Хімія. 9 клас. Попель

§ 10. Йонно-молекулярні рівняння

Матеріал параграфа допоможе вам:

• зрозуміти суть хімічної реакції між електролітами в розчині;
• з'ясувати, які хімічні рівняння називають йонно-молекулярними;
• складати йонно-молекулярні рівняння.

Рівняння реакцій за участю розчинів електролітів — лугів, кислот, солей, які ви складали у 8 класі, не передають суті хімічних перетворень, оскільки в них записано формули речовин, а не формули йонів.

Що ж насправді відбувається при взаємодії електролітів у розчині? З'ясуємо це, розглянувши реакцію між розчинами магній хлориду і натрій гідроксиду:

MgCl₂ + 2NaОН = Mg(OH)₂↓ + 2NaCl.

Розчин вихідної солі містить катіони Магнію та аніони Хлору

MgCl₂ = Mg²⁺ + 2Cl^-,

а розчин лугу — катіони Натрію і гідроксид-іони:

NaOH = Na⁺ + OH^-.

Під час реакції йони Mg²⁺ і ОН^-, сполучаючись, утворюють осад малорозчинної основи Mg(OH)₂, а йони Na⁺ і Cl^- залишаються в розчині.

Змінимо наведене вище хімічне рівняння, взявши до уваги стан (дисоційований, недисоційований) кожного реагенту і продукту. Замість формул обох реагентів записуємо формули йонів, які були в розчинах сполук до реакції, разом із відповідними коефіцієнтами (враховуємо індекс 2 у формулі солі Магнію та коефіцієнт 2 перед формулою лугу):

Mg²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + 2OH^- = ... .

У правій частині рівняння залишаємо формулу Mg(OH)₂, а замість формули натрій хлориду записуємо формули відповідних йонів з урахуванням коефіцієнта 2, який був у вихідному рівнянні:

Mg²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + 2OH^- = Mg(OH)₂↓ + 2Na⁺ + 2Cl^-.

В обох частинах нового рівняння є однакові йони — Na⁺ і Cl^-, причому кожний — в однаковій кількості. Вилучивши їх, отримуємо запис, який називають йонно-молекулярним рівнянням¹:

Mg²⁺ + 2ОН^-= Mg(OH)₂↓.

¹ Іноді використовують скорочений термін «йонне рівняння».

Йонно-молекулярне рівняння — це рівняння, яке містить формули речовин і формули йонів.

Йонно-молекулярне рівняння вказує на те, що саме відбувається під час хімічного перетворення, тобто які частинки взаємодіють або утворюються в розчині. Складаючи таке рівняння, кожну речовину подають у тій формі (дисоційованій, недисоційованій), яка переважає в реакційній суміші чи є в ній єдино можливою.

Молекулярне рівняння

HI + KOH = KI + H₂O

Йонно-молекулярне рівняння

Н⁺ + ОН^- = Н₂О

При складанні йонно-молекулярного рівняння дотримуються такої послідовності дій:

• 1. Записують «звичайне» хімічне рівняння (його називають молекулярним¹).
• 2. За таблицею розчинності визначають, які реагенти і продукти реакції розчиняються у воді, а які — не розчиняються.
• 3. З'ясовують, які реагенти і продукти реакції є сильними електролітами, а які — слабкими електролітами або неелектролітами.
• 4. Формули розчинних сильних електролітів замінюють на формули відповідних йонів, ураховуючи при цьому індекси та коефіцієнти. Спочатку записують катіони, потім — аніони.
• 5. З обох частин отриманого рівняння вилучають однакові йони (у разі їх наявності) в однакових кількостях.
• 6. Якщо всі коефіцієнти виявляться кратними, їх ділять на відповідне число.

¹ Така назва є умовною, оскільки молекул основ і солей не існує; це — йонні речовини.

• Складіть йонно-молекулярне рівняння реакції між барій нітратом і натрій карбонатом у розчині.

Тепер розглянемо, як виконують протилежне завдання. Складемо молекулярне рівняння, яке відповідає йонно-молекулярному рівнянню

Н⁺ + ОН^- = Н₂О.

У лівій частині рівняння записано лише формули йонів. Отже, сполуки, які взаємодіють, мають бути сильними й розчинними електролітами.

