On aeg edasi liikuda. Nagu me juba teame, tuleb kogu ioonvõrrand puhastada. On vaja eemaldada need osakesed, mis esinevad nii võrrandi paremal kui ka vasakul küljel. Neid osakesi nimetatakse mõnikord "vaatlejaioonideks"; nad ei osale reaktsioonis.
Põhimõtteliselt pole selles osas midagi keerulist. Peate lihtsalt olema ettevaatlik ja mõistma, et mõnel juhul võivad täis- ja lühivõrrandid kokku langeda (vt täpsemalt näidet 9).
Näide 5. Kirjutage täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid, mis kirjeldavad ränihappe ja kaaliumhüdroksiidi vastasmõju vesilahuses.
Lahendus. Alustame loomulikult molekulaarvõrrandiga:
H2SiO3 + 2KOH = K2SiO3 + 2H2O.
Ränihape on üks haruldasi näiteid lahustumatutest hapetest; Kirjutame selle molekulaarsel kujul. Me kirjutame KOH ja K 2 SiO 3 ioonsel kujul. Loomulikult kirjutame H2O molekulaarsel kujul:
H2SiO3+ 2K++ 2OH - = 2K++ SiO32- + 2H2O.
Näeme, et kaaliumiioonid reaktsiooni käigus ei muutu. Need osakesed ei osale protsessis, me peame need võrrandist eemaldama. Saame soovitud lühikese ioonvõrrandi:
H 2 SiO 3 + 2OH - = SiO 3 2- + 2H 2 O.
Nagu näete, taandub protsess ränihappe interaktsioonile OH-ioonidega. Kaaliumioonid ei mängi sel juhul mingit rolli: me võiksime KOH asendada naatriumhüdroksiidi või tseesiumhüdroksiidiga ja sama protsess toimuks reaktsioonikolvis.
Näide 6. Vask(II)oksiid lahustati väävelhappes. Kirjutage selle reaktsiooni jaoks täielik ja lühike ioonvõrrand.
Lahendus. Aluselised oksiidid reageerivad hapetega, moodustades soola ja vett:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.
Allpool on toodud vastavad ioonvõrrandid. Arvan, et antud juhul pole vaja midagi kommenteerida.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+H2O
2H + + CuO = Cu 2+ + H2O
Näide 7. Ioonvõrrandite abil kirjeldage tsingi vastasmõju vesinikkloriidhappega.
Lahendus. Metallid, mis asuvad pingereas vesinikust vasakul, reageerivad hapetega, vabastades vesinikku (me ei käsitle oksüdeerivate hapete spetsiifilisi omadusi):
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2.
Täieliku ioonvõrrandi saab lihtsalt kirjutada:
Zn + 2H + + 2Cl -= Zn2++ 2Cl -+H2.
Kahjuks teevad õpilased seda tüüpi ülesannetes lühivõrrandile üle minnes sageli vigu. Näiteks eemaldavad nad võrrandi kahelt küljelt tsingi. See on suur viga! Vasakul pool on lihtne aine, laenguta tsingi aatomid. Paremal pool näeme tsingiioone. Need on täiesti erinevad objektid! On veelgi fantastilisi võimalusi. Näiteks H+ ioonid on vasakul pool läbi kriipsutatud ja H2 molekulid paremal pool. Seda motiveerib asjaolu, et mõlemad on vesinikud. Kuid siis, järgides seda loogikat, võime näiteks eeldada, et H 2, HCOH ja CH 4 on "sama asi", kuna kõik need ained sisaldavad vesinikku. Vaadake, kui absurdseks see võib minna!
Loomulikult saame (ja peaksime!) selles näites kustutama ainult klooriioone. Saame lõpliku vastuse:
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2.
Erinevalt kõigist ülalpool käsitletud näidetest on see reaktsioon redoksreaktsioon (selle protsessi käigus toimub oksüdatsiooniastmete muutus). Meie jaoks on see aga täiesti põhimõttetu: ioonvõrrandite kirjutamise üldalgoritm töötab siin edasi.
Näide 8. Vask pandi hõbenitraadi vesilahusesse. Kirjeldage lahenduses toimuvaid protsesse.
