Задание 3
Краткий ответ
А) \[ \mathrm{Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow 2NaCl + BaSO_4\downarrow} \] Полное ионное: \[ \mathrm{2Na^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + BaSO_4\downarrow} \] Сокращённое: \[ \mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow} \]
Б) \[ \mathrm{Pb(NO_3)_2 + 2NaCl \rightarrow PbCl_2\downarrow + 2NaNO_3} \] Полное: \[ \mathrm{Pb^{2+} + 2NO_3^- + 2Na^+ + 2Cl^- \rightarrow PbCl_2\downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-} \] Сокращённое: \[ \mathrm{Pb^{2+} + 2Cl^- \rightarrow PbCl_2\downarrow} \]
В) \[ \mathrm{Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2\uparrow + H_2O} \] Полное: \[ \mathrm{2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + CO_2\uparrow + H_2O} \] Сокращённое: \[ \mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow CO_2\uparrow + H_2O} \]
Г) \[ \mathrm{KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O} \] Полное: \[ \mathrm{K^+ + OH^- + H^+ + NO_3^- \rightarrow K^+ + NO_3^- + H_2O} \] Сокращённое: \[ \mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O} \]
Д) \[ \mathrm{Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HNO_3} \] Полное: \[ \mathrm{Ba^{2+} + 2NO_3^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H^+ + 2NO_3^-} \] Сокращённое: \[ \mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow} \]
Е) \[ \mathrm{NH_4Br + NaOH \rightarrow NaBr + NH_3\uparrow + H_2O} \] Полное: \[ \mathrm{NH_4^+ + Br^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + Br^- + NH_3\uparrow + H_2O} \] Сокращённое: \[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O} \]
Ж) \[ \mathrm{K_2SO_3 + 2HBr \rightarrow 2KBr + SO_2\uparrow + H_2O} \] Полное: \[ \mathrm{2K^+ + SO_3^{2-} + 2H^+ + 2Br^- \rightarrow 2K^+ + 2Br^- + SO_2\uparrow + H_2O} \] Сокращённое: \[ \mathrm{SO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow SO_2\uparrow + H_2O} \]
Как это делать: алгоритм
- Запиши молекулярное уравнение и расставь коэффициенты.
- Сильные растворимые электролиты записывай в виде ионов.
Например: \(\mathrm{NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-}\), \(\mathrm{HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-}\). - Осадки, газы, воду и слабые электролиты оставляй молекулами.
Поэтому \(\mathrm{BaSO_4}\), \(\mathrm{PbCl_2}\), \(\mathrm{CO_2}\), \(\mathrm{NH_3}\), \(\mathrm{H_2O}\) не расписываем на ионы. - Получи полное ионное уравнение.
- Вычеркни одинаковые ионы слева и справа — это «ионы-наблюдатели». Останется сокращённое ионное уравнение.
- Проверь: число атомов каждого элемента слева и справа должно быть одинаковым, а суммарный заряд ионов — тоже.
Проверка
- В реакции А слева суммарный заряд ионов: \[ 2(+1)+(-2)+(+2)+2(-1)=0 \] справа тоже \(0\).
- В реакции В угольная кислота \(\mathrm{H_2CO_3}\) неустойчива и распадается: \[ \mathrm{H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow} \] поэтому в продуктах \( \mathrm{CO_2} \) и вода.
- В реакции Ж сернистая кислота \(\mathrm{H_2SO_3}\) тоже распадается: \[ \mathrm{H_2SO_3 \rightarrow H_2O + SO_2\uparrow} \]
- В реакции Е аммиак \(\mathrm{NH_3}\) — газ, поэтому он уходит из раствора. В школьной практике обычно пишут именно \(\mathrm{NH_3\uparrow + H_2O}\).
Обсуждение
2 сообщенияОбъясни почему именно такая сокращённый запись?
Главная идея
Сокращённое ионное уравнение отвечает на вопрос: что в растворе реально изменилось? Ведь в растворе почти все соли, кислоты и щёлочи существуют не молекулами, а ионами. Ионы, которые были в растворе до реакции и остались точно такими же после неё, в химическом процессе не участвуют. Их называют ионами-наблюдателями (или «зрителями»). Их и вычёркивают.
Разберём реакцию А по шагам
Молекулярное уравнение: \[ \mathrm{Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow 2NaCl + BaSO_4\downarrow} \]
Шаг 1. Смотрим, что находится в растворе на самом деле.
| Вещество | Что с ним в растворе | Как записываем |
|---|---|---|
| \(\mathrm{Na_2SO_4}\) | сильный электролит, растворим | \(\mathrm{2Na^+ + SO_4^{2-}}\) |
| \(\mathrm{BaCl_2}\) | сильный электролит, растворим | \(\mathrm{Ba^{2+} + 2Cl^-}\) |
| \(\mathrm{NaCl}\) | сильный электролит, растворим | \(\mathrm{2Na^+ + 2Cl^-}\) |
| \(\mathrm{BaSO_4}\) | нерастворимый осадок | \(\mathrm{BaSO_4\downarrow}\) — молекулой |
Шаг 2. Полное ионное уравнение: \[ \mathrm{2Na^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + BaSO_4\downarrow} \]
Шаг 3. Сравниваем левую и правую части. Слева есть \(2\mathrm{Na^+}\) и справа есть \(2\mathrm{Na^+}\). Слева есть \(2\mathrm{Cl^-}\) и справа есть \(2\mathrm{Cl^-}\). Эти ионы ни с кем не соединились, не изменили заряд и не исчезли — они просто «проплыли» через реакцию.
