацид ордог бодисыг ион хэлбэрээр бүртгэдэг (энэ сэдвийг 10-р зүйлд дэлгэрэнгүй авч үзсэн "Хими. 9-р анги" сурах бичиг В.В. Эреминий найруулсан). Молекулын хэлбэрээр хий, тунадасжсан бодис, сул электролитууд бүртгэгддэг бөгөөд тэдгээр нь бараг салдаггүй. Хийүүдийг дээш сумаар (), тунадас үүсгэдэг бодисыг доош сумаар (↓) заана.

Сурах бичгийг Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Химийн факультетийн багш нар бичсэн. М.В. Ломоносов. Номын өвөрмөц онцлог нь материалын танилцуулгын энгийн, ойлгомжтой байдал, шинжлэх ухааны өндөр түвшин, олон тооны чимэглэл, туршилт, зугаа цэнгэлийн туршилтууд бөгөөд үүнийг байгалийн ухааны хичээлүүдийг гүнзгийрүүлэн судалдаг анги, сургуульд ашиглах боломжийг олгодог.

ИОН ТЕГИГЦЛАГЫН ОНЦЛОГ

1. Ион солилцооны урвал нь исэлдэлтийн урвалаас ялгаатай нь химийн хувиралд орж буй бодисын валентыг зөрчихгүйгээр явагддаг.

- исэлдэлтийн урвал

Ионы солилцооны урвал

2. Ионуудын хоорондох урвал нь урвалын явцад муу уусдаг тунадас үүсэх, дэгдэмхий хий үүсэх, сул электролит үүсэх нөхцөлд явагдана.

Туршилтын хоолойд 1 мл натрийн карбонатын уусмал хийнэ, түүнд хоёр дусал давсны хүчлийг болгоомжтой хийнэ.

Юу болоод байна?

Урвалын тэгшитгэл хийж, бүрэн ба товчилсон ионы тэгшитгэлийг бичнэ үү.

#ЗАР_ОРУУЛАХ#

Ион солилцооны урвалууд нь электролитийн хоорондох усан уусмал дахь урвал бөгөөд тэдгээрийг бүрдүүлдэг элементүүдийн исэлдэлтийн төлөвт өөрчлөлт оруулахгүйгээр явагддаг.

Электролит (давс, хүчил, суурь) хоорондын урвалын зайлшгүй нөхцөл бол бага диссоциацтай бодис (ус, сул хүчил, аммонийн гидроксид), тунадас эсвэл хий үүсэх явдал юм.

Ус үүсгэдэг урвалыг авч үзье. Эдгээр урвалууд нь аливаа хүчил ба суурь хоорондын бүх урвалыг агуулдаг. Жишээлбэл, азотын хүчлийн калийн гидроксидтэй харилцан үйлчлэл:

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

Эхлэх материал, жишээлбэл. азотын хүчил ба калийн гидроксид, түүнчлэн бүтээгдэхүүний нэг болох калийн нитрат нь хүчтэй электролит, i.e. усан уусмалд тэдгээр нь бараг зөвхөн ион хэлбэрээр байдаг. Үүссэн ус нь сул электролитэд хамаардаг, i.e. бараг ион болгон задалдаггүй. Тиймээс усан уусмал дахь бодисын бодит төлөвийг зааж өгснөөр дээрх тэгшитгэлийг илүү нарийвчлалтай дахин бичих боломжтой болно. ион хэлбэрээр:

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

(2) тэгшитгэлээс харахад урвалын өмнө болон дараа нь уусмалд NO 3 − ба K + ионууд байна. Өөрөөр хэлбэл, нитратын ионууд болон калийн ионууд урвалд ямар ч байдлаар оролцоогүй. Энэ урвал нь зөвхөн H + ба OH - хэсгүүдийг усны молекул болгон нэгтгэсний улмаас үүссэн. Тиймээс (2) тэгшитгэл дэх ижил ионуудыг алгебрийн хувьд багасгасан:

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

бид авах болно:

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

(3) хэлбэрийн тэгшитгэлийг дуудна багасгасан ионы тэгшитгэл, хэлбэрийн (2) - бүрэн ионы тэгшитгэл, болон (1) хэлбэрийн - молекулын урвалын тэгшитгэл.