Lahendus. Aktiivsemad metallid (need, mis on pingereas vasakul) tõrjuvad vähemaktiivsed oma soolade lahustest välja. Vask asub pingereas hõbedast vasakul, seetõttu tõrjub see soolalahusest välja Ag:
Сu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2Ag↓.
Täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid on toodud allpool:
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 -= Cu 2++ 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
Näide 9. Kirjutage ioonvõrrandid, mis kirjeldavad baariumhüdroksiidi ja väävelhappe vesilahuste vastasmõju.
Lahendus. Me räägime neutraliseerimisreaktsioonist, mis on kõigile hästi teada; molekulaarvõrrandi saab kirjutada ilma raskusteta:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Täielik ioonvõrrand:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Kätte on jõudnud aeg koostada lühike võrrand ja siin selgub huvitav detail: tegelikult pole midagi taandada. Me ei jälgi võrrandi paremal ja vasakul küljel identseid osakesi. Mida teha? Kas otsite viga? Ei, siin pole viga. Olukord, millega me kokku puutusime, on ebatüüpiline, kuid üsna vastuvõetav. Siin ei ole vaatlejaioone; reaktsioonis osalevad kõik osakesed: baariumioonide ja sulfaataniooni ühinemisel tekib baariumsulfaadi sade ning H + ja OH - ioonide vastasmõjul nõrk elektrolüüt (vesi).
"Aga las ma!" - hüüad sa. - "Kuidas me saame kirjutada lühikese ioonvõrrandi?"
Pole võimalik! Võite öelda, et lühike võrrand langeb kokku täisväärtusega, võite eelmise võrrandi uuesti ümber kirjutada, kuid reaktsiooni tähendus ei muutu. Loodame, et ühtse riigieksami valikute koostajad päästavad teid sellistest “libedatest” küsimustest, kuid põhimõtteliselt peaksite olema valmis igaks stsenaariumiks.
On aeg hakata omaette töötama. Soovitan teil täita järgmised ülesanded:
6. harjutus. Kirjutage molekulaar- ja ioonvõrrandid (täielikud ja lühikesed) järgmiste reaktsioonide jaoks:
- Ba(OH)2 + HNO3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 =
- SO2 + KOH =
Kuidas lahendada keemia ühtse riigieksami ülesannet 31
Põhimõtteliselt oleme selle probleemi lahendamise algoritmi juba arutanud. Ainus probleem on selles, et ühtse riigieksami ülesanne on sõnastatud mõnevõrra...ebatavaliselt. Teile pakutakse mitme aine loendit. Peate valima kaks ühendit, mille vahel on võimalik reaktsioon, kirjutama molekulaar- ja ioonvõrrandid. Näiteks võib ülesande sõnastada järgmiselt:
Näide 10. Saadaval on naatriumhüdroksiidi, baariumhüdroksiidi, kaaliumsulfaadi, naatriumkloriidi ja kaaliumnitraadi vesilahused. Valige kaks ainet, mis võivad üksteisega reageerida; kirjutage reaktsiooni molekulaarvõrrand, samuti täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid.
Lahendus. Anorgaaniliste ühendite põhiklasside omadusi meeles pidades jõuame järeldusele, et ainus võimalik reaktsioon on baariumhüdroksiidi ja kaaliumsulfaadi vesilahuste koostoime:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
Täielik ioonvõrrand:
Ba 2++ 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
Lühike iooniline võrrand:
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.
Muide, pöörake tähelepanu huvitavale punktile: lühikesed ioonvõrrandid osutusid selles näites ja selle artikli esimese osa näites 1 identseks. Esmapilgul tundub see kummaline: reageerivad täiesti erinevad ained, kuid tulemus on sama. Tegelikult pole siin midagi imelikku: ioonvõrrandid aitavad näha reaktsiooni olemust, mis võib peituda erinevate kestade all.
Ja üks hetk. Proovime väljapakutud loendist võtta teisi aineid ja luua ioonvõrrandid. Näiteks kaaluge kaaliumnitraadi ja naatriumkloriidi koostoimet. Kirjutame molekulaarvõrrandi:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
Siiani tundub kõik piisavalt usutav ja liigume edasi täieliku ioonvõrrandi juurde:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - = Na + + NO 3 - + K + + Cl - .
