Номер 1, страница 71 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. При каких условиях протекают реакции ионного обмена в растворе? Приведите по одному примеру для каждого случая.

Реакции ионного обмена в растворах электролитов протекают до конца, то есть являются практически необратимыми, только в том случае, если в результате реакции ионы связываются друг с другом, образуя вещество, которое уходит из сферы реакции (т.е. покидает раствор). Это происходит при выполнении одного из трех основных условий:

1. Образование осадка (нерастворимого вещества)

Реакция идет до конца, если один из образующихся продуктов является нерастворимым или малорастворимым в воде веществом и выпадает в осадок. Это связывает ионы из раствора, смещая равновесие в сторону продуктов. Для определения растворимости используют таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде.

Пример: реакция между нитратом серебра ($AgNO_3$) и хлоридом натрия ($NaCl$).

Молекулярное уравнение: $AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

Полное ионное уравнение: $Ag^+ + NO_3^- + Na^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow + Na^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение: $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

В данном примере катионы серебра $Ag^+$ и анионы хлора $Cl^-$ связываются в нерастворимый осадок белого цвета — хлорид серебра ($AgCl$).

Ответ: одним из условий протекания реакции ионного обмена является образование осадка, например, при взаимодействии растворов нитрата серебра и хлорида натрия образуется нерастворимый осадок хлорида серебра.

2. Выделение газа

Реакция необратима, если в результате взаимодействия ионов образуется газообразное вещество, которое улетучивается из раствора. Часто газообразный продукт образуется при разложении неустойчивого соединения, получившегося в ходе обмена (например, угольной $H_2CO_3$ или сернистой $H_2SO_3$ кислот).

Пример: реакция между карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) и соляной кислотой ($HCl$).

Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

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

Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

В этой реакции образуется слабая и неустойчивая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая сразу же разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$), выделяющийся из раствора в виде пузырьков.

Ответ: вторым условием является выделение газа, например, при реакции карбоната натрия с соляной кислотой выделяется углекислый газ вследствие разложения образующейся угольной кислоты.

3. Образование слабого электролита (малодиссоциирующего вещества)

Реакция протекает до конца, если в результате образуется слабый электролит — вещество, которое в растворе лишь в незначительной степени распадается на ионы. Классическим примером такого вещества является вода. Другими примерами могут быть слабые кислоты (например, уксусная $CH_3COOH$) или слабые основания (например, гидроксид аммония $NH_4OH$).

Пример: реакция нейтрализации между сильной кислотой (соляной кислотой, $HCl$) и сильным основанием (гидроксидом натрия, $NaOH$).

Молекулярное уравнение: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

Полное ионное уравнение: $H^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Образующаяся вода является очень слабым электролитом, поэтому ионы водорода ($H^+$) и гидроксид-ионы ($OH^−$) эффективно связываются в молекулы воды, выводя их из сферы реакции.

Ответ: третьим условием является образование слабого электролита, например, воды в реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием, такой как взаимодействие соляной кислоты и гидроксида натрия.