Үнэн хэрэгтээ урвалын ионы тэгшитгэл нь түүний мөн чанарыг дээд зэргээр тусгаж, цааш үргэлжлүүлэх боломжтой болгодог. Нэг бууруулсан ионы тэгшитгэлд олон янзын урвал тохирч болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Үнэн хэрэгтээ, жишээ нь, азотын хүчил биш, харин давсны хүчил, калийн гидроксидын оронд барийн гидроксидыг авч үзвэл дараахь молекулын урвалын тэгшитгэлтэй болно.

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

Давсны хүчил, барийн гидроксид, барийн хлорид нь хүчтэй электролитууд бөгөөд тэдгээр нь ихэвчлэн ион хэлбэрээр уусмалд байдаг. Ус бол дээр дурдсанчлан сул электролит, өөрөөр хэлбэл уусмалд бараг зөвхөн молекул хэлбэрээр байдаг. Тиймээс, бүрэн ионы тэгшитгэлЭнэ хариу үйлдэл иймэрхүү харагдах болно:

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

Бид зүүн ба баруун талд ижил ионуудыг багасгаж, дараахь зүйлийг авна.

2H + + 2OH - = 2H 2 O

Зүүн ба баруун талыг хоёуланг нь 2-т хуваахад бид дараахь зүйлийг авна.

H + + OH - \u003d H 2 O,

Хүлээн авсан багасгасан ионы тэгшитгэлазотын хүчил ба калийн гидроксидын харилцан үйлчлэлийн бууруулсан ионы тэгшитгэлтэй бүрэн давхцдаг.

Ионы тэгшитгэлийг ион хэлбэрээр бүрдүүлэхдээ зөвхөн томъёог бичнэ.

1) хүчтэй хүчил (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (хүчтэй хүчлүүдийн жагсаалтыг мэдэж байх ёстой!)

2) хүчтэй суурь (шүлтлэг гидроксид (ALH) ба шүлтлэг шороон метал (ALHM))

3) уусдаг давс

Молекул хэлбэрээр томъёог дараах байдлаар бичнэ.

1) Ус H 2 O

2) Сул хүчил (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (болон бусад бараг бүх органик)).

3) Сул суурь (NH 4 OH ба шүлтлэг металл ба шүлтлэг шороон металаас бусад бараг бүх металлын гидроксид).

4) Бага зэрэг уусдаг давс (↓) (уусах чадварын хүснэгт дэх M эсвэл "H").

5) Оксид (болон электролит биш бусад бодисууд).

Төмрийн (III) гидроксид ба хүхрийн хүчлийн тэгшитгэлийг бичихийг хичээцгээе. Молекул хэлбэрээр тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичнэ.

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

Төмрийн (III) гидроксид нь уусах чадварын хүснэгт дэх "H" гэсэн тэмдэглэгээтэй тохирч байгаа бөгөөд энэ нь түүний уусдаггүй байдлын тухай өгүүлдэг. ионы тэгшитгэлд үүнийг бүхэлд нь бичих ёстой, өөрөөр хэлбэл. гэж Fe(OH) 3 . Хүхрийн хүчил нь уусдаг бөгөөд хүчтэй электролитэд хамаардаг, өөрөөр хэлбэл уусмалд голчлон диссоциацтай байдаг. Төмрийн (III) сульфат нь бараг бүх давсны нэгэн адил хүчтэй электролит бөгөөд усанд уусдаг тул ионы тэгшитгэлд ион гэж бичих ёстой. Дээр дурдсан бүх зүйлийг харгалзан бид дараах хэлбэрийн бүрэн ионы тэгшитгэлийг олж авна.

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

Зүүн ба баруун талд сульфатын ионуудыг бууруулснаар бид дараахь зүйлийг авна.

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

Тэгшитгэлийн хоёр талыг 2-т хуваахад бид бууруулсан ионы тэгшитгэлийг олж авна.

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

Одоо тунадас үүсэхэд хүргэдэг ион солилцооны урвалыг харцгаая. Жишээлбэл, хоёр уусдаг давсны харилцан үйлчлэл:

Бүх гурван давс - натрийн карбонат, кальцийн хлорид, натрийн хлорид ба кальцийн карбонат (тийм ээ, тийм, тэр ч бас) - хүчтэй электролит бөгөөд кальцийн карбонатаас бусад бүх зүйл усанд уусдаг, өөрөөр хэлбэл. Энэ урвалд ион хэлбэрээр оролцдог.

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

Энэ тэгшитгэлийн зүүн ба баруун талд ижил ионуудыг бууруулснаар бид товчилсон ионыг авна.

