Час рухатися далі. Як ми вже знаємо, повне іонне рівняння потребує "чистки". Необхідно видалити ті частинки, які є і в правій, і в лівій частинах рівняння. Ці частки іноді називають "іонами-спостерігачами"; вони не беруть участі у реакції.
У принципі нічого складного в цій частині немає. Потрібно лише бути уважним і усвідомлювати, що в деяких випадках повне та коротке рівняння можуть збігатися (докладніше див. Приклад 9).
Приклад 5. Складіть повне та коротке іонні рівняння, що описують взаємодію кремнієвої кислоти та гідроксиду калію у водному розчині.
Рішення. Почнемо, природно, з молекулярного рівняння:
H2SiO3+2KOH = K2SiO3+2H2O.
Кремнієва кислота - один із рідкісних прикладів нерозчинних кислот; записуємо у молекулярній формі. KOH та K 2 SiO 3 пишемо в іонній формі. H 2 O, природно, записуємо у молекулярній формі:
H 2 SiO 3 + 2K ++ 2OH - = 2K ++ SiO 3 2- + 2H 2 O.
Бачимо, що іони калію не змінюються під час реакції. Дані частки не беруть участі у процесі, ми повинні прибрати їх із рівняння. Отримуємо шукане коротке іонне рівняння:
H 2 SiO 3 + 2OH - = SiO 3 2- + 2H 2 O.
Як бачите, процес зводиться до взаємодії кремнієвої кислоти з іонами OH - . Іони калію в даному випадку не відіграють жодної ролі: ми могли замінити КОН гідроксидом натрію або гідроксидом цезію, при цьому в реакційній колбі протікав би той самий процес.
Приклад 6. Оксид міді (II) розчинили у сірчаній кислоті. Напишіть повне та коротке іонні рівняння цієї реакції.
Рішення. Основні оксиди реагують з кислотами з утворенням солі та води:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.
Відповідні іонні рівняння наведено нижче. Думаю, коментувати щось у цьому випадку зайве.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+ H 2 O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
Приклад 7. За допомогою іонних рівнянь опишіть взаємодію цинку із соляною кислотою.
Рішення. Метали, що стоять у ряді напруг лівіше водню, реагують з кислотами з виділенням водню (специфічні властивості кислот-окислювачів ми зараз не обговорюємо):
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 .
Повне іонне рівняння записується легко:
Zn + 2H + + 2Cl -= Zn 2+ + 2Cl -+ H 2 .
На жаль, при переході до короткого рівняння у завданнях такого типу школярі часто роблять помилки. Наприклад, видаляють цинк із двох частин рівняння. Це груба помилка! У лівій частині є проста речовина, незаряджені атоми цинку. У правій частині бачимо іони цинку. Це абсолютно різні об'єкти! Трапляються і ще більш фантастичні варіанти. Наприклад, у лівій частині закреслюються іони H+, а правій - молекули H 2 . Мотивують це тим, що те й інше є воднем. Але тоді, слідуючи цій логіці, можна, наприклад, вважати, що H 2 , HCOH і CH 4 - це "одно й теж", тому що у всіх цих речовин міститься водень. Бачите, до якого абсурду можна дійти!
Природно, у цьому прикладі ми можемо (і повинні!) стерти лише іони хлору. Отримуємо остаточну відповідь:
Zn + 2H + = Zn 2 + H 2 .
На відміну від усіх розібраних вище прикладів, дана реакція є окислювально-відновною (в ході процесу відбувається зміна ступенів окислення). Для нас, однак, це абсолютно неважливо: загальний алгоритм написання іонних рівнянь продовжує працювати і тут.
Приклад 8. Мідь помістили у водний розчин нітрату срібла. Опишіть процеси, що відбуваються в розчині.
Рішення. Більш активні метали (які стоять ліворуч у ряді напруг) витісняють менш активні з розчинів їх солей. Мідь знаходиться в ряду напруг ліворуч від срібла, отже, витісняє Ag з розчину солі:
Сu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2Ag ↓.
Повне та коротке іонні рівняння наведено нижче:
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 -= Cu 2+ + 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag ↓ 0 .
Приклад 9. Напишіть іонні рівняння, що описують взаємодію водних розчинів гідроксиду барію та сірчаної кислоти.
Рішення. Йдеться добре знайомої всім реакції нейтралізації, молекулярне рівняння записується легко:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Повне іонне рівняння:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Настав час складати коротке рівняння, і тут з'ясовується цікава деталь: скорочувати, власне, нічого. Ми не спостерігаємо однакових частинок у правій та лівій частинах рівняння. Що робити? Шукати помилку? Та ні, жодної помилки тут немає. Ситуація, що нам зустрілася, нетипова, але цілком допустима. Тут немає іонів-спостерігачів; всі частинки беруть участь у реакції: при з'єднанні іонів барію та сульфат-аніону утворюється осад сульфату барію, а при взаємодії іонів H + та OH - слабкий електроліт (вода).