Йони Н⁺ утворюються в розчині при дисоціації сильної кислоти (наприклад, HCl ⇄ Н⁺ + Cl^-), а йони ОН^- — при дисоціації лугу (наприклад, NaOH = Na⁺ + ОН^-). Обравши реагентами хлоридну кислоту і натрій гідроксид, допишемо в ліву частину йонно-молекулярного рівняння йони Cl^- і Na⁺:

Н⁺ + Cl^- + Na⁺ + ОН^- = Н₂О + ... .

Йони Н⁺ і ОН^- сполучаються в молекули слабкого електроліту — води, а йони Na⁺ і Cl^- залишаються в розчині. Допишемо їх у праву частину рівняння:

Н⁺ + Cl^- + Na⁺ + ОН^- = Н₂О + Na⁺ + Cl^-.

«З'єднавши» йони у формули відповідних сполук, отримаємо молекулярне рівняння

HCl + NaOH = NaCl + H₂O.

Отже, для того щоб скласти молекулярне рівняння за даним йонно-молекулярним рівнянням, потрібно замінити кожний йон на формулу відповідного сильного й розчинного електроліту, а потім дописати формули інших реагентів (продуктів) — розчинних сильних електролітів.

Зрозуміло, що йонно-молекулярному рівнянню Н⁺ + ОН^- = Н₂О відповідають багато молекулярних рівнянь, бо реагентами можуть бути інші луги та сильні кислоти. Приклади таких рівнянь:

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O;

Ba(OH)₂+ 2HNO₃ = Ва(NO₃)₂ + 2H₂O.

Зазначимо, що пара реагентів Ba(OH)₂і H₂SO₄ не задовольняє умови завдання. Хоча барій гідроксид і сульфатна кислота — сильні й розчинні електроліти, однак при їх взаємодії утворюється нерозчинна сіль BaSO₄, формула якої мала бути в правій частині йонно-молекулярного рівняння.

• Запропонуйте молекулярне рівняння, яке відповідає йонно-молекулярному рівнянню

2Ag⁺ + CO^2-₃ = Аg₂СО₃↓.

При складанні йонно-молекулярних рівнянь сильну двохосновну кислоту H₂SO₄ прийнято подавати йонами Н⁺ і SO^2-₄, а кислоти середньої сили — молекулами, тобто в недисоційованій формі.

ВИСНОВКИ

Суть реакції, яка відбувається між електролітами в розчині, передає йонно-молекулярне рівняння; воно містить формули речовин і формули йонів.

При складанні йонно-молекулярних рівнянь лише сильні електроліти подають у дисоційованій формі.

• 73. Чим відрізняється йонно-молекулярне рівняння від молекулярного?
• 74. Складіть йонно-молекулярні рівняння реакцій, що відповідають таким молекулярним рівнянням:

а) Mn(NO₃)₂ + Ba(OH)₂ = Мn(ОН)₂↓ + Ba(NO₃)₂;

б) Na₂S + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂S↑;

в) 2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O;

г) Ni(OH)₂ + 2HCl = NiCl₂ + 2H₂O.

• 75. Запропонуйте молекулярні рівняння, що відповідають таким йонно-молекулярним рівнянням:

а) Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓;

б) 3Pb²⁺ + 2PO^3-₄ = Рb₃(РO₄)₂↓;

в) Cu²⁺ + 2OH^- = Сu(ОН)₂↓;

г) H₂S + 2OH^- = S^2- + 2H₂O;

ґ) SO^2-₃ + 2H⁺ = SO₂↑ + H₂O;

д) Zn(OH)₂ + 2H⁺ = Zn²⁺ + 2H₂O.

• 76. Складіть йонно-молекулярні рівняння реакцій, що відбуваються в розчині між такими електролітами:

а) ферум(ІІ) нітратом і барій гідроксидом;

б) натрій фторидом і хлоридною кислотою;

в) літій гідроксидом і сульфатною кислотою;

г) хром(ІІІ) сульфатом і калій ортофосфатом.

• 77. Складіть молекулярне і йонно-молекулярне рівняння реакції між розчинами лугу і солі, в результаті якої утворюються:

а) нерозчинна основа і розчинна сіль;

б) луг і нерозчинна сіль;

в) нерозчинна основа і нерозчинна сіль.

• 78. Допишіть схеми перетворень, складіть йонно-молекулярні та відповідні молекулярні рівняння:

а) H₃PO₄ + ... → PO^3-₄ + H₂O;

б) Cr(OH)₃ + ... → Cr³⁺ + H₂O.