CO 3 2- + Ca 2+ \u003d CaCO 3 ↓

Сүүлийн тэгшитгэл нь натрийн карбонат ба кальцийн хлоридын уусмалуудын харилцан үйлчлэлийн шалтгааныг харуулав. Кальцийн ионууд ба карбонатын ионууд нь кальцийн карбонатын төвийг сахисан молекулуудад нэгтгэгддэг бөгөөд тэдгээр нь бие биетэйгээ нийлснээр ионы бүтцийн CaCO 3 тунадас үүсгэдэг.

Химийн шалгалтанд тэнцэх чухал тэмдэглэл

Давс1-ийн давс2-тай урвалд орохын тулд ионы урвал (урвалын бүтээгдэхүүн дэх хий, тунадас эсвэл ус) үүсэх үндсэн шаардлагаас гадна ийм урвалд өөр нэг шаардлага тавигддаг - анхны давсууд байх ёстой. уусдаг. Энэ нь жишээлбэл,

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2

урвал явагдахгүй, гэхдээ FeS нь тунадас үүсгэж болзошгүй тул. уусдаггүй. Урвал үргэлжлэхгүй байгаа шалтгаан нь эхлэлийн давсны аль нэг нь уусдаггүй (CuS) юм.

Мөн энд, жишээлбэл,

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

кальцийн карбонат нь уусдаггүй, анхны давс нь уусдаг тул оршдог.

Давсуудын суурьтай харилцан үйлчлэлд мөн адил хамаарна. Давс нь суурьтай урвалд орохын тулд ион солилцооны урвал үүсэх үндсэн шаардлагаас гадна хоёулангийнх нь уусах чадвар шаардлагатай байдаг. Тиймээс:

Cu(OH) 2 + Na 2 S - урсдаггүй

учир нь Cu(OH) 2 нь уусдаггүй боловч CuS-ийн боломжит бүтээгдэхүүн нь тунадас болно.

Гэвч NaOH ба Cu (NO 3) 2-ын хоорондох урвал явагддаг тул эхлэлийн материал хоёулаа уусдаг бөгөөд Cu (OH) 2-ыг тунадаг.

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

Анхаар! Ямар ч тохиолдолд давс1 + давс2 ба давс + суурийн урвалаас давсан анхны бодисын уусах чадварт тавигдах шаардлагыг бүү нэмэгдүүл.

Жишээлбэл, хүчилтэй бол энэ шаардлага шаардлагагүй. Ялангуяа бүх уусдаг хүчил нь бүх карбонатууд, түүний дотор уусдаггүй бодисуудтай төгс урвалд ордог.

Өөрөөр хэлбэл:

1) Давс1 + давс2 - анхны давс уусдаг, бүтээгдэхүүнд тунадас үүссэн тохиолдолд урвал явагдана.

2) Давс + металлын гидроксид - анхны бодисууд уусдаг бөгөөд бүтээгдэхүүнд тунадас эсвэл аммонийн гидроксид байгаа тохиолдолд урвал явагдана.

Ион солилцооны урвал үүсэх гурав дахь нөхцөл болох хий үүсэхийг авч үзье. Хатуухан хэлэхэд зөвхөн ион солилцооны үр дүнд хий үүсэх нь ховор тохиолдолд л боломжтой байдаг, жишээлбэл, хийн устөрөгчийн сульфид үүсэх үед:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Бусад ихэнх тохиолдолд хий нь ион солилцооны урвалын аль нэг бүтээгдэхүүний задралын үр дүнд үүсдэг. Жишээлбэл, шалгалтын хүрээнд хий үүсэх үед тогтворгүй байдлаас болж H 2 CO 3, NH 4 OH, H 2 SO 3 зэрэг бүтээгдэхүүн задардаг болохыг та тодорхой мэдэх хэрэгтэй.

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

Өөрөөр хэлбэл, ионы солилцооны үр дүнд нүүрстөрөгчийн хүчил, аммонийн гидроксид эсвэл хүхрийн хүчил үүссэн бол хийн бүтээгдэхүүн үүссэний улмаас ион солилцооны урвал явагдана.

Хий үүсэхэд хүргэдэг дээрх бүх урвалын ионы тэгшитгэлийг бичье. 1) урвалын хувьд:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

Ионы хэлбэрээр калийн сульфид, калийн бромид бүртгэгдэх болно, учир нь. уусдаг давс, түүнчлэн гидробромик хүчил, tk. хүчтэй хүчилд хамаарна. Устөрөгчийн сульфид нь муу уусдаг, ион руу муу задрах хий бөгөөд молекул хэлбэрээр бичнэ.