"Але, дозвольте!" - Вигукніть ви. - "Як же нам складати коротке іонне рівняння?"
Ніяк! Можна сказати, що коротке рівняння збігається з повним, ви можете ще раз переписати попереднє рівняння, але сенс реакції від цього не зміниться. Сподіватимемося, що укладачі варіантів ЄДІ позбавлять вас подібних "слизьких" питань, але, в принципі, ви повинні бути готові до будь-якого варіанту розвитку подій.
Час починати працювати самостійно. Пропоную вам виконати такі завдання:
Вправа 6. Складіть молекулярні та іонні рівняння (повне та коротке) наступних реакцій:
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 =
- SO 2 + KOH =
Як вирішувати завдання 31 на ЄДІ з хімії
У принципі алгоритм вирішення даної задачі ми вже розібрали. Єдина проблема полягає в тому, що на ЄДІ завдання дещо формулюється... незвично. Вам буде запропоновано список із кількох речовин. Ви повинні вибрати дві сполуки, між якими можлива реакція, скласти молекулярне та іонні рівняння. Наприклад, завдання може формулюватися так:
Приклад 10. У вашому розпорядженні є водні розчини гідроксиду натрію, гідроксиду барію, сульфату калію, хлориду натрію та нітрату калію. Виберіть дві речовини, які можуть реагувати одна з одною; напишіть молекулярне рівняння реакції, а також повне та коротке іонні рівняння.
Рішення. Згадуючи властивості основних класів неорганічних сполук, приходимо до висновку, що єдина можлива реакція – це взаємодія водних розчинів гідроксиду барію та сульфату калію:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
Повне іонне рівняння:
Ba 2+ + 2OH - + 2K ++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K + + 2OH -.
Коротке іонне рівняння:
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.
До речі, зверніть увагу на цікавий момент: короткі іонні рівняння вийшли ідентичними в цьому прикладі і прикладі 1 з першої частини цієї статті. На перший погляд, це здається дивним: реагують різні речовини, а результат однаковий. Насправді нічого дивного тут немає: іонні рівняння допомагають побачити суть реакції, яка може ховатися під різними оболонками.
І ще один момент. Давайте спробуємо взяти інші речовини із запропонованого списку та скласти іонні рівняння. Ну, наприклад, розглянемо взаємодію нітрату калію та хлориду натрію. Запишемо молекулярне рівняння:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
Поки що все виглядає досить правдоподібно, і ми переходимо до повного іонного рівняння:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - = Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
Починаємо прибирати зайве та виявляємо неприємну деталь: ВСІ у цьому рівнянні є "зайвим". Усі частки, присутні у лівій частині, ми й у правої. Що це означає? Чи можливе таке? Так, можливо, просто жодної реакції в цьому випадку не відбувається; частинки, що спочатку були присутні в розчині, так і залишаться в ньому. Реакції нема!
Бачите, в молекулярному рівнянні ми спокійно написали нісенітницю, але "обдурити" коротке іонне рівняння не вдалося. Це той самий випадок, коли формули виявляються розумнішими за нас! Запам'ятайте: якщо при написанні короткого іонного рівняння, ви приходите до необхідності прибрати всі речовини, це означає, що ви помилилися і намагаєтеся "скоротити" щось зайве, або дана реакція взагалі неможлива.
Приклад 11. Карбонат натрію, сульфат калію, бромід цезію, соляну кислоту, нітрат натрію. З запропонованого переліку оберіть дві речовини, які здатні прореагувати одна з одною, напишіть молекулярне рівняння реакції, а також повне та коротке іонні рівняння.
Рішення. У наведеному списку присутні 4 солі та одна кислота. Солі здатні реагувати один з одним тільки в тому випадку, якщо в ході реакції утворюється осад, але жодна з перерахованих солей не здатна утворити осад реакції з іншою сіллю з цього списку (перевірте цей факт, користуючись таблицею розчинності!) Кислота здатна прореагувати з сіллю лише в тому випадку, коли сіль утворена слабкішою кислотою. Сірчана, азотна та бромоводнева кислоти не можуть бути витіснені дією HCl. Єдиний розумний варіант – взаємодія соляної кислоти з карбонатом натрію.
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
Зверніть увагу: замість формули H 2 CO 3 яка, по ідеї, повинна була утворитися в ході реакції, ми пишемо H 2 O і CO 2 . Це правильно, тому що вугільна кислота вкрай нестійка навіть за кімнатної температури і легко розкладається на воду і вуглекислий газ.
При записі повного іонного рівняння враховуємо, що діоксид вуглецю не є електролітом:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2 .
Забираємо зайве, отримуємо коротке іонне рівняння:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2 .
