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.

2. Допишите уравнения возможных реакций:

а) $Ba(OH)_2 + HCl \longrightarrow \ ...$;

б) $K_2S + H_2SO_4 \longrightarrow \ ...$;

в) $BaCl_2 + MgSO_4 \longrightarrow \ ...$;

г) $NaNO_3 + MgCl_2 \longrightarrow \ ...$;

д) $AgNO_3 + AlCl_3 \longrightarrow \ ...$;

е) $CaCO_3 + HCl \longrightarrow \ ...$;

ж) $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \longrightarrow \ ...$;

з) $FeCl_2 + NaOH \longrightarrow \ ....$

Напишите полные и сокращённые ионные уравнения этих реакций. В каждом случае назовите признак реакции, по которому можно судить о её протекании.

а) Реакция нейтрализации между сильным основанием и сильной кислотой, протекает с образованием соли и воды.

Молекулярное уравнение:

$Ba(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2OH^- + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Ba^{2+} + 2Cl^- + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$2OH^- + 2H^+ \rightarrow 2H_2O$, или, сократив коэффициенты, $OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$

Признак реакции: выделение тепла (экзотермическая реакция).

Ответ: $Ba(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + 2H_2O$; $OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$; выделение тепла.

б) Реакция обмена между солью слабой летучей кислоты и сильной кислотой, протекает с выделением газа.

Молекулярное уравнение:

$K_2S + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2S \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2K^+ + S^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2K^+ + SO_4^{2-} + H_2S \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

$S^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S \uparrow$

Признак реакции: выделение бесцветного газа с запахом тухлых яиц (сероводород).

Ответ: $K_2S + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2S \uparrow$; $S^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2S \uparrow$; выделение газа.

в) Реакция обмена между двумя растворимыми солями, протекает с образованием нерастворимого осадка.

Молекулярное уравнение:

$BaCl_2 + MgSO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + MgCl_2$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2Cl^- + Mg^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + Mg^{2+} + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

Признак реакции: выпадение белого кристаллического осадка (сульфат бария).

Ответ: $BaCl_2 + MgSO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + MgCl_2$; $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$; выпадение осадка.

г) Реакция обмена между двумя растворимыми солями. Все возможные продукты реакции ($NaCl$ и $Mg(NO_3)_2$) являются растворимыми в воде. Реакция не протекает, так как не образуется осадок, газ или слабый электролит (вода).

$NaNO_3 + MgCl_2 \nrightarrow$

Ответ: Реакция не идет.

д) Реакция обмена между двумя растворимыми солями, протекает с образованием нерастворимого осадка.

Молекулярное уравнение:

$3AgNO_3 + AlCl_3 \rightarrow 3AgCl \downarrow + Al(NO_3)_3$

Полное ионное уравнение:

$3Ag^+ + 3NO_3^- + Al^{3+} + 3Cl^- \rightarrow 3AgCl \downarrow + Al^{3+} + 3NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение:

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

Признак реакции: выпадение белого творожистого осадка (хлорид серебра).

Ответ: $3AgNO_3 + AlCl_3 \rightarrow 3AgCl \downarrow + Al(NO_3)_3$; $Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$; выпадение осадка.

е) Реакция обмена между нерастворимой солью слабой кислоты и сильной кислотой. Протекает с разложением соли и выделением газа.

Молекулярное уравнение:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 \uparrow + H_2O$

Полное ионное уравнение:

$CaCO_3 + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^- + CO_2 \uparrow + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + CO_2 \uparrow + H_2O$

Признак реакции: растворение твердого вещества ($CaCO_3$) и бурное выделение бесцветного газа без запаха (углекислый газ).

Ответ: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 \uparrow + H_2O$; $CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + CO_2 \uparrow + H_2O$; выделение газа.

ж) Реакция нейтрализации между нерастворимым основанием и сильной кислотой, протекает с образованием растворимой соли и воды.

Молекулярное уравнение:

$Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Cu(OH)_2 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Признак реакции: растворение голубого осадка ($Cu(OH)_2$) и образование раствора голубого цвета (соли меди(II)).

Ответ: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$; $Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$; растворение осадка.

з) Реакция обмена между растворимой солью и щелочью, протекает с образованием нерастворимого основания.

Молекулярное уравнение:

$FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

Полное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + 2Cl^- + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$

Признак реакции: выпадение осадка грязно-зеленого цвета (гидроксид железа(II)).

Ответ: $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$; $Fe^{2+} + 2OH^- \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow$; выпадение осадка.

3. Приведите по два уравнения реакций, соответствующих следующим сокращённым ионным уравнениям:

a) $H^+ + OH^- = H_2O;$

б) $2H^+ + CO_3^{2-} = CO_2 \uparrow + H_2O;$

в) $CO_3^{2-} + Ca^{2+} = CaCO_3 \downarrow;$

г) $Fe^{3+} + 3OH^- = Fe(OH)_3 \downarrow;$

д) $Pb^{2+} + S^{2-} = PbS \downarrow;$

е) $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4 \downarrow.$

а) Решение:

Сокращенное ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ описывает реакцию нейтрализации. Эта реакция происходит при взаимодействии сильной кислоты и сильного основания (щелочи). Для составления молекулярных уравнений необходимо выбрать сильную кислоту и сильное основание, которые при реакции образуют растворимую соль.