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

Ижил ионуудыг бууруулснаар бид дараахь зүйлийг авна.

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Тэгшитгэлийн хувьд:

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

Ионы хэлбэрээр Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 нь сайн уусдаг давс, H 2 SO 4 нь хүчтэй хүчил гэж бичигдэнэ. Ус бол бага диссоциацтай бодис бөгөөд CO 2 нь электролит биш тул тэдгээрийн томъёог молекул хэлбэрээр бичнэ.

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) тэгшитгэлийн хувьд:

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

Ус ба аммиакийн молекулуудыг бүхэлд нь бүртгэж, NH 4 NO 3, KNO 3, KOH -ийг ион хэлбэрээр бүртгэнэ. бүх нитратууд нь маш их уусдаг давс бөгөөд KOH нь шүлтлэг металлын гидроксид, i.e. хүчтэй суурь:

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

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

Тэгшитгэлийн хувьд:

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

Бүрэн ба товчилсон тэгшитгэл нь дараах байдлаар харагдах болно.

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

оксидууд орно. H 2 O, тунадас (уусах чадварын хүснэгт), сул диссоциацийн нэгдлүүд: 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

Дараахь нь тогтмол исэлдэлтийн төлөвтэй байна.

I бүлгийн үндсэн дэд бүлэг +1, II бүлэг үндсэн дэд бүлэг +2, H +, O -2, OH -, Al 3+, Zn 2+.

Редокс урвалууд(ORD) нь электронуудыг шилжүүлэх замаар элементүүд исэлдэх төлөвөө (CO) өөрчилдөг урвал юм.

Редокс урвалыг шийдвэрлэх алгоритм

Бид урвал дахь элемент бүрийн исэлдэлтийн төлөвийг (CO) буулгана.

Тэдний исэлдэлтийн төлөвийг өөрчилдөг элементүүдийг ол.

Бид исэлдэлтийн зэрэгтэй элементүүдийг агуулсан ион эсвэл молекулуудыг сонгодог.

Бид исэлдүүлэгч бодис, ангижруулагч бодисоор гарын үсэг зурдаг.

Исгэлэн орчин: O → 2nH + дутагдалтай nH 2 O нэмнэ

Шүлтлэг орчин: nH 2 O нэмнэ, энд илүүдэл O → 2nOH -

Бид хагас урвал бүрийг тэнцүүлж (хагас урвалын зүүн тал = баруун тал), өгөгдсөн болон хүлээн авсан электронуудын тоог бичнэ.

Бид хүлээн авсан болон өгөгдсөн электронуудын тоог тэнцүүлж, хагас урвалын өмнө коэффициентийг тогтооно.

Бид исэлдэлтийн процесс болон нөхөн сэргээх үйл явцад гарын үсэг зурдаг.

Коэффициентийг харгалзан нийт ионы тэгшитгэлийг бичнэ.

Бид коэффициентүүдийг ионоос молекул тэгшитгэл рүү шилжүүлж, ижил төстэй (урвалын зүүн тал = баруун талд) өгнө.

Зэврэлт: хүрээлэн буй орчны нөлөөн дор металыг исэлдүүлэх (устгах). Анод нь металлын цуваа хүчдэлийн зүүн талд байна. Катод нь баруун талд байна. Анодын бүрээс (хүчдэлийн цувралын зүүн талд; энэ нь дээр,учир нь дээд давхарга нь устгагдсан). Катодын бүрээс (хүчдэлийн цувралын баруун талд).
чийглэг орчин, шүлтлэг орчин	/А/: Me 0 – nē→Me n + исэлдэлтийн процесс /K/: 1/2O 2 +H 2 O+2ē→2OH - исэлдэлтийн процесс
хүчиллэг орчин	/К/: 2H + +2ē→H 2 - исэлдэлтийн процесс
Fe-Cu зэврэлтийн жишээн дээр A (Fe): Fe 0 -2e → Fe 2+ K (Cu): 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH - - чийглэг орчин, шүлтлэг орчин K(Cu): 2H + +2e→H 2 - хүчиллэг Бүтээгдэхүүн: шүлтлэг орчинд 4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3, Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O. (зэв) Хүчиллэг орчинд байгаа бүтээгдэхүүн: FeSO 4

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

Фарадейгийн хуулийн дагуу: m \u003d EIt / 96 500, Q \u003d It, C (хэрэглэсэн цахилгаан)

энд m нь электрод дээр исэлдсэн буюу буурсан бодисын масс; E нь бодисын эквивалент масс; I - одоогийн хүч чадал, A; t - электролизийн үргэлжлэх хугацаа, с. Ve H 2 \u003d 11.2 л, Ve O 2 \u003d 5.6 л

Электрохими дахь катод ба анодын процессыг цээжлэхийн тулд дараахь мнемоник дүрмийг баримтална.