Hakkame ebavajalikku eemaldama ja avastame ebameeldiva detaili: KÕIK selles võrrandis on "lisa". Leiame kõik osakesed, mis asuvad vasakul küljel, paremal küljel. Mida see tähendab? Kas see on võimalik? Jah, võib-olla sel juhul lihtsalt ei reageerita; osakesed, mis lahuses algselt olid, jäävad sellesse. Ei mingit reaktsiooni!
Näete, me kirjutasime rahulikult jama molekulaarvõrrandisse, kuid me ei suutnud lühikest ioonvõrrandit "petta". See on täpselt nii, kui valemid osutuvad meist targemaks! Pidage meeles: kui lühikese ioonvõrrandi kirjutamisel tekib vajadus eemaldada kõik ained, tähendab see, et kas tegite vea ja proovite midagi üleliigset "vähendada" või pole see reaktsioon üldse võimalik.
Näide 11. Naatriumkarbonaat, kaaliumsulfaat, tseesiumbromiid, vesinikkloriidhape, naatriumnitraat. Valige esitatud loendist kaks ainet, mis võivad üksteisega reageerida, kirjutage reaktsiooni molekulaarvõrrand, samuti täielikud ja lühikesed ioonvõrrandid.
Lahendus. Allolev loetelu sisaldab 4 soola ja ühte hapet. Soolad on võimelised üksteisega reageerima ainult siis, kui reaktsiooni käigus tekib sade, kuid ükski loetletud sooladest ei ole võimeline moodustama sadet reaktsioonil mõne teise selle loendi soolaga (kontrollige seda asjaolu lahustuvuse tabeli abil!) Hape võib soolaga reageerida ainult siis, kui soola moodustab nõrgem hape. Väävel-, lämmastik- ja vesinikbromiidhapet ei saa HCl toimel välja tõrjuda. Ainus mõistlik võimalus on vesinikkloriidhappe koostoime naatriumkarbonaadiga.
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2 NaCl + H 2 O + CO 2
Pange tähele: valemi H 2 CO 3 asemel, mis teoreetiliselt oleks pidanud tekkima reaktsiooni käigus, kirjutame H 2 O ja CO 2. See on õige, sest süsihape on isegi toatemperatuuril äärmiselt ebastabiilne ning laguneb kergesti veeks ja süsihappegaasiks.
Täieliku ioonvõrrandi koostamisel võtame arvesse, et süsinikdioksiid ei ole elektrolüüt:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.
Ülejäägi eemaldamisel saame lühikese ioonvõrrandi:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2.
Nüüd katsetage veidi! Proovige, nagu tegime eelmises ülesandes, luua võimatute reaktsioonide jaoks ioonvõrrandid. Võtke näiteks naatriumkarbonaat ja kaaliumsulfaat või tseesiumbromiid ja naatriumnitraat. Veenduge, et lühike ioonvõrrand oleks jälle "tühi".
- Vaatame veel 6 näidet USE-31 ülesannete lahendamisest,
- arutame, kuidas kirjutada keeruliste redoksreaktsioonide korral ioonvõrrandeid,
- Toome näiteid ioonvõrranditest, mis hõlmavad orgaanilisi ühendeid,
- Käsitleme mittevesikeskkonnas toimuvaid ioonivahetusreaktsioone.
Tsink (Zn) on leelismuldmetallide rühma kuuluv keemiline element. Mendelejevi perioodilisustabelis on see number 30, mis tähendab, et aatomituuma laeng, elektronide ja prootonite arv on samuti 30. Tsink on IV perioodi II sekundaarrühmas. Rühmanumbri järgi saate määrata aatomite arvu, mis on selle valentsi- või välisenergia tasemel - vastavalt 2.
Tsink kui tüüpiline leelismetall
Tsink on tüüpiline metallide esindaja, normaalses olekus on see sinakashalli värvusega, õhu käes kergesti oksüdeerub, moodustades pinnale oksiidkile (ZnO).
Tüüpilise amfoteerse metallina interakteerub tsink õhuhapnikuga: 2Zn+O2=2ZnO - ilma temperatuurita, oksiidkile moodustumisega. Kuumutamisel moodustub valge pulber.
