Рассмотрим реакции ионного обмена.
Это реакции, которые протекают между электролитами.
Электролиты - это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток за счет ионов.
Перечислим вещества, которые являются электролитами:
1) кислоты (неорганические и органические)
2) основания
3) амфотерные гидроксиды
4) соли (неорганические и органические)
5) вода
Часто просят выбрать реакции с участием/образованием сильных или слабых электролитов. Давайте составим списки и тех и других!
Сильные электролиты:
1) сильные кислоты
2) сильные основания
❗️3) соли (внимание! Все соли и растворимые и нерастворимые являются сильными электролитами).
Да, мы не раскладываем на ионы нерастворимые соли, но они относятся к сильным электролитам. И в задании №30 ЕГЭ по химии это уже встречалось. Давайте запомним! Разбор этого задания будет дальше в статье.
*Если есть желание изучить почему именно так получается, то можно обратиться к теме гетерогенное равновесие в системе осадок-раствор. Из которой мы сможем узнать, что всегда в равновесии над осадком существуют его ионы и это равновесие можно сдвинуть и часть осадка будет растворяться, и распадаться на ионы.
растворимые и нерастворимые соли - сильные электролиты!
Слабые электролиты:
1) слабые кислоты
2) слабые основания
3) амфотерные гидроксиды
4) вода
Разберем задание №30 из ЕГЭ по химии:
ПРИМЕР №1
№30
гидросульфид калия, нитрат натрия, перманганат калия, сульфит калия, гидроксид калия, ацетат бария. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите два вещества, между которыми протекает реакция ионного обмена с образованием слабого электролита. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения реакции с участием выбранных веществ.
Решение:
1) напишем список веществ:
KHS, NaNO₃, KMnO₄, K₂SO₃, KOH, (CH₃COO)₂Ba
2) все вещества из списка являются электролитами.
3) по заданию нас просят найти реакцию с образованием слабого электролита: слабая кислота, слабое основание, вода.
4) Начинаем анализ и поиск реакции с указанным признаком:
- Чтобы образовалась слабая кислота нам в списке веществ необходима кислота, но у нас ее нет. Поэтому образование слабой кислоты, как слабого электролита мы не рассматриваем.
- Чтобы образовалось слабое основание нам необходимо сильное основание, и оно у нас есть в списке веществ KOH. И еще для этого нам понадобится катион от слабого основания в любом другом веществе. Но в нашем списке веществ катионы только от сильных оснований:
KHS, NaNO₃, KMnO₄, K₂SO₃, KOH, (CH₃COO)₂Ba
Поэтому образование слабого основания, как слабого электролита мы не рассматриваем.
- У нас остается только образование воды как слабого электролита. Для этого нам надо найти вещества, в одном из которых есть H, а в другом есть ОН:
KHS, NaNO₃, KMnO₄, K₂SO₃, KOH, (CH₃COO)₂Ba
Итак, мы нашли наши вещества KHS и KOH.
5) записываем молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнения:
молекулярное уравнение
KHS + KOH = K₂S + H₂O
полное ионное уравнение
K⁺ + HS⁻ + K⁺ + OH⁻ = 2K⁺ + S²⁻ + H₂O
сокращенное ионное уравнение
HS⁻ + OH⁻ = S²⁻ + H₂O
ПРИМЕР №2
№30
нитрат магния, гидросульфат натрия, оксид меди (I), пероксид водорода, гидроксид хрома (III), серная кислота. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите сильный электролит и вещество, которое вступает с ним в реакцию ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения реакции с участием выбранных веществ.
1) напишем список веществ:
Mg(NO₃)₂, NaHSO₄, Cu₂O, H₂O₂, Cr(OH)₃, H₂SO₄
2) выберем из списка веществ те, которые являются электролитами:
Mg(NO₃)₂, NaHSO₄, Cu₂O, H₂O₂, Cr(OH)₃, H₂SO₄
3) Отметим вещества, которые являются сильными электролитами, т.к. по заданию нам надо выбрать сильный электролит и какое-то вещество к нему:
Mg(NO₃)₂, NaHSO₄, Cr(OH)₃, H₂SO₄
4) Начинаем анализ и поиск реакции с указанным признаком:
Предлагаю на этом задании попробовать метод перебора, когда мы последовательно будем рассматривать все комбинации соединений. Этот вариант решения долгий, но часто бывает одним единственно правильным методом поиска реакции, которую сложно найти.
❌Mg(NO₃)₂ + NaHSO₄ ≠ Mg(HSO₄)₂ + NaNO₃ реакция не протекает, т.к. нет образования газа/осадка/воды/слабого электролита
❌Mg(NO₃)₂ + Cr(OH)₃ ≠ реакция не протекает, т.к. соли не реагируют с нерастворимыми веществами
❌Mg(NO₃)₂ + H₂SO₄ ≠ MgSO₄ +HNO₃ реакция не протекает в растворе, т.к. нет образования газа/осадка/воды/слабого электролита
❌NaHSO₄ + Cr(OH)₃≠реакция не протекает, т.к. соли не реагируют с нерастворимыми веществами
❌NaHSO₄ + H₂SO₄ ≠ реакция не протекает, т.к. при обмене получается тоже самое
✅Cr(OH)₃ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + H₂O реакция протекает и соответствует критериям задания.
