УРОК № 40

 РЕАКЦІЇ ОБМІНУ МІЖ РОЗЧИНАМИ ЕЛЕКТРОЛІТІВ

 

До вивчення теми „Електролітична дисоціація” ми записували молекулярні рівняння реакцій, не знаючи, що чимало солей, кислот й основ у розчинах дисоціюють на йони, а реакція відбувається не між молекулами, а між йонами.

Відтепер, щоб відбити взаємодії між реально існуючими частинками в розчинах солей, лугів і кислот, ми записуватимемо рівняння реакцій не лише в молекулярній, а й у йонній формах.

Отже, у водних розчинах електролітів хімічні реакції відбуваються за участю йонів. Такі реакції називають йонними, а рівняння цих реакцій – йонними рівняннями.

Скласти йонне рівняння досить просто.

Виконаймо лабораторний дослід і на прикладі реакції між плюмбум(ІІ) нітратом і калій йодидом у розчині розглянемо послідовність складання йонного рівняння.

Записуємо молекулярне рівняння реакції:

 

 

У йонному рівнянні сильні електроліти потрібно записати в йонній формі. Для цього скористаймося таблицею розчинності. Поміж чотирьох речовин (реагентів і продуктів реакції) до сильних електролітів належать три розчинні солі. Це плюмбум(ІІ) нітрат, калій йодид і калій нітрат. Їхні формули записуємо в йонній формі:

 

Плюмбум(ІІ) йодид – жовтий осад – нерозчинний, тому його формулу залишаємо незмінною.

Очевидно, що в лівій і правій частинах йонного рівняння є однакові йони. Ці йони можна видалити з лівої та правої частин йонного рівняння, оскільки вони не беруть участі в реакції. Скорочуємо в лівій і правій частинах рівняння катіони Калію та нітрат-аніони – й одержуємо скорочене йонне рівняння. У ньому записані тільки ті частинки, які реально взаємодіють у розчині з утворенням яскраво-жовтого осаду плюмбум(ІІ) йодиду:

 

 

Однією з умов незворотності реакції між електролітами в розчині є утворення осаду.

Йонними рівняннями можуть бути зображені будь-які реакції, що відбуваються між електролітами в розчинах. Якщо у реакціях не відбувається зміни зарядів йонів (тобто не змінюється ступінь окиснення), то їх називають реакціями йонного обміну.

З’ясуймо, за яких ще умов, крім утворення осаду, реакції обміну в розчинах електролітів будуть незворотними (тобто відбуватимуться до кінця).

Змішаємо розчин натрій гідроксиду з хлоридною кислотою. Очевидно, що в результаті взаємодії між катіонами Гідрогену й гідроксид-аніонами утворюються молекули води. Вода є неелектролітом.

Скориставшись таблицею розчинності, записуємо молекулярне рівняння реакції:

 

 

Поміж чотирьох речовин (реагентів і продуктів реакції) до сильних електролітів належать три. Це натрій гідроксид (луг), хлоридна кислота і натрій хлорид – розчинна сіль. Вода є неелектролітом.

Записуємо повне йонне рівняння реакції між натрій гідроксидом і хлоридною кислотою в розчині:

 

 

Скорочуємо в лівій і правій частинах рівняння катіони Натрію та хлорид-аніони.

Одержуємо скорочене йонне рівняння:

 

 

Реакція обміну між електролітами в розчині є незворотною, якщо один із продуктів – неелектроліт, наприклад, вода, або інша малодисоційована речовина.

Наочно пересвідчитись у перебігу реакції нейтралізації допоможе застосування індикатора. До розчину натрій гідроксиду добавимо кілька крапель фенолфталеїну – специфічного індикатора лужного середовища. Фенолфталеїн під дією гідроксид-аніонів набуває малинового забарвлення.

Після доливання хлоридної кислоти малинове забарвлення зникає, оскільки катіони Гідрогену сполучилися з гідроксид-аніонами, утворилися молекули води.

Розгляньмо ще один випадок перебігу до кінця реакції між електролітами в розчині. Змішаємо розчин питної соди (натрій гідрогенкарбонату) із хлоридною кислотою.

Очевидно, що в результаті взаємодії між катіонами Гідрогену й гідрогенкарбонат-аніонами утворюються молекули води й вуглекислого газу. Вода є неелектролітом, а вуглекислий газ видаляється зі сфери реакції, тож реакція необоротна.

Скориставшись таблицею розчинності, записуємо молекулярне рівняння реакції:

 

 

 Поміж п’яти речовин (реагентів і продуктів реакції) до сильних електролітів належать три. Це натрій гідрогенкарбонат, хлоридна кислота та натрій хлорид. Вода є неелектролітом. Карбон(IV) оксид (вуглекислий газ) видаляється зі сфери реакції.

Записуємо повне йонне рівняння реакції між натрій гідрогенкарбонатом і хлоридною кислотою в розчині:

 

 Скорочуємо у лівій і правій частинах рівняння катіони Натрію та хлорид-аніони:

 

 

Одержуємо скорочене йонне рівняння. Реакція обміну між електролітами в розчині є незворотною, якщо хоча б один із продуктів – неелектроліт або видаляється зі сфери реакції у вигляді газу.

Здійснивши лабораторні досліди, ми пересвідчилися, що реакції обміну між електролітами в розчині є незворотними, якщо поміж продуктів реакції є осад, газ, вода або інший слабкий електроліт.

Якщо виконується хоча б одна з цих умов, реакція відбувається до кінця. Якщо ж ні, то при змішуванні розчинів утворюється суміш йонів.

 

Висновки

 

Реакції обміну між електролітами в розчині незворотні, якщо поміж продуктів реакції є осад, газ, вода або інший слабкий електроліт.

Таблицю розчинності використовують для прогнозування можливості перебігу реакцій йонного обміну в розчинах електролітів.

 

 

МЕТА УРОКУ

 

Розвинути поняття про реакції обміну на якісно новому йонному рівні. Розкрити суть реакцій йонного обміну, з’ясувати причини та умови їх перебігу. Навчити учнів складати повні й скорочені рівняння реакцій йонного обміну і пояснювати їхню суть із позицій електролітичної дисоціації та прогнозувати можливість перебігу.

 

 

НАЙВАЖЛИВІШІ ПОНЯТТЯ, ЯКІ ВВОДЯТЬ УПЕРШЕ

 

Йонна реакція, молекулярна, повна та скорочена йонні форми хімічного рівняння.

 

 

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ПРОВЕДЕННЯ УРОКУ

 

Оскільки матеріал ППЗ містить докладні інструктивні матеріали щодо використання таблиці розчинності для розкриття суті реакцій йонного обміну, то з’ясувати причини й умови перебігу реакцій йонного обміну учні можуть у ході самостійної роботи.

Віртуальні досліди слід доповнити реальними експериментами, при виконанні яких учні зможуть пояснити суть виконуваних реакцій із позицій електролітичної дисоціації та спрогнозувати можливість їхнього перебігу. Спираючись на зразки, наведені у ППЗ, дев’ятикласники зможуть скласти не тільки молекулярні, а й повні та скорочені йонні рівняння власноруч здійснених реакцій.