Номер 3, страница 170 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 24. Вода как слабый электролит. Водородный показатель. Свойства растворов электролитов - номер 3, страница 170.

Условие.

3. Сформулируйте условия, при которых возможны реакции ионного обмена. Приведите примеры.

Решение.

Решение 2.

Реакции ионного обмена — это реакции, протекающие в растворах электролитов, в ходе которых реагирующие вещества обмениваются своими ионами. Реакции ионного обмена идут до конца (практически необратимы) только в том случае, если в результате реакции ионы связываются и выводятся из раствора. Это происходит при выполнении одного из следующих условий:

1. Образуется осадок (нерастворимое или малорастворимое вещество).
2. Выделяется газ.
3. Образуется малодиссоциирующее вещество (слабый электролит, например, вода, слабая кислота или слабое основание).

Решение

Рассмотрим каждое из этих условий на конкретных примерах.

1. Образование осадка

Реакция протекает до конца, если один из продуктов реакции является нерастворимым или малорастворимым веществом и выпадает в осадок. Это приводит к связыванию ионов и смещению равновесия в сторону продуктов реакции.

Пример: реакция между растворами нитрата серебра ($AgNO_3$) и хлорида натрия ($NaCl$).

Молекулярное уравнение реакции:

$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

Полное ионное уравнение, показывающее все ионы в растворе:

$Ag^+ + NO_3^- + Na^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow + Na^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение, показывающее только те ионы, которые участвуют в реакции:

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$

В данном случае ионы серебра $Ag^+$ и хлорид-ионы $Cl^-$ связываются в нерастворимый осадок хлорида серебра $AgCl$.

Ответ: реакция ионного обмена возможна, если в результате образуется нерастворимое или малорастворимое вещество (осадок).

2. Выделение газа

Реакция протекает до конца, если в результате взаимодействия ионов образуется газообразное вещество, которое покидает сферу реакции (улетучивается).

Пример: реакция между растворами карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и соляной кислоты ($HCl$).

Молекулярное уравнение реакции:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$

Промежуточный продукт реакции — угольная кислота $H_2CO_3$ — является неустойчивой и разлагается на воду и углекислый газ $CO_2$, который выделяется в виде пузырьков.

Ответ: реакция ионного обмена возможна, если в результате образуется газообразное вещество.

3. Образование малодиссоциирующего вещества

Реакция протекает до конца, если продуктом является слабый электролит (вещество, которое в растворе лишь в незначительной степени диссоциирует на ионы). Самый частый случай — образование воды.

Пример: реакция нейтрализации между растворами гидроксида натрия ($NaOH$) и соляной кислоты ($HCl$).

Молекулярное уравнение реакции:

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Ионы водорода $H^+$ и гидроксид-ионы $OH^-$ связываются в молекулы воды $H_2O$, которая является очень слабым электролитом, что и обуславливает протекание реакции до конца.

Ответ: реакция ионного обмена возможна, если в результате образуется малодиссоциирующее вещество (слабый электролит), например, вода.