Пример 1: Реакция между соляной кислотой ($HCl$) и гидроксидом натрия ($NaOH$).

$HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Пример 2: Реакция между азотной кислотой ($HNO_3$) и гидроксидом калия ($KOH$).

$HNO_3 + KOH = KNO_3 + H_2O$

Ответ: $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$; $HNO_3 + KOH = KNO_3 + H_2O$.

б) Решение:

Сокращенное ионное уравнение $2H^+ + CO_3^{2-} = CO_2\uparrow + H_2O$ соответствует реакции между сильной кислотой и растворимым карбонатом. В результате реакции выделяется углекислый газ и образуется вода.

Пример 1: Реакция между соляной кислотой ($HCl$) и карбонатом натрия ($Na_2CO_3$).

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

Пример 2: Реакция между серной кислотой ($H_2SO_4$) и карбонатом калия ($K_2CO_3$).

$H_2SO_4 + K_2CO_3 = K_2SO_4 + CO_2\uparrow + H_2O$

Ответ: $2HCl + Na_2CO_3 = 2NaCl + CO_2\uparrow + H_2O$; $H_2SO_4 + K_2CO_3 = K_2SO_4 + CO_2\uparrow + H_2O$.

в) Решение:

Сокращенное ионное уравнение $CO_3^{2-} + Ca^{2+} = CaCO_3\downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$). Для этого необходимо взять растворимый карбонат и растворимую соль кальция.

Пример 1: Реакция между карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) и хлоридом кальция ($CaCl_2$).

$Na_2CO_3 + CaCl_2 = CaCO_3\downarrow + 2NaCl$

Пример 2: Реакция между карбонатом калия ($K_2CO_3$) и нитратом кальция ($Ca(NO_3)_2$).

$K_2CO_3 + Ca(NO_3)_2 = CaCO_3\downarrow + 2KNO_3$

Ответ: $Na_2CO_3 + CaCl_2 = CaCO_3\downarrow + 2NaCl$; $K_2CO_3 + Ca(NO_3)_2 = CaCO_3\downarrow + 2KNO_3$.

г) Решение:

Сокращенное ионное уравнение $Fe^{3+} + 3OH^- = Fe(OH)_3\downarrow$ описывает реакцию образования нерастворимого гидроксида железа(III). Это происходит при взаимодействии растворимой соли железа(III) и щелочи.

Пример 1: Реакция между хлоридом железа(III) ($FeCl_3$) и гидроксидом натрия ($NaOH$).

$FeCl_3 + 3NaOH = Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$

Пример 2: Реакция между сульфатом железа(III) ($Fe_2(SO_4)_3$) и гидроксидом калия ($KOH$).

$Fe_2(SO_4)_3 + 6KOH = 2Fe(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4$

Ответ: $FeCl_3 + 3NaOH = Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$; $Fe_2(SO_4)_3 + 6KOH = 2Fe(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4$.

д) Решение:

Сокращенное ионное уравнение $Pb^{2+} + S^{2-} = PbS\downarrow$ описывает реакцию образования нерастворимого сульфида свинца(II). Это происходит при взаимодействии растворимой соли свинца(II) и растворимого сульфида.

Пример 1: Реакция между нитратом свинца(II) ($Pb(NO_3)_2$) и сульфидом натрия ($Na_2S$).

$Pb(NO_3)_2 + Na_2S = PbS\downarrow + 2NaNO_3$

Пример 2: Реакция между ацетатом свинца(II) ($Pb(CH_3COO)_2$) и сульфидом калия ($K_2S$).

$Pb(CH_3COO)_2 + K_2S = PbS\downarrow + 2KCH_3COO$

Ответ: $Pb(NO_3)_2 + Na_2S = PbS\downarrow + 2NaNO_3$; $Pb(CH_3COO)_2 + K_2S = PbS\downarrow + 2KCH_3COO$.

е) Решение:

Сокращенное ионное уравнение $Ba^{2+} + SO_4^{2-} = BaSO_4\downarrow$ описывает реакцию образования нерастворимого сульфата бария. Это качественная реакция на ионы бария и сульфат-ионы. Для реакции нужно взять растворимую соль бария и растворимый сульфат (например, серную кислоту или ее растворимую соль).

Пример 1: Реакция между хлоридом бария ($BaCl_2$) и сульфатом натрия ($Na_2SO_4$).

$BaCl_2 + Na_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2NaCl$

Пример 2: Реакция между нитратом бария ($Ba(NO_3)_2$) и серной кислотой ($H_2SO_4$).

$Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2HNO_3$

Ответ: $BaCl_2 + Na_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2NaCl$; $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2HNO_3$.

