Реакции ионного обмена. Ионные уравнения
Опорный конспект № 5.4 Реакции ионного обмена. Ионные уравнения.
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 5.5. Реакции ионного обмена. Условия протекания реакций ионного обмена, полные и сокращённые ионные уравнения реакций.
Вернуться к Списку конспектов
Свойства ионов
Число электронов в атоме равно числу протонов. Протоны и нейтроны прочно связаны друг с другом и образуют ядро атома. Ион – атом или часть молекулы, где есть неравное количество электронов и протонов. Если электронов больше, чем протонов, то ион называют отрицательным. Иначе ион называют положительным.
Ионы отличаются от атомов строением и свойствами. Некоторые ионы бесцветны, а другие имеют определенный цвет. Для каждого из ионов характерны специфические химические свойства.
Таблица 1. Определение ионов
|
Определяемый ион |
Реактив, содержащий ион |
Результат реакции |
| Н+ | Индикаторы | Изменение окраски |
| Ag+ | Cl– | Белый осадок |
| Cu2+ | OH– | Синий осадок |
| S2– | Черный осадок Окрашивание пламени в сине-зеленый цвет | |
| Fe2+ | OH– | Зеленоватый осадок, который с течением времени буреет |
| Fe3+ | OH– | Осадок бурого цвета |
| Zn2+ | OH– | Белый осадок, при избытке ОН– растворяется |
| S2– | Белый осадок | |
| Аl3+ | OH– | Белый желеобразный осадок, который при избытке ОН– растворяется |
| NH4+ | OH– | Запах аммиака |
| Ba2+ | SO42– | Белый осадок Окрашивание пламени в желто-зеленый цвет |
| Ca2+ | CO32– | Белый осадок Окрашивание пламени в кирпично-красный цвет |
| Na+ | Цвет пламени желтый | |
| K+ | Цвет пламени фиолетовый (через кобальтовое стекло) | |
| Cl– | Ag+ | Белый осадок |
| H2SO4* | Выделение бесцветного газа с резким запахом (НСl) | |
| Br– | Ag+ | Желтоватый осадок |
| H2SO4* | Выделение SO2 и Вг2 (бурый цвет) | |
| I– | Ag+ | Желтый осадок |
| H2SO4* | Выделение H2S и I2 (фиолетовый цвет) | |
| SO32– | H+ | Выделение SO2 — газа с резким запахом, обесцвечивающего раствор фуксина и фиолетовых чернил |
| CO32– | H+ | Выделение газа без запаха, вызывающего помутнение известковой воды |
| СН3СОО– | H2SO4 | Появление запаха уксусной кислоты |
| NO3– | H2SO4(конц.) и Cu | Выделение бурого газа |
| SO42– | Ba2+ | Белый осадок |
| PO43– | Ag+ | Желтый осадок |
| OH– | Индикаторы | Изменение окраски индикаторов |
* При определении галогенид-ионов с помощью серной кислоты используют твердую соль.
Что такое реакции ионного обмена
💡 В предыдущем конспекте мы узнали, что электролиты в растворах распадаются на ионы. А что происходит, если смешать два раствора электролитов? Их ионы могут встретиться и обменяться местами.
📌 Реакции ионного обмена — это реакции между растворами электролитов, в результате которых они обмениваются своими ионами.
AB + CD → AD + CB
⚠️ Важнейшая особенность: в реакциях ионного обмена степени окисления не меняются! Это не ОВР.
Интересный факт: реакции ионного обмена — самые распространённые реакции в природе. Они происходят в океанах, в почве, в живых организмах. Например, усвоение питательных веществ растениями — это ионный обмен.
Условия протекания реакций ионного обмена
📌 Реакции ионного обмена протекают до конца (необратимо), если в результате образуется хотя бы одно из трёх веществ:
- Осадок (нерастворимое или малорастворимое вещество)
- Газ (летучее вещество)
- Вода (или другой слабый электролит)
💡 Правило Бертолле: реакция ионного обмена идёт до конца, если связываются ионы — образуются нерастворимые, газообразные или слабодиссоциирующие вещества.
⚠️ Если ни одно из этих условий не выполняется — реакция не идёт (ионы просто «плавают» в растворе, не взаимодействуя).
Примеры
| Условие | Пример реакции | Что образуется |
| Осадок | NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃ | AgCl (белый творожистый осадок) |
| Газ | Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O | CO₂ (выделяется с шипением) |
| Вода | NaOH + HCl → NaCl + H₂O | H₂O (очень слабый электролит) |
Как определить, идёт ли реакция
📌 Алгоритм:
- Записать формулы реагентов (в растворе).
- Мысленно обменять ионы местами (катион первого с анионом второго, и наоборот).
- Посмотреть по таблице растворимости, какие продукты образуются.
- Если один из продуктов — осадок, газ или вода (слабый электролит) → реакция идёт.
- Если все продукты растворимы и сильные электролиты → реакция не идёт (ионы не связываются).
Пример. Идёт ли реакция?
NaNO₃ + KCl → ?
Обмен ионами: Na⁺ + NO₃⁻ + K⁺ + Cl⁻ → возможные продукты: NaCl и KNO₃.