Анионууд нь анод дээр исэлддэг.

Катодын хувьд катионууд багасдаг.

Эхний мөрөнд бүх үгс эгшиг, хоёрдугаарт гийгүүлэгчээр эхэлдэг.

Эсвэл илүү хялбар:

CAThode - CATions (катод дахь ионууд)

ANod - ANions (анод дахь ионууд)

Сэдэв: Химийн холбоо. Электролитийн диссоциаци

Хичээл: Ион солилцооны урвалын тэгшитгэл бичих

Төмрийн (III) гидроксид ба азотын хүчлийн хоорондох урвалын тэгшитгэлийг хийцгээе.

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

(Төмрийн (III) гидроксид нь уусдаггүй суурь тул ил задрахгүй. Ус бол сул диссоциацтай бодис бөгөөд уусмал дахь ион болон бараг задардаггүй.)

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

Бид зүүн ба баруун талд ижил тооны нитратын анионуудыг хайчилж, товчилсон ионы тэгшитгэлийг бичнэ.

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

Энэ урвал эцэс хүртэл үргэлжилдэг, учир нь муу задарсан бодис болох ус үүсдэг.

Натрийн карбонат ба магнийн нитрат хоёрын хоорондох урвалын тэгшитгэлийг бичье.

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

Бид энэ тэгшитгэлийг ион хэлбэрээр бичнэ.

(Магнийн карбонат нь усанд уусдаггүй тул ион болон задардаггүй.)

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

Бид зүүн ба баруун талд ижил тооны нитратын анион ба натрийн катионуудыг хасаад товчилсон ионы тэгшитгэлийг бичнэ.

CO 3 2- + Mg 2+ \u003d MgCO 3 ↓

Энэ урвал эцэс хүртэл үргэлжилдэг, учир нь тунадас үүсдэг - магнийн карбонат.

Натрийн карбонат ба азотын хүчлийн хоорондох урвалын тэгшитгэлийг бичье.

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

(Нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус нь сул нүүрстөрөгчийн хүчлийн задралын бүтээгдэхүүн юм.)

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

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

Энэ урвал эцэс хүртэл үргэлжилдэг, учир нь үр дүнд нь хий ялгарч, ус үүсдэг.

Дараах багасгасан ионы тэгшитгэлд тохирох молекулын урвалын хоёр тэгшитгэлийг хийцгээе: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Товчилсон ионы тэгшитгэл нь ион солилцооны урвалын мөн чанарыг харуулдаг. Энэ тохиолдолд кальцийн карбонатыг авахын тулд эхний бодис нь кальцийн катион, хоёр дахь нь карбонатын анион агуулсан байх шаардлагатай гэж хэлж болно. Энэ нөхцлийг хангасан урвалын молекулын тэгшитгэлийг зохиоё.

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

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

1. Оржековский П.А. Хими: 9-р анги: сурах бичиг. ерөнхий хувьд inst. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. - М.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Оржековский П.А. Хими: 9-р анги: Ерөнхий боловсролын сурах бичиг. inst. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Astrel, 2013. (§ 9)

3. Rudzitis G.E. Хими: органик бус. хими. Эрхтэн. хими: сурах бичиг. 9 эсийн хувьд. / Г.Э. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М .: Боловсрол, ХК "Москвагийн сурах бичиг", 2009 он.

4. Хомченко И.Д. Ахлах сургуульд зориулсан химийн бодлого, дасгалын цуглуулга. - М.: РИА "Шинэ давалгаа": Нийтлэгч Умеренков, 2008 он.

5. Хүүхдэд зориулсан нэвтэрхий толь бичиг. 17-р боть. Хими / Бүлэг. ed. В.А. Володин удирдаж байна. шинжлэх ухааны ed. И.Линсон. - М.: Аванта +, 2003 он.

Нэмэлт вэб нөөц

1. Боловсролын дижитал нөөцийн нэг цуглуулга (сэдвийн талаархи видео туршлага): ().

2. "Хими ба амьдрал" сэтгүүлийн цахим хувилбар: ().