Oksiid ise reageerib hapetega, moodustades soola ja vee:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
Happelahustega. Kui tsink on tavalise puhtusastmega, on reaktsioonivõrrandiks allpool toodud HCl Zn.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - reaktsiooni molekulaarvõrrand.
Zn (laeng 0) + 2H (laeng +) + 2Cl (laeng -) = Zn (laeng +2) + 2Cl (laeng -) + 2H (laeng 0) - täielik Zn HCl ioonreaktsiooni võrrand.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (lühendatud ioonreaktsiooni võrrand).
Tsingi reaktsioon vesinikkloriidhappega
See HCl Zn reaktsioonivõrrand on redoks-tüüpi. Seda saab tõestada sellega, et reaktsiooni käigus muutusid Zn ja H2 laeng, täheldati reaktsiooni kvalitatiivset ilmingut ning oksüdeeriva aine ja redutseerija olemasolu.
Sel juhul on H2 oksüdeeriv aine, kuna c. O. vesinik enne reaktsiooni algust oli "+" ja pärast seda muutus "0". Ta osales redutseerimisprotsessis, annetades 2 elektroni.
Zn on redutseerija, osaleb oksüdatsioonis, võttes vastu 2 elektroni, suurendades c.o. (oksüdatsiooniaste).
See on ka asendusreaktsioon. See hõlmas kahte ainet, lihtsat Zn ja keerulist - HCl. Reaktsiooni tulemusena tekkis 2 uut ainet, samuti üks lihtne - H2 ja üks kompleksne - ZnCl2. Kuna Zn asub metallide aktiivsusreas enne H2, tõrjus see selle temaga reageerinud ainest välja.
Tsink (Zn) on leelismuldmetallide rühma kuuluv keemiline element. Mendelejevi perioodilisustabelis on see number 30, mis tähendab, et aatomituuma laeng, elektronide ja prootonite arv on samuti 30. Tsink on IV perioodi II sekundaarrühmas. Rühmanumbri järgi saate määrata aatomite arvu, mis on selle valentsi- või välisenergia tasemel - vastavalt 2.
Tsink kui tüüpiline leelismetall
Tsink on tüüpiline metallide esindaja, normaalses olekus on see sinakashalli värvusega, õhu käes kergesti oksüdeerub, moodustades pinnale oksiidkile (ZnO).
Tüüpilise amfoteerse metallina interakteerub tsink õhuhapnikuga: 2Zn+O2=2ZnO - ilma temperatuurita, oksiidkile moodustumisega. Kuumutamisel moodustub valge pulber.
Oksiid ise reageerib hapetega, moodustades soola ja vee:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
Happelahustega. Kui tsink on tavalise puhtusastmega, on reaktsioonivõrrandiks allpool toodud HCl Zn.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - reaktsiooni molekulaarvõrrand.
Zn (laeng 0) + 2H (laeng +) + 2Cl (laeng -) = Zn (laeng +2) + 2Cl (laeng -) + 2H (laeng 0) - täielik Zn HCl ioonreaktsiooni võrrand.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (lühendatud ioonreaktsiooni võrrand).
Tsingi reaktsioon vesinikkloriidhappega
See HCl Zn reaktsioonivõrrand on redoks-tüüpi. Seda saab tõestada sellega, et reaktsiooni käigus muutusid Zn ja H2 laeng, täheldati reaktsiooni kvalitatiivset ilmingut ning oksüdeeriva aine ja redutseerija olemasolu.
Sel juhul on H2 oksüdeeriv aine, kuna c. O. vesinik enne reaktsiooni algust oli "+" ja pärast seda muutus "0". Ta osales redutseerimisprotsessis, annetades 2 elektroni.
Zn on redutseerija, osaleb oksüdatsioonis, võttes vastu 2 elektroni, suurendades c.o. (oksüdatsiooniaste).
See on ka asendusreaktsioon. See hõlmas kahte ainet, lihtsat Zn ja keerulist - HCl. Reaktsiooni tulemusena tekkis 2 uut ainet, samuti üks lihtne - H2 ja üks kompleksne - ZnCl2. Kuna Zn asub metallide aktiivsusreas enne H2, tõrjus see selle temaga reageerinud ainest välja.
