1. Запишите уравнения реакций ионного обмена (полные и сокращённые), происходящих между растворами следующих веществ:
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
- Запишите уравнения реакций ионного обмена (полные и сокращённые), происходящих между растворами следующих веществ: а) \((NH_4)_2SO_4 + KOH \rightarrow\) б) \(MgBr_2 + HF \rightarrow\) в) \(ZnCl_2 + KOH \rightarrow\) г) \(KNO_3 + MgCl_2 \rightarrow\)
2.Как осуществить на практике превращения, соответствующие схемам? Составьте уравнения химических реакций, подтверждающих ваши предположения. \(Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow\)
Расставьте коэффициенты в схемах ОВР, составьте электронный баланс, определите окислитель и восстановитель, укажите процессы окисления и восстановления: а) \(HCl + HNO_3 \rightarrow Cl_2 + NO + H_2O\) б) \(Al + Cr_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + Cr\)
Напишите для следующих солей реакции гидролиза, укажите тип образования соли, какая среда при гидролизе образуется: а) \(Na_2CO_3\) б) \(NaNO_3\) в) \(FeCl_3\)
Ниже — решения всех четырёх заданий с листа.
1. Реакции ионного обмена
а)
\[
(NH_4)_2SO_4+2KOH \rightarrow K_2SO_4+2NH_3\uparrow+2H_2O
\]
Полное ионное:
\[
2NH_4^+ + SO_4^{2-}+2K^+ +2OH^- \rightarrow 2K^+ +SO_4^{2-}+2NH_3\uparrow+2H_2O
\]
Сокращённое:
\[
NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow+H_2O
\]
б)
\[
MgBr_2+2HF \rightarrow MgF_2\downarrow+2HBr
\]
Так как \(HF\) — слабая кислота, её записываем молекулой:
\[
Mg^{2+}+2Br^-+2HF \rightarrow MgF_2\downarrow+2H^+ +2Br^-
\]
Сокращённое:
\[
Mg^{2+}+2HF \rightarrow MgF_2\downarrow+2H^+
\]
в)
\[
ZnCl_2+2KOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow+2KCl
\]
\[
Zn^{2+}+2Cl^-+2K^+ +2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow+2K^+ +2Cl^-
\]
Сокращённое:
\[
Zn^{2+}+2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow
\]
Если щёлочь в избытке, осадок растворяется: \[ Zn(OH)_2+2KOH \rightarrow K_2[Zn(OH)_4] \] \[ Zn(OH)_2+2OH^- \rightarrow [Zn(OH)_4]^{2-} \]
г)
\[
KNO_3+MgCl_2 \nrightarrow
\]
Реакция не идёт: все возможные продукты — \(KCl\) и \(Mg(NO_3)_2\) — растворимы, газа и слабого электролита не образуется.
2. Получение \(Cu(OH)_2\)
Практически нужно слить раствор соли меди(II), например \(CuSO_4\), с раствором щёлочи \(NaOH\) или \(KOH\). Выпадет голубой осадок.
\[ CuSO_4+2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow+Na_2SO_4 \] Полное ионное: \[ Cu^{2+}+SO_4^{2-}+2Na^+ +2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow+2Na^+ +SO_4^{2-} \] Сокращённое: \[ Cu^{2+}+2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow \]
3. ОВР и электронный баланс
а)
\[
6HCl+2HNO_3 \rightarrow 3Cl_2+2NO+4H_2O
\]
Электронный баланс:
\[
2Cl^- -2e^- \rightarrow Cl_2 \quad \big|\times 3
\]
\[
N^{+5}+3e^- \rightarrow N^{+2} \quad \big|\times 2
\]
- \(HCl\) — восстановитель, \(Cl^-\) окисляется.
- \(HNO_3\) — окислитель, \(N^{+5}\) восстанавливается.
б)
\[
2Al+Cr_2O_3 \rightarrow Al_2O_3+2Cr
\]
Баланс:
\[
Al^0-3e^- \rightarrow Al^{+3} \quad \big|\times 2
\]
\[
Cr^{+3}+3e^- \rightarrow Cr^0 \quad \big|\times 2
\]
- \(Al\) — восстановитель, окисляется.
- \(Cr_2O_3\) — окислитель, \(Cr^{+3}\) восстанавливается.
4. Гидролиз солей
а) \(Na_2CO_3\) — соль сильного основания \(NaOH\) и слабой кислоты \(H_2CO_3\). Гидролиз идёт по аниону, среда щелочная.
\[ Na_2CO_3+H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3+NaOH \] \[ CO_3^{2-}+H_2O \rightleftharpoons HCO_3^-+OH^- \]
б) \(NaNO_3\) — соль сильного основания \(NaOH\) и сильной кислоты \(HNO_3\). Практически не гидролизуется, среда нейтральная.
в) \(FeCl_3\) — соль слабого основания \(Fe(OH)_3\) и сильной кислоты \(HCl\). Гидролиз идёт по катиону, среда кислая.
\[ FeCl_3+H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)Cl_2+HCl \] \[ Fe^{3+}+H_2O \rightleftharpoons [Fe(OH)]^{2+}+H^+ \]
Что важно понять
- В ионных уравнениях сильные растворимые электролиты записывают ионами, а осадки, газы и слабые электролиты — молекулами.
- Реакция ионного обмена идёт, если образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество.
- В ОВР число отданных электронов равно числу принятых.
- Гидролиз усиливается, если соль образована слабой кислотой или слабым основанием.