Гэрийн даалгавар

1. Хүснэгтэнд ион солилцооны урвал явагдах боломжтой хос бодисуудыг нэмэх тэмдэгээр эцэс хүртэл тэмдэглэ. Урвалын тэгшитгэлийг молекул, бүрэн ба бууруулсан ионы хэлбэрээр бичнэ үү.

Реактив бодисууд	К2 CO3		AgNO3	FeCl3	HNO3
CuCl2

2. хамт. 67 No 10,13-аас П.А. Оржековский "Хими: 9-р анги" / P.A. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М .: Астрел, 2013 он.

Ихэнхдээ сургуулийн сурагчид, оюутнууд гэж нэрлэгддэг зүйлийг бүрдүүлэх шаардлагатай болдог. ионы урвалын тэгшитгэл. Тодруулбал, Химийн улсын нэгдсэн шалгалтад дэвшүүлсэн 31-р асуудал энэ сэдэвт зориулагдсан болно. Энэ нийтлэлд бид богино, бүрэн ионы тэгшитгэл бичих алгоритмыг нарийвчлан авч үзэх болно, янз бүрийн түвшний нарийн төвөгтэй байдлын олон жишээнд дүн шинжилгээ хийх болно.

Яагаад ионы тэгшитгэл хэрэгтэй вэ?

Олон бодисыг усанд уусгахад (зөвхөн усанд биш!) диссоциацийн процесс явагддаг - бодисууд ион болон хуваагддаг гэдгийг сануулъя. Жишээлбэл, усан орчин дахь HCl молекулууд нь устөрөгчийн катионууд (H +, илүү нарийвчлалтай, H 3 O +) ба хлорын анионууд (Cl -) болж задардаг. Натрийн бромид (NaBr) нь усан уусмалд молекул хэлбэрээр биш, харин усжуулсан Na + ба Br - ион хэлбэрээр байдаг (дашрамд хэлэхэд, ионууд нь хатуу натрийн бромид байдаг).

"Ердийн" (молекул) тэгшитгэлийг бичихдээ бид молекулууд урвалд ордоггүй, харин ионууд ордог гэдгийг анхаарч үздэггүй. Жишээлбэл, давсны хүчил ба натрийн гидроксидын хоорондох урвалын тэгшитгэл энд байна.

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

Мэдээжийн хэрэг, энэ диаграмм нь үйл явцыг бүрэн зөв дүрсэлсэнгүй. Өмнө дурьдсанчлан усан уусмалд HCl молекул бараг байдаггүй, харин H + ба Cl - ионууд байдаг. NaOH-ийн хувьд ч мөн адил. Дараахь зүйлийг бичих нь дээр.

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

Ийм л байна бүрэн ионы тэгшитгэл. "Виртуал" молекулуудын оронд бид уусмалд байгаа хэсгүүдийг (катион ба анион) хардаг. Бид яагаад H 2 O-г молекул хэлбэрээр бичсэн тухай асуултын талаар ярихгүй. Үүнийг бага зэрэг дараа тайлбарлах болно. Таны харж байгаагаар ямар ч төвөгтэй зүйл байхгүй: бид молекулуудыг задрах явцад үүссэн ионуудаар сольсон.

Гэсэн хэдий ч бүрэн ионы тэгшитгэл ч төгс биш юм. Үнэхээр анхааралтай ажиглаарай: тэгшитгэлийн зүүн ба баруун хэсэгт (2) ижил хэсгүүд байдаг - Na + катионууд ба Cl - анионууд. Эдгээр ионууд урвалын явцад өөрчлөгддөггүй. Тэд яагаад хэрэгтэй байна вэ? Тэднийг устгаад авцгаая Богино ионы тэгшитгэл:

H + + OH - = H 2 O. (3)

Таны харж байгаагаар энэ бүхэн нь ус үүсэхтэй H + ба OH - ионуудын харилцан үйлчлэлээс (саармагжуулах урвал) үүсдэг.

Бүх бүрэн ба богино ионы тэгшитгэлийг бичнэ. Хэрэв бид химийн шалгалтын 31-р асуудлыг шийдсэн бол хамгийн дээд оноо буюу 2 оноо авах болно.

Тиймээс, нэр томъёоны талаар дахин нэг удаа:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - молекулын тэгшитгэл ("ердийн" тэгшитгэл, урвалын мөн чанарыг бүдүүвчээр тусгасан);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - бүрэн ионы тэгшитгэл (ууссан дахь бодит хэсгүүд харагдаж байна);
• H + + OH - = H 2 O - богино ионы тэгшитгэл (бид бүх "хог" -ыг устгасан - үйл явцад оролцдоггүй бөөмс).

