Хімія. Повторне видання. 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 під час взаємодії електролітів у розчині? З’ясуємо це, розглянувши реакцію між розчинами магній хлориду і натрій гідроксиду:

MgCl₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂↓ + 2NaCl.

Розчин солі містить катіони Магнію та аніони Хлору

MgCl₂ = Mg²⁺ + 2Сl^-,

а розчин лугу — катіони Натрію і гідроксид-іони:

NaOH = Na⁺ + ОН^-.

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

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

Молекулярне рівняння

HI + KOH = KI + Н₂О

Йонно-молекулярне рівняння

Н⁺ + ОН^- = Н₂О

В обох частинах нового рівняння бачимо йони Na⁺ і Сl^-, причому кожний йон — в однаковій кількості. Вилучивши їх, отримуємо запис, який називають йонно-молекулярним рівнянням^1:

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 і 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.

Під час складання 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 чи неелектролітами.

4. Формули розчинних сильних електролітів замінюють на формули відповідних йонів, ураховуючи індекси та коефіцієнти. Спочатку записують катіони, потім — аніони.

5. З обох частин отриманого рівняння вилучають однакові йони (у разі їх наявності) в однаковій кількості.

6. Якщо всі коефіцієнти є 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.

Розглянемо, як виконують протилежне завдання. Складемо молекулярне рівняння, що відповідає йонно-молекулярному рівнянню

H⁺ + 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 під час дисоціації сильної кислоти (наприклад, НСl ⇄ Н⁺ + Сl^-), а йони ОН^- — внаслідок дисоціації лугу (наприклад, NaOH = Na⁺ + ОН^-). Обравши реагентами хлоридну кислоту і натрій гідроксид, допишемо в ліву частину йонно-молекулярного рівняння йони Сl^- і Na⁺:

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

«З’єднавши» йони у формули відповідних сполук, отримуємо молекулярне рівняння:

НСl + NaOH = NaCl + Н₂О.

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

Йонно-молекулярному рівнянню Н⁺ + ОН^- = Н₂О відповідає багато молекулярних рівнянь, оскільки реагентами можуть бути інші луги та сильні кислоти. Приклади таких рівнянь:

2КОН + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2Н₂О;

Ва(ОН)₂ + 2HNO₃ = Ba(NO₃)₂ + 2Н₂О.

Звернемо увагу на реакцію між барій гідроксидом і сульфатною кислотою:

Ва(ОН)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2Н₂О.

Хоча обидва реагенти є сильними й розчинними електролітами, однак у результаті їхньої взаємодії утворюється нерозчинна сіль BaSO₄. Цю реакцію описує інше йонно-молекулярне рівняння, ніж Н⁺ + ОН^- = Н₂О:

Ва²⁺ + 2ОН^- + 2Н⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓ + 2Н₂О.

Зауважимо, що зазвичай сильну двоосновну кислоту H₂SO₄ подають у йонно-молекулярних рівняннях йонами Н⁺ і SO₄^2-, а кислоти середньої сили — Н₃РО₄, HF та ін. — молекулами, тобто в недисоційованій формі.

• Запропонуйте молекулярне рівняння, яке відповідає йонно-молекулярному рівнянню

2Ag⁺ + СО₃^2- = Ag₂CO₃↓.

ВИСНОВКИ

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

Складаючи йонно-молекулярні рівняння, лише сильні електроліти записують у дисоційованій формі.

70. Чим відрізняється йонно-молекулярне рівняння від молекулярного?

71. Складіть йонно-молекулярні рівняння реакцій, які відповідають таким молекулярним рівнянням:

• a) Mn(NO₃)₂ + Ва(ОН)₂ = Mn(OH)₂↓ + Ba(NO₃)₂;
• б) Na₂S + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂S↑;
• в) 2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O;
• г) Ni(OH)₂ + 2HCl = NiCl₂ + 2H₂O.

72. Запропонуйте молекулярні рівняння для наведених йонно-молекулярних рівнянь:

• a) Ag⁺ + Сl^- = AgCl↓;
• б) 3Рb²⁺ + 2РO₄^3- = Pb₃(PO₄)₂↓;
• в) Cu²⁺+ 2OН^- = Cu(OH)₂↓;
• г) H₂S + 2OН^- = S^2-+ 2Н₂O;
• д) SO₃^2- + 2Н⁺ = SO₂↑ + Н₂O;
• е) Zn(OH)₂+ 2Н⁺ = Zn²⁺ + 2Н₂O.

73. Напишіть йонно-молекулярні рівняння реакцій, які відбуваються в розчинах 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.

74. 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.

75. Запишіть замість крапок формули йонів, складіть йонно-молекулярні та відповідні молекулярні рівняння:

• а) Н₃РO₄ + ... → РО₄^3- + Н₂О;
• б) Сr(OН)₃ + ... → Сr³⁺ + Н₂О.