Шаг 4. Убираем их из обеих частей: \[ \mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow} \]
Вот и вся логика: сокращённое уравнение = полное ионное минус ионы-наблюдатели.
Почему вычёркивать законно
Это обычная арифметика. Если слева и справа стоит одно и то же слагаемое, его можно убрать из обеих частей:
\[ 2 + 5 + 3 = 2 + 7 \quad\Rightarrow\quad 5 + 3 = 7 \]
Так же и с ионами: одинаковые ионы в одинаковом количестве слева и справа взаимно уничтожаются. Химически это означает: они не претерпели превращения.
Почему в разных реакциях получились разные сокращённые записи
Потому что в каждой реакции «встречаются» разные пары ионов, а наблюдается всегда что-то одно:
| Реакция | Что реально произошло | Ионы-наблюдатели |
|---|---|---|
| А | \(\mathrm{Ba^{2+}}\) и \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) дали осадок | \(\mathrm{Na^+,\ Cl^-}\) |
| Б | \(\mathrm{Pb^{2+}}\) и \(\mathrm{Cl^-}\) дали осадок | \(\mathrm{Na^+,\ NO_3^-}\) |
| В | \(\mathrm{CO_3^{2-}}\) и \(\mathrm{H^+}\) дали газ и воду | \(\mathrm{Na^+,\ Cl^-}\) |
| Г | \(\mathrm{H^+}\) и \(\mathrm{OH^-}\) дали воду | \(\mathrm{K^+,\ NO_3^-}\) |
| Д | \(\mathrm{Ba^{2+}}\) и \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) дали осадок | \(\mathrm{H^+,\ NO_3^-}\) |
| Е | \(\mathrm{NH_4^+}\) и \(\mathrm{OH^-}\) дали аммиак и воду | \(\mathrm{Na^+,\ Br^-}\) |
| Ж | \(\mathrm{SO_3^{2-}}\) и \(\mathrm{H^+}\) дали газ и воду | \(\mathrm{K^+,\ Br^-}\) |
Обрати внимание: у А и Д сокращённые уравнения совпали — \(\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}\). Так и должно быть: суть обеих реакций одна и та же — образование осадка сульфата бария. Сокращённое уравнение и есть «суть», очищенная от случайных ионов.
Почему осадки, газы и воду не расписываем на ионы
Потому что они не находятся в растворе в виде свободных ионов:
- \(\mathrm{BaSO_4}\), \(\mathrm{PbCl_2}\) — выпадают в осадок, уходят из раствора; ионов в растворе практически нет;
- \(\mathrm{CO_2}\), \(\mathrm{SO_2}\), \(\mathrm{NH_3}\) — улетают в виде газа;
- \(\mathrm{H_2O}\) — очень слабый электролит, почти не диссоциирует.
Слабые электролиты (вода, \(\mathrm{H_2CO_3}\), \(\mathrm{H_2SO_3}\), \(\mathrm{NH_3\cdot H_2O}\)) тоже пишут молекулами. А вот \(\mathrm{H_2CO_3}\) и \(\mathrm{H_2SO_3}\) в продуктах вообще не пишут — они сразу распадаются: \[ \mathrm{H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow}, \qquad \mathrm{H_2SO_3 \rightarrow H_2O + SO_2\uparrow} \]
Отсюда в В появилось \(\mathrm{CO_2\uparrow + H_2O}\), а в Ж — \(\mathrm{SO_2\uparrow + H_2O}\).
Два обязательных условия правильной записи
1. Баланс атомов. Число атомов каждого элемента слева и справа одинаково.
2. Баланс зарядов. Сумма зарядов ионов слева равна сумме зарядов справа — обычно обе суммы равны нулю.
Проверим Б: \[ \mathrm{Pb^{2+} + 2Cl^- \rightarrow PbCl_2\downarrow} \] Слева: \((+2) + 2\cdot(-1) = 0\). Справа: \(0\). Сходится.
Проверим Е: \[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O} \] Слева: \((+1) + (-1) = 0\). Справа: \(0 + 0 = 0\). Сходится.
Если заряд не сходится — значит, потерян или лишний ион, или неверны коэффициенты.
Частая ошибка: коэффициенты
Сокращённое уравнение записывают с наименьшими целыми коэффициентами. Например, из \(\mathrm{2Ba^{2+} + 2SO_4^{2-} \rightarrow 2BaSO_4}\) делим всё на 2 и получаем \(\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4}\).
Проверка на примере В
\[ \mathrm{Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2\uparrow + H_2O} \]
Полное ионное: \[ \mathrm{2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + CO_2\uparrow + H_2O} \]
Убираем \(2\mathrm{Na^+}\) и \(2\mathrm{Cl^-}\) — они наблюдатели. Остаётся: \[ \mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow CO_2\uparrow + H_2O} \]
Смысл: именно карбонат-ион «забирает» два протона у кислоты, образуя неустойчивую угольную кислоту, которая сразу распадается на газ и воду. Ионы натрия и хлорида в этом не участвуют — потому их и нет в сокращённой записи.
Короткий вывод: сокращённое ионное уравнение — это «фотография» химического события: в нём остаются только те частицы, которые действительно превратились во что-то новое.