5) записываем молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнения:
молекулярное уравнение
2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O
полное ионное уравнение
2Cr(OH)₃ + 6Н⁺ + 3SO₄²⁻ = 2Cr³⁺ +3SO₄²⁻+ 6H₂O
сокращенное ионное уравнение
Cr(OH)₃ + 3Н⁺ = Cr³⁺ + 3H₂O
ПРИМЕР №3
№30
сероводород, карбонат аммония, сульфат железа(II), дихромат калия, серная кислота, хлорид натрия. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня выберите два сильных электролита, реакция ионного обмена между которыми сопровождается образованием осадка. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения этой реакции.
1) напишем список веществ:
H₂S, (NH₄)₂CO₃, FeSO₄, K₂Cr₂O₇, H₂SO₄, NaCl
2) выберем из списка веществ те, которые являются электролитами:
H₂S, (NH₄)₂CO₃, FeSO₄, K₂Cr₂O₇, H₂SO₄, NaCl
3) Отметим вещества, которые являются сильными электролитами, т.к. по заданию нам надо выбрать два сильных электролитаH₂S, (NH₄)₂CO₃, FeSO₄, K₂Cr₂O₇, H₂SO₄, NaCl
4) Начинаем анализ и поиск реакции с указанным признаком - два сильных электролита слева и справа образуется осадок:
Как найти быстро осадок между веществами?
Для этого поделим все вещества на ионы, катионы поставим в столбик слева, анионы поставим в столбик справа и будем искать комбинации ионов, которые дают между собой по таблице растворимости осадок (Н):
NH₄⁺ CO₃²⁻
Fe²⁺ SO₄²⁻
K⁺ Cr₂O₇²⁻
Na⁺ Cl⁻
H⁺
Fe²⁺ и CO₃²⁻ дают между собой осадок FeCO₃, значит нам надо взять вещества (NH₄)₂CO₃ и FeSO₄
5) записываем молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнения:
молекулярное уравнение
(NH₄)₂CO₃ + FeSO₄ = (NH₄)₂SO₄ + FeCO₃
полное ионное уравнение
2NH₄⁺ + CO₃²⁻+ Fe²⁺+ SO₄²⁻ = 2NH₄⁺ +SO₄²⁻+ FeCO₃
сокращенное ионное уравнение
CO₃²⁻+ Fe²⁺ = FeCO₃
ПРИМЕР №4
№30
уксусная кислота, сульфат лития, перманганат натрия, карбонат натрия, серная кислота, иодид магния. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня выберите сильный и слабый электролиты, между которыми возможна реакция ионного обмена, протекающая с образованием газа. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной возможной реакции.
1) напишем список веществ:
CH₃COOH, Li₂SO₄, NaMnO₄, Na₂CO₃, H₂SO₄, MgI₂
2) выберем из списка веществ те, которые являются электролитами:
CH₃COOH, Li₂SO₄, NaMnO₄, Na₂CO₃, H₂SO₄, MgI₂
3) отметим вещества, которые являются сильными электролитами:
Li₂SO₄, NaMnO₄, Na₂CO₃, H₂SO₄, MgI₂
отметим вещества, которые являются слабыми электролитами:
CH₃COOH
По условию задания нас просят взять сильный и слабый электролит, т.к. слабый электролит только один в списке веществ CH₃COOH, значит именно его мы и возьмем.
4) Начинаем анализ и поиск реакции с указанным признаком - сильный и слабый электролиты слева и справа выделяется газ:
Как быстро определить какие вещества дают между собой газ?
надо помнить комбинации ионов, которые дают между собой газ:
✔️H⁺ и CO₃²⁻ / H⁺ и HCO₃⁻ → CO₂↑ + H₂O
✔️H⁺ и SO₃²⁻ / H⁺ и HSO₃⁻→ SO₂↑ + H₂O
✔️H⁺ и S²⁻ / H⁺ и HS⁻→ H₂S↑
✔️NH₄⁺ и OH⁻→ NH₃↑ + H₂O
Из списка сильных электролитов газ с уксусной кислотой может давать только Na₂CO₃. Значит наши вещества будут CH₃COOH и Na₂CO₃.
5) записываем молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнения:
молекулярное уравнение
2CH₃COOH + Na₂CO₃ = CO₂ +H₂O + 2CH₃COONa
полное ионное уравнение
2CH₃COOH +2Na⁺ + CO₃²⁻= CO₂ +H₂O + 2CH₃COO⁻+ 2Na⁺
сокращенное ионное уравнение
2CH₃COOH + CO₃²⁻ = CO₂ +H₂O + 2CH₃COO⁻
Итак, это были самые популярные задания №30 на электролиты. И еще раз давайте отметим, что нерастворимые соли это сильные электролиты, которые мы не раскладываем на ионы!
