Химия

Урок 11: Протекание реакций в растворе

Особенности протекания реакций в растворе

Химия настолько уникальная и удивительная наука, что во время проведения опытов, иногда, кажется, что происходят чудеса. Сливая два раствора, можем наблюдать, как бурно выделяется газ, или меняется цвет, или выпадает яркий осадок. Однако бывают и такие случаи, что реакция не происходит. А выяснить причину этому поможет наш урок, в котором рассмотрим реакции ионного обмена.

Обложка урока взята с источника.

slide9

Занятия с репетитором    ОНЛАЙН от 200 руб / час

Перейти

Бесплатный подбор репетитора на нашем сайте

Перейти slide8

План урока:

Особенности протекания реакций в растворе

Кислоты и их свойства

Основания и их свойства

Соли и их свойства

 

Особенности протекания реакций в растворе

Химические реакции, в отличие от физических, характеризуются образованием новых веществ. Судить об их получении, мы можем, наблюдая изменение окраски, либо выделение газа или осадка.

Вспомним, что происходит с веществом, когда оно попадает в воду. Оно распадается на ионы. Тем не менее, этот процесс характерен не для всех веществ, а только для сильных электролитов, к которым относятся растворимые соли и кислоты, а также щёлочи.

z1

Также необходимо вспомнить, какие реакции относятся к типу обмена.

z2

Судить произошла реакция или нет, мы можем, если будет выполняться хотя бы одно из условий.

Условия протекания реакций между ионами сложных веществ.

z3

Рассмотрим подробно каждое условие и составим алгоритм написания уравнений.

Выпадение осадка является подтверждением того, мы визуально видим, что реакция произошла. Составим уравнение между щёлочью – гидроксидом калия и солью – сульфатом меди (II). Запишем молекулярное уравнение.

z4

Выполняя данный опыт, Вы могли бы наблюдать образование осадка голубого цвета.

z5

Чтобы понять, какое вещество выпало в осадок, воспользуемся таблицей растворимости, а также составим полное ионно-молекулярное уравнение, которое отображает все частицы, находящиеся в растворе, с учётом коэффициентов.

z6

Таким образом, KOH, K2SOи CuSO4 – это сильные электролиты, которые запишем в ионном виде. Cu(OH)2 – нерастворимое вещество, будет в молекулярном виде со стрелкой ↓. Также обращаем внимание, что перед щёлочью КОН находится коэффициент 2. Значит, образуется по два моля ионов К+ и ОН.

z7

При написании уравнений реакций, не забываем о законе сохранения вещества. Поэтому количество атомов, а также ионов, до реакции и после должны быть равны.

Следует отметить, что в полном ионно-молекулярном уравнении, слева и справа, имеются одинаковые частицы, их можно сократить.

z8

Эти ионы при взаимодействии не образуют вещества, поэтому находятся в растворе в свободном виде как K+и SO4−2.

Сокращённая реакция ионного обмена отображает суть химического процесса, а именно, между какими частицами происходит реакция.

z9

Следственно, Cu(OH)2 будет осадком в растворе состоящем из ионов SO42−и К+.

Вторым из условий является выделение газа. Эту реакцию Вы наблюдаете, когда гасите соду кислотой, не важно, какой уксусной, лимонной, яблочной, или же при добавлении к ней кефира, результат будет один и тот же, образование пузырьков углекислого газа. Для примера возьмём взаимодействие соды и соляной кислоты. Составим молекулярное уравнение.

z10

Возникает закономерный вопрос, в уравнении отсутствует газ, однако раствор «шипит». Чтобы разобраться в этой проблеме, следует вспомнить, что угольная кислота относится к слабым электролитам и происходит выделение углекислого газа, а также образование молекулы воды. Поэтому полное молекулярно-ионное уравнение приобретает вид.

z11

После сокращение одинаковых частиц левой и правой части, получаем сокращённое ионное уравнение.

z12

Именно по причине наличия ионов водорода, сода «шипит» во всех кислотах.

И к третьему условию относится образование слабого электролита, зачастую это молекула воды, однако могут получаться и другие вещества. Ярким примером является реакция нейтрализации.

z13

Почему этот тип реакции носит такое название? Рассмотрим на примере взаимодействия оснований КОН и Cu(OH)с раствором соляной кислоты.

z14

В каждом случае происходит образование воды. В случае нерастворимых оснований, реакция идёт с образованием растворимой соли.

Уравнение реакции нейтрализации показывает, как два противоположных по свойствам класса неорганических соединений, отдавая по своей частице (Н+ и ОН-), образуют нейтральное вещество Н2О.