Проверка: в ОВР в обоих случаях отдано и принято по \(6e^-\), а в ионных уравнениях суммарные заряды слева и справа одинаковы.
Обсуждение
2 сообщенияНиже — решения по всем пунктам.
1. Реакции ионного обмена
а) \(\mathrm{(NH_4)_2SO_4 + KOH}\)
Молекулярное: \[ \mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2NH_3\cdot H_2O} \]
Полное ионное: \[ \mathrm{2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + 2NH_3\cdot H_2O} \]
Сокращённое: \[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\cdot H_2O} \]
При нагревании аммиак уходит: \[ \mathrm{NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3\uparrow + H_2O} \]
б) \(\mathrm{MgBr_2 + HF}\)
\(\mathrm{HF}\) — слабая кислота, поэтому в ионном уравнении её записываем молекулой.
Молекулярное: \[ \mathrm{MgBr_2 + 2HF \rightarrow MgF_2\downarrow + 2HBr} \]
Полное ионное: \[ \mathrm{Mg^{2+} + 2Br^- + 2HF \rightarrow MgF_2\downarrow + 2H^+ + 2Br^-} \]
Сокращённое: \[ \mathrm{Mg^{2+} + 2HF \rightarrow MgF_2\downarrow + 2H^+} \]
в) \(\mathrm{ZnCl_2 + KOH}\)
Молекулярное: \[ \mathrm{ZnCl_2 + 2KOH \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2KCl} \]
Полное ионное: \[ \mathrm{Zn^{2+} + 2Cl^- + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow + 2K^+ + 2Cl^-} \]
Сокращённое: \[ \mathrm{Zn^{2+} + 2OH^- \rightarrow Zn(OH)_2\downarrow} \]
Если щёлочь в избытке, осадок растворяется: \[ \mathrm{Zn(OH)_2 + 2KOH \rightarrow K_2[Zn(OH)_4]} \]
г) \(\mathrm{KNO_3 + MgCl_2}\)
Реакция ионного обмена не идёт: все возможные продукты — \(\mathrm{KCl}\) и \(\mathrm{Mg(NO_3)_2}\) — растворимы, осадка, газа и слабого электролита не образуется.
2. Получение \(\mathrm{Cu(OH)_2}\)
Нужно смешать раствор соли меди(II) с раствором щёлочи. Например:
\[ \mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4} \]
Полное ионное: \[ \mathrm{Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}} \]
Сокращённое: \[ \mathrm{Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow} \]
Практически: к раствору \(\mathrm{CuSO_4}\) прилить раствор \(\mathrm{NaOH}\); выпадает голубой осадок \(\mathrm{Cu(OH)_2}\).
3. Окислительно-восстановительные реакции
а) \(\mathrm{HCl + HNO_3 \rightarrow Cl_2 + NO + H_2O}\)
Электронный баланс: \[ \mathrm{2Cl^{-} - 2e^- \rightarrow Cl_2^{0}} \qquad \times 3 \] \[ \mathrm{N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}} \qquad \times 2 \]
Уравнение: \[ \mathrm{6HCl + 2HNO_3 \rightarrow 3Cl_2 + 2NO + 4H_2O} \]
- \(\mathrm{HCl}\) — восстановитель, \(\mathrm{Cl^{-1}}\) окисляется до \(\mathrm{Cl^0}\);
- \(\mathrm{HNO_3}\) — окислитель, \(\mathrm{N^{+5}}\) восстанавливается до \(\mathrm{N^{+2}}\).
б) \(\mathrm{Al + Cr_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + Cr}\)
Электронный баланс: \[ \mathrm{Al^{0} - 3e^- \rightarrow Al^{+3}} \qquad \times 2 \] \[ \mathrm{2Cr^{+3} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{0}} \qquad \times 1 \]
Уравнение: \[ \mathrm{2Al + Cr_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + 2Cr} \]
- \(\mathrm{Al}\) — восстановитель, \(\mathrm{Al^0}\) окисляется до \(\mathrm{Al^{+3}}\);
- \(\mathrm{Cr_2O_3}\) — окислитель, \(\mathrm{Cr^{+3}}\) восстанавливается до \(\mathrm{Cr^0}\).
4. Гидролиз солей
а) \(\mathrm{Na_2CO_3}\)
Соль образована сильным основанием \(\mathrm{NaOH}\) и слабой кислотой \(\mathrm{H_2CO_3}\), поэтому гидролиз идёт по аниону. Среда — щелочная.
Первая ступень: \[ \mathrm{Na_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3 + NaOH} \]
Ионное: \[ \mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-} \]
Вторая ступень практически не идёт: \[ \mathrm{HCO_3^- + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 + OH^-} \]
б) \(\mathrm{NaNO_3}\)
Соль образована сильным основанием \(\mathrm{NaOH}\) и сильной кислотой \(\mathrm{HNO_3}\), поэтому гидролиз не идёт. Среда — нейтральная, pH ≈ 7.
в) \(\mathrm{FeCl_3}\)
Соль образована слабым основанием \(\mathrm{Fe(OH)_3}\) и сильной кислотой \(\mathrm{HCl}\), поэтому гидролиз идёт по катиону. Среда — кислая.
Первая ступень: \[ \mathrm{FeCl_3 + H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)Cl_2 + HCl} \]
Ионное: \[ \mathrm{Fe^{3+} + H_2O \rightleftharpoons [FeOH]^{2+} + H^+} \]
Среда кислая, так как накапливаются ионы \(\mathrm{H^+}\).