Ионы тэгшитгэл бичих алгоритм

1. Бид урвалын молекулын тэгшитгэлийг бүтээдэг.
2. Уусмалд мэдэгдэхүйц хэмжээгээр задарч буй бүх бөөмсийг ионоор бичнэ; задралд өртөмтгий биш бодисыг бид "молекул хэлбэрээр" үлдээдэг.
3. Бид тэгшитгэлийн хоёр хэсгээс гэж нэрлэгддэг зүйлийг хасдаг. ажиглагчийн ионууд, өөрөөр хэлбэл процесст оролцдоггүй хэсгүүд.
4. Бид коэффициентүүдийг шалгаж, эцсийн хариултыг авдаг - богино ионы тэгшитгэл.

Жишээ 1. Барийн хлорид ба натрийн сульфатын усан уусмалуудын харилцан үйлчлэлийг дүрсэлсэн бүрэн ба богино ионы тэгшитгэлийг бичнэ үү.

Шийдвэр. Бид санал болгож буй алгоритмын дагуу ажиллах болно. Эхлээд молекулын тэгшитгэлийг байгуулъя. Барийн хлорид ба натрийн сульфат нь хоёр давс юм. Лавлах номын "Органик бус нэгдлүүдийн шинж чанарууд" хэсгийг харцгаая. Хэрэв урвалын явцад тунадас үүсвэл давс нь хоорондоо харилцан үйлчилж болохыг бид харж байна. Шалгацгаая:

Дасгал 2. Дараах урвалын тэгшитгэлийг гүйцээнэ үү.

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 =

Дасгал 3. a) натрийн карбонат ба азотын хүчил, б) никель (II) хлорид ба натрийн гидроксид, в) ортофосфорын хүчил ба кальцийн гидроксид, г) мөнгөний нитрат ба калийн хлорид, д) хоорондын (усан уусмал дахь) урвалын молекулын тэгшитгэлийг бич. ) фосфорын исэл (V) ба калийн гидроксид.

Та эдгээр гурван даалгаврыг биелүүлэхэд ямар ч асуудалгүй байсан гэдэгт би чин сэтгэлээсээ найдаж байна. Хэрэв тийм биш бол "Органик бус нэгдлүүдийн үндсэн ангиллын химийн шинж чанар" сэдэв рүү буцах шаардлагатай.

Молекулын тэгшитгэлийг хэрхэн бүрэн ионы тэгшитгэл болгон хувиргах вэ

Хамгийн сонирхолтой нь эхэлдэг. Бид ямар бодисыг ионоор бичиж, аль нь "молекул хэлбэрээр" үлдэх ёстойг ойлгох ёстой. Та дараахь зүйлийг санаж байх хэрэгтэй.

Ионы хэлбэрээр бичнэ:

• уусдаг давс (зөвхөн давс нь усанд уусдаг гэдгийг би онцолж байна);
• шүлтүүд (усанд уусдаг суурийг шүлт гэж нэрлэдэг боловч NH 4 OH биш гэдгийг сануулъя);
• хүчтэй хүчил (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...).

Таны харж байгаагаар энэ жагсаалтыг санах нь тийм ч хэцүү биш юм: үүнд хүчтэй хүчил, суурь, бүх уусдаг давс орно. Дашрамд хэлэхэд, хүчтэй электролит (уусдаггүй давс) энэ жагсаалтад ороогүйд эгдүүцэж магадгүй, ялангуяа сонор сэрэмжтэй залуу химич нарт би дараахь зүйлийг хэлье: Энэ жагсаалтад уусдаггүй давсыг оруулахгүй байх нь эдгээрийг огт үгүйсгэхгүй. тэдгээр нь хүчтэй электролит юм.

Бусад бүх бодисууд ионы тэгшитгэлд молекул хэлбэрээр байх ёстой. "Бусад бүх бодис" гэсэн тодорхой бус нэр томъёонд сэтгэл хангалуун бус, алдартай киноны баатрын үлгэр жишээг дагаж "жагсаалтыг бүрэн эхээр нь зарла" гэж шаарддаг уншигчдад зориулж дараах мэдээллийг хүргэж байна.

Молекул хэлбэрээр дараахь зүйлийг бичнэ үү.