Оба продукта — растворимые соли (NaCl — растворим, KNO₃ — растворим).
Ни осадка, ни газа, ни воды не образуется.
✅ Реакция НЕ ИДЁТ.
Ионные уравнения
📌 Реакции в растворах электролитов записывают в трёх формах:
- Молекулярное уравнение — обычное уравнение с формулами веществ.
- Полное ионное уравнение — все сильные электролиты записаны в виде ионов.
- Сокращённое ионное уравнение — только те ионы, которые участвуют в реакции (связываются).
💡 Ионные уравнения показывают сущность реакции — какие ионы реально взаимодействуют.
Правила записи ионных уравнений
📌 В ионных уравнениях:
- Сильные электролиты (растворимые соли, сильные кислоты, щёлочи) записывают в виде ионов.
- Слабые электролиты (слабые кислоты, нерастворимые основания, вода) записывают в виде молекул.
- Нерастворимые вещества (осадки) и газы записывают в виде молекул.
- Одноимённые ионы в левой и правой частях сокращаются.
⚠️ Важно: в ионных уравнениях всегда проверяйте заряды ионов!
Примеры составления ионных уравнений
Пример 1. Реакция с осадком
Реакция: NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃
Молекулярное уравнение: NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃
Полное ионное уравнение:
Na⁺ + Cl⁻ + Ag⁺ + NO₃⁻ → AgCl↓ + Na⁺ + NO₃⁻
Сокращённое ионное уравнение: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓
💡 Сокращённое уравнение показывает, что реагируют только ионы Ag⁺ и Cl⁻, образуя нерастворимый осадок. Остальные ионы — «зрители».
Пример 2. Реакция с газом
Реакция: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O
Молекулярное уравнение: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O
Полное ионное уравнение:
2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → 2Na⁺ + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O
Сокращённое ионное уравнение: CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O
Пример 3. Реакция нейтрализации
Реакция: NaOH + HCl → NaCl + H₂O
Молекулярное уравнение: NaOH + HCl → NaCl + H₂O
Полное ионное уравнение:
Na⁺ + OH⁻ + H⁺ + Cl⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + H₂O
Сокращённое ионное уравнение: H⁺ + OH⁻ → H₂O
💡 Реакция нейтрализации всегда имеет одно и то же сокращённое ионное уравнение (для сильных кислот и щелочей).
Пример 4. Реакция, которая НЕ идёт
Реакция: NaNO₃ + KCl → ?
Молекулярное уравнение: не пишем (реакция не идёт).
Полное ионное уравнение:
Na⁺ + NO₃⁻ + K⁺ + Cl⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + K⁺ + NO₃⁻
Сокращённое ионное уравнение: все ионы сокращаются → реакции нет.
Связывание ионов — ключевой принцип
📌 Реакции ионного обмена всегда идут в направлении связывания ионов:
- Ионы связываются в нерастворимые осадки
- Ионы связываются в газообразные вещества
- Ионы связываются в молекулы слабых электролитов (вода, слабые кислоты, слабые основания)
⚠️ Если ионы не связываются (все продукты растворимы и сильные электролиты) — реакция не идёт.
Практическое задание
📌 Задание 1. Определите, пойдут ли реакции:
- NaCl + KNO₃ →
- Na₂CO₃ + CaCl₂ →
- K₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ →
- NaOH + HNO₃ →
- Na₂SO₄ + KCl →
📌 Задание 2. Напишите молекулярные, полные и сокращённые ионные уравнения:
- Na₂SO₄ + BaCl₂ →
- CuSO₄ + NaOH →
- K₂CO₃ + HCl →
- FeCl₃ + NaOH →
📌 Задание 3. Дано сокращённое ионное уравнение:
Mg²⁺ + CO₃²⁻ → MgCO₃↓
Подберите две пары реагентов, для которых это уравнение справедливо.
⚡️ Проверьте себя:
- Задание 1: 1 — не идёт; 2 — идёт (CaCO₃↓); 3 — идёт (BaSO₄↓); 4 — идёт (H₂O); 5 — не идёт.
- Задание 2: 1) Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl; 2Na⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2Cl⁻ → BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻; Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.
- Задание 3: например, MgCl₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃↓ + 2NaCl; Mg(NO₃)₂ + K₂CO₃ → MgCO₃↓ + 2KNO₃.
Памятка
- ✅ Реакции ионного обмена — обмен ионами между электролитами в растворе.
- ✅ Условия протекания: образование осадка ↓, газа ↑, воды (или слабого электролита).
- ✅ Не идут, если все продукты растворимы и сильные электролиты.
- ✅ Молекулярное уравнение — с формулами веществ.
- ✅ Полное ионное уравнение — сильные электролиты в виде ионов.
- ✅ Сокращённое ионное уравнение — только участвующие ионы («зрители» сокращены).
- ✅ Сильные электролиты в растворе всегда записывают в виде ионов.
- ✅ Слабые электролиты, осадки, газы записывают в виде молекул.
Вы смотрели конспект урока химии по теме «Реакции ионного обмена. Ионные уравнения». Выберите дальнейшее действие:
- Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