 

Кислоты и их свойства

Если посмотреть на состав этого класса соединений, то абсолютно во всех содержаться ионы водорода.

z15

Следует заметить, что уравнение диссоциации кислот похожи, но отличие будет по кислотному остатку.Рассмотрим на примерах следующих многоосновных кислот –сернойН24 и фосфорной Н3РО4.Характерной особенностью диссоциации многоосновных кислот – это ступенчатая диссоциация. Это означает, что ионы водорода будут отрываться не сразу все (2 или 3), а по одному.

z16

Следствием этого является способность многоосновных кислот образовывать кислые соли.

Рассмотрим химические свойства кислот, за которые отвечают ионы Н+.

Каким образом можно доказать, что неизвестное вещество относится к кислотам. Для этих целей создали индикаторы, которые как настоящие сыщики, ищут ионы Н+ или ОН- (в основаниях). Найдя их, они моментально меняют свою окраску. Кислая среда обусловлена наличием Н+.

z17
Источник

В реакциях обмена на их место могут стать только ионы металла, поэтому кислоты реагируют со следующими веществами.

z18

Следственно, при реакции кислот с основными оксидами образуется соль и вода.

Атомы металла входят в состав оснований, в результате реакции нейтрализации, аналогично, как и основными оксидами, продуктом реакции является соль (может быть и кислая, и средняя) и вода.

z19

Исходя из этого, кислая соль образуется, если «не хватает» атомов металла, чтобы обменять их на атомы водорода.

Взаимодействие кислот с солями возможно только в случае, когда соль образована слабой или летучей кислотой, а также в продукте будет газ или осадок.

z20
Источник

z21

Особенно хочется отметить взаимодействие металлов с кислотами, поскольку это будет реакция замещения со сменой степени окисления. Не все металлы способны реагировать с кислотами, а только те, что стоят в ряду напряжения до водорода и способны его вытеснить.

z22

Действие концентрированных серной и азотной кислот на металлы отличается от их растворов, при этом происходит образование не водорода, а воды и других продуктов. Детально со свойствами азотной кислоты Вы познакомитесь чуть позже, однако сейчас необходимо запомнить, что при реакции с раствором этой кислоты водород не выделяется.

z23

 

Основания и их свойства

Данный класс веществ характеризуется наличием функциональной группы, которая отвечает за химические свойства, а именно группы ОН-. По растворимости основания делятся на щёлочи (растворимые) и нерастворимые основания. Соответственно они будут отличаться по химическим свойствам. Щелочная среда образуется, если есть свободные ОН-, которые образуются при диссоциации щелочей.

z24

Для щелочей, подобно многоосновным кислотам, характерна ступенчатая диссоциация.

z25

Тем не менее, будет происходить не только взаимодействие щелочей с кислотами, но и нерастворимых оснований. Объяснением этому служит, то, что кислоты практически все растворимы, за исключением силикатной H2SiO3, которая реагирует только со щелочами. Продуктом будет соль (в зависимости от соотношения реагентов средняя, основная или кислая) и вода.

z26

Кислотные оксиды со щелочами образуют соль и воду.

z27

Для нерастворимых оснований эта реакция не характерна, поскольку именно гидроксильная группа реагирует с оксидами.

Амфотерные основания реагируют также с щелочами. Результатом данного взаимодействия будет соль, зачастую комплексная, и вода.

z28

Взаимодействие солей с щелочами приводит к образованию соли либо основания. Также не забываем об условии, что в продукте должен быть либо газ, либо осадок.

z29

Отличительной способностью обладают нерастворимые, а также амфотерные основания. Они при нагревании распадаются на оксиды.

z30

 

Соли и их свойства

Этот класс веществ состоит из частичек кислоты – кислотного остатка и основания – катионов металла (либо иона аммония NH4+). Диссоциация солей всегда идёт в одну стадию.

z31

Если посмотреть на состав соли, то смело можно предположить, что их растворы будут нейтральными. Поскольку нет ионов, которые отвечают за реакцию среды. Однако на деле совсем не так. Лакмус в водном растворе солей может иметь как красную, так и синюю окраску, а также не изменять её. Объяснением этого явления служит их взаимодействие с водой, которое имеет название гидролиз солей. Возьмём, к примеру, три пробирки, в которых содержатся растворы NaCl, ZnClи Na2CO3. И в каждую добавим лакмус. Результаты эксперимента отображены на рисунке.

z32

Запишем суть реакции соли с водой (молекулу Н2О распишем как НОН), с помощью ионно-молекулярных уравнений.