• бүх уусдаггүй давс;
• бүх сул суурь (уусдаггүй гидроксид, NH 4 OH болон ижил төстэй бодисууд орно);
• бүх сул хүчил (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, бараг бүх органик хүчил ...);
• ерөнхийдөө бүх сул электролитууд (усыг оруулаад !!!);
• исэл (бүх төрлийн);
• бүх хийн нэгдлүүд (ялангуяа H 2, CO 2, SO 2, H 2 S, CO);
• энгийн бодис (металл ба металл бус);
• бараг бүх органик нэгдлүүд (органик хүчлийн усанд уусдаг давсыг эс тооцвол).

Өө, би юу ч мартсан гэж бодохгүй байна! Хэдийгээр миний бодлоор жагсаалтын 1-ийг санах нь илүү хялбар байдаг. Жагсаалтын №2-т чухал ач холбогдолтой зүйлсээс би усыг дахин тэмдэглэх болно.

Бэлтгэл хийцгээе!

Жишээ 2. Зэс (II) гидроксид ба давсны хүчлийн харилцан үйлчлэлийг дүрсэлсэн ионы бүрэн тэгшитгэлийг хий.

Шийдвэр. Мэдээжийн хэрэг, молекулын тэгшитгэлээс эхэлье. Зэс (II) гидроксид нь уусдаггүй суурь юм. Бүх уусдаггүй суурь нь хүчтэй хүчилтэй урвалд орж давс, ус үүсгэдэг.

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

Одоо бид ямар бодисыг ион хэлбэрээр, аль нь молекул хэлбэрээр бичихийг олж мэдэв. Дээрх жагсаалтууд бидэнд туслах болно. Зэс (II) гидроксид нь уусдаггүй суурь (уусах чадварын хүснэгтийг үз), сул электролит юм. Уусдаггүй суурь нь молекул хэлбэрээр бичигдсэн байдаг. HCl нь хүчтэй хүчил бөгөөд уусмалд бараг бүрэн ион болгон задалдаг. CuCl 2 нь уусдаг давс юм. Бид ион хэлбэрээр бичдэг. Ус - зөвхөн молекул хэлбэрээр! Бид бүрэн ионы тэгшитгэлийг авна.

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

Жишээ 3. NaOH-ийн усан уусмалтай нүүрстөрөгчийн давхар ислийн урвалын бүрэн ионы тэгшитгэлийг бич.

Шийдвэр. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь ердийн хүчиллэг исэл, NaOH нь шүлтлэг юм. Хүчиллэг исэл нь шүлтийн усан уусмалтай харилцан үйлчлэхэд давс, ус үүсдэг. Бид молекулын урвалын тэгшитгэлийг зохиодог (дашрамд хэлэхэд коэффициентүүдийн талаар бүү мартаарай):

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

CO 2 - исэл, хийн нэгдэл; молекулын хэлбэрийг хадгалах. NaOH - хүчтэй суурь (шүлт); ион хэлбэрээр бичигдсэн байна. Na 2 CO 3 - уусдаг давс; ион хэлбэрээр бичнэ. Ус бол сул электролит бөгөөд бараг салдаггүй; молекул хэлбэрээр үлдээнэ үү. Бид дараахь зүйлийг авна.

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

Жишээ 4. Усан уусмал дахь натрийн сульфид нь цайрын хлоридтой урвалд орж тунадас үүсгэдэг. Энэ урвалын бүрэн ионы тэгшитгэлийг бич.

Шийдвэр. Натрийн сульфид ба цайрын хлорид нь давс юм. Эдгээр давсууд харилцан үйлчлэхэд цайрын сульфид тунадас үүсгэдэг.

Na 2 S + ZnCl 2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl.

Би тэр даруй бүрэн ионы тэгшитгэлийг бичих болно, та өөрөө үүнийг шинжлэх болно.

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

Би танд бие даасан ажил, жижиг тест хийх хэд хэдэн даалгавар санал болгож байна.

Дасгал 4. Дараах урвалын молекул ба бүрэн ионы тэгшитгэлийг бичнэ үү.

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

Дасгал 5. Үүнд: а) азотын исэл (V) барийн гидроксидын усан уусмал, б) цезийн гидроксидын гидроиод хүчилтэй уусмал, в) зэсийн сульфат, калийн сульфидын усан уусмал, г) кальцийн гидроксидын харилцан үйлчлэлийг дүрсэлсэн ионы бүрэн тэгшитгэлийг бич. ба төмрийн нитратын усан уусмал (III).