А тепер поекспериментуйте небагато! Спробуйте, як ми це зробили у попередній задачі, скласти іонні рівняння нездійсненних реакцій. Візьміть, наприклад, карбонат натрію та сульфат калію або бромід цезію та нітрат натрію. Переконайтеся, що коротке іонне рівняння знову виявиться порожнім.
- розглянемо ще 6 прикладів вирішення завдань ЄДІ-31,
- обговоримо, як складати іонні рівняння у разі складних окисно-відновних реакцій,
- наведемо приклади іонних рівнянь за участю органічних сполук,
- торкнемося реакції іонного обміну, що протікають у неводному середовищі.
Цинк (Zn) – хімічний елемент, що належить до групи лужноземельних металів. У періодичної таблиці Менделєєва розташовується під номером 30, що означає, що заряд ядра атома, число електронів і протонів також дорівнює 30. Цинк перебуває у II групі IV періоду. За номером групи можна визначити кількість атомів, що знаходяться на його валентному чи зовнішньому енергетичному рівні – відповідно, 2.
Цинк як типовий лужний метал
Цинк - це типовий представник металів, у нормальному стані має блакитно-сірий колір, легко окислюється на повітрі, набуваючи на поверхні оксидної плівки (ZnO).
Як типовий амфотерний метал цинк взаємодіє із киснем повітря: 2Zn+O2=2ZnO - без температури, з утворенням оксидної плівки. Під час нагрівання утворюється білий порошок.
Сам оксид реагує з кислотами з утворенням солі та води:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
З розчинами кислот. Якщо цинк звичайної чистоти, рівняння реакції HCl Zn нижче.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - молекулярне рівняння реакції.
Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) = Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -) + 2H (заряд 0) - повне Zn HCl іонне рівняння реакції.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - С.І.У. (Скорочене іонне рівняння реакції).
Реакція цинку із соляною кислотою
Дане рівняння реакції HCl Zn відноситься до типу окисно-відновних. Це можна довести тим, що Zn і H2 в ході реакції змінився заряд, спостерігалося якісне прояв реакції, а також спостерігалася присутність окислювача і відновника.
У разі H2 є окислювачем, оскільки с. о. водню на початок реакції була " + " , а потім стала " 0 " . Він брав участь у процесі відновлення, віддаючи 2 електрони.
Zn є відновником, він бере участь в окисленні, приймаючи 2 електрони, підвищуючи с.о. (ступінь окислення).
Також це реакція заміщення. У ході неї брали участь 2 речовини, просте Zn і складне - HCl. В результаті реакції утворилося 2 нових речовини, а також одна проста - H2 і одна складна - ZnCl2. Так як Zn розташований у ряді активності металів до H2, він витіснив його з речовини, що реагувала з ним.
Цинк (Zn) – хімічний елемент, що належить до групи лужноземельних металів. У періодичної таблиці Менделєєва розташовується під номером 30, що означає, що заряд ядра атома, число електронів і протонів також дорівнює 30. Цинк перебуває у II групі IV періоду. За номером групи можна визначити кількість атомів, що знаходяться на його валентному чи зовнішньому енергетичному рівні – відповідно, 2.
Цинк як типовий лужний метал
Цинк - це типовий представник металів, у нормальному стані має блакитно-сірий колір, легко окислюється на повітрі, набуваючи на поверхні оксидної плівки (ZnO).
Як типовий амфотерний метал цинк взаємодіє із киснем повітря: 2Zn+O2=2ZnO - без температури, з утворенням оксидної плівки. Під час нагрівання утворюється білий порошок.
Сам оксид реагує з кислотами з утворенням солі та води:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
З розчинами кислот. Якщо цинк звичайної чистоти, рівняння реакції HCl Zn нижче.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - молекулярне рівняння реакції.
Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) = Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -) + 2H (заряд 0) - повне Zn HCl іонне рівняння реакції.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - С.І.У. (Скорочене іонне рівняння реакції).
Реакція цинку із соляною кислотою
Дане рівняння реакції HCl Zn відноситься до типу окисно-відновних. Це можна довести тим, що Zn і H2 в ході реакції змінився заряд, спостерігалося якісне прояв реакції, а також спостерігалася присутність окислювача і відновника.
У разі H2 є окислювачем, оскільки с. о. водню на початок реакції була " + " , а потім стала " 0 " . Він брав участь у процесі відновлення, віддаючи 2 електрони.
Zn є відновником, він бере участь в окисленні, приймаючи 2 електрони, підвищуючи с.о. (ступінь окислення).
Також це реакція заміщення. У ході неї брали участь 2 речовини, просте Zn і складне - HCl. В результаті реакції утворилося 2 нових речовини, а також одна проста - H2 і одна складна - ZnCl2. Так як Zn розташований у ряді активності металів до H2, він витіснив його з речовини, що реагувала з ним.