z33

Сокращённое уравнение хорошо иллюстрирует, почему происходит изменение окраски индикатора. Теперь давайте разберёмся, какие соли подвергаются гидролизу.

z34

Именно наличием ионов Н+ в растворе соли ZnCl2, а также группы ОН- в солевом растворе карбоната натрия, объясняется изменение окраски индикатора.

z35
Источник

Рассмотрим взаимодействие металлов с солями. Чтобы понять принцип их взаимодействия, вспомним ряд активностей металлов.

z36

Данный вид взаимодействия Вы можете наблюдать, выполнив дома опыт (не забываем о разрешении родителей). Вам понадобится раствор медного купороса и скрепка, либо гвоздь.

z37
Источник

На поверхности гвоздя выделилась медь в чистом виде. Это окислительно-восстановительная реакция.

z38

Более сильный металл, вытесняет слабый с раствора его соли. Если промоделировать обратную реакцию, а именно положить медную проволоку в раствор соли железа, то не будет никакого взаимодействия. «Силы» у меди не хватит, потеснить железо.

Взаимодействие солей между собой возможно только, если реагенты растворимы, а в продукте будет осадок.

z39

Свойства солей, кислот и оснований, рассмотренных выше, можно объединить в схематическом виде.

z40
Источник

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Уравнение реакции ионного обмена выражено схемой:
1CaO + H2O →
2Mg + H2SO4
3MgO + HCl →
4Ca + H2O →
5Fe + CuSO4
Ответить
3
Вопрос: 2
В каких реакциях происходит выпадение вещества в осадок (3 ответа):
1NiCl2 + NaOH →
2HCl + Na2SO4
3KOH + FeCl3
4Ba(NO3)2 + Na2SO4
5HNO3 + Ca(OH)2
Ответить
134
Вопрос: 3
Образование слабого электролита происходит в реакциях (2 ответа):
1NaOH + Zn(OH)2
2NaCl + HNO3
3Na2CO3 + HCl →
4NH4Cl + H2SO4
5K2O + SO3
Ответить
34
Вопрос: 4
Щелочную среду имеет раствор (3 ответа):
1Хлорида меди (II)
2Гидроксида цезия
3Карбоната калия
4Гидроксида никеля (II)
5Силиката натрия
Ответить
235
Вопрос: 5
Выделение газа происходит при взаимодействии веществ (4 ответа):
1Кальция и воды
2Хлорида меди и свинца
3Сульфата аммония и соляной кислоты
4Карбоната магния и азотной кислоты
5Магния и серной кислоты
Ответить
1345
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Уравнение реакции ионного обмена выражено схемой:
1) CaO + H2O → 2) Mg + H2SO4 3) MgO + HCl → 4) Ca + H2O → 5) Fe + CuSO4
2 вопрос:

В каких реакциях происходит выпадение вещества в осадок (3 ответа):
1) NiCl2 + NaOH → 2) HCl + Na2SO4 3) KOH + FeCl3 4) Ba(NO3)2 + Na2SO4 5) HNO3 + Ca(OH)2
3 вопрос:

Образование слабого электролита происходит в реакциях (2 ответа):
1) NaOH + Zn(OH)2 2) NaCl + HNO3 3) Na2CO3 + HCl → 4) NH4Cl + H2SO4 5) K2O + SO3
4 вопрос:

Щелочную среду имеет раствор (3 ответа):
1) Хлорида меди (II) 2) Гидроксида цезия 3) Карбоната калия 4) Гидроксида никеля (II) 5) Силиката натрия
5 вопрос:

Выделение газа происходит при взаимодействии веществ (4 ответа):
1) Кальция и воды 2) Хлорида меди и свинца 3) Сульфата аммония и соляной кислоты 4) Карбоната магния и азотной кислоты 5) Магния и серной кислоты
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: MgO + HCl →
2 вопрос: NiCl2 + NaOH →
2 вопрос: KOH + FeCl3
2 вопрос: Ba(NO3)2 + Na2SO4
3 вопрос: Na2CO3 + HCl →
3 вопрос: NH4Cl + H2SO4
4 вопрос: Гидроксида цезия
4 вопрос: Карбоната калия
4 вопрос: Силиката натрия
5 вопрос: Кальция и воды
5 вопрос: Сульфата аммония и соляной кислоты
5 вопрос: Карбоната магния и азотной кислоты
5 вопрос: Магния и серной кислоты
slide9

Мы рекомендуем только    лучших РЕПЕТИТОРОВ

Перейти

Выбери своего репетитора    для онлайн-занятий сейчас

Перейти slide8