*4. Приведите по одному уравнению, соответствующему каждой схеме реакции:

а) $соль + соль = соль\downarrow + соль;$

б) $сильная\ кислота + сильное\ основание = соль + вода;$

в) $слабая\ кислота + сильное\ основание = соль + вода;$

г) $сильная\ кислота + слабое\ основание = соль + вода;$

д) $сильная\ кислота + сильное\ основание = соль\downarrow + вода;$

е) $соль + сильная\ кислота = соль + слабая\ кислота.$

Напишите сокращённое ионное уравнение каждой реакции.

а) Для схемы `соль + соль = соль↓ + соль` подходит реакция ионного обмена между двумя растворимыми солями, в результате которой образуется нерастворимая соль (осадок). Примером может служить реакция между нитратом серебра ($AgNO_3$) и хлоридом натрия ($NaCl$). Молекулярное уравнение реакции: $AgNO_3 + NaCl = AgCl\downarrow + NaNO_3$. Сокращённое ионное уравнение, которое показывает образование осадка, выглядит так: $Ag^+ + Cl^- = AgCl\downarrow$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $AgNO_3 + NaCl = AgCl\downarrow + NaNO_3$; Сокращённое ионное уравнение: $Ag^+ + Cl^- = AgCl\downarrow$.

б) Для схемы `сильная кислота + сильное основание = соль + вода` подходит любая реакция нейтрализации сильной кислоты сильным основанием. Например, взаимодействие соляной кислоты ($HCl$) и гидроксида натрия ($NaOH$). Молекулярное уравнение: $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$. Так как все реагенты и продукты (кроме воды) являются сильными электролитами и полностью диссоциируют в растворе, сокращённое ионное уравнение для всех таких реакций одинаково: $H^+ + OH^- = H_2O$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$; Сокращённое ионное уравнение: $H^+ + OH^- = H_2O$.

в) Для схемы `слабая кислота + сильное основание = соль + вода` подходит реакция нейтрализации слабой кислоты сильным основанием. Возьмём реакцию между уксусной кислотой ($CH_3COOH$, слабая кислота) и гидроксидом калия ($KOH$, сильное основание). Молекулярное уравнение: $CH_3COOH + KOH = CH_3COOK + H_2O$. В ионном уравнении слабая кислота записывается в молекулярном виде. Сокращённое ионное уравнение: $CH_3COOH + OH^- = CH_3COO^- + H_2O$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $CH_3COOH + KOH = CH_3COOK + H_2O$; Сокращённое ионное уравнение: $CH_3COOH + OH^- = CH_3COO^- + H_2O$.

г) Для схемы `сильная кислота + слабое основание = соль + вода` подходит реакция нейтрализации сильной кислоты слабым основанием. В качестве примера возьмём взаимодействие азотной кислоты ($HNO_3$, сильная кислота) и гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$, слабое нерастворимое основание). Молекулярное уравнение: $2HNO_3 + Cu(OH)_2 = Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$. Слабое нерастворимое основание в ионном уравнении записывается в молекулярной форме. Сокращённое ионное уравнение: $2H^+ + Cu(OH)_2 = Cu^{2+} + 2H_2O$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $2HNO_3 + Cu(OH)_2 = Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$; Сокращённое ионное уравнение: $2H^+ + Cu(OH)_2 = Cu^{2+} + 2H_2O$.

д) Для схемы `сильная кислота + сильное основание = соль↓ + вода` подходит реакция нейтрализации, в результате которой образуется нерастворимая соль. Таким примером является реакция между серной кислотой ($H_2SO_4$, сильная кислота) и гидроксидом бария ($Ba(OH)_2$, сильное основание). Молекулярное уравнение: $H_2SO_4 + Ba(OH)_2 = BaSO_4\downarrow + 2H_2O$. В этой реакции все ионы из исходных веществ связываются в малодиссоциирующие или нерастворимые соединения (осадок $BaSO_4$ и вода $H_2O$), поэтому сокращённое ионное уравнение совпадает с полным: $2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2OH^- = BaSO_4\downarrow + 2H_2O$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $H_2SO_4 + Ba(OH)_2 = BaSO_4\downarrow + 2H_2O$; Сокращённое ионное уравнение: $2H^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2OH^- = BaSO_4\downarrow + 2H_2O$.

е) Для схемы `соль + сильная кислота = соль + слабая кислота` подходит реакция, в которой более сильная кислота вытесняет более слабую из её соли. Примером служит реакция между карбонатом натрия ($Na_2CO_3$, соль слабой угольной кислоты) и соляной кислотой ($HCl$, сильная кислота). Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + 2HCl = 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$. Угольная кислота ($H_2CO_3$) неустойчива и разлагается на воду и углекислый газ. Сокращённое ионное уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ = H_2O + CO_2\uparrow$.

Ответ: Молекулярное уравнение: $Na_2CO_3 + 2HCl = 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$; Сокращённое ионное уравнение: $CO_3^{2-} + 2H^+ = H_2O + CO_2\uparrow$.

5. Допишите уравнения возможных реакций:

а) $AgNO_3 + HCl \longrightarrow ...;$

б) $BaSO_4 + NaCl \longrightarrow ...;$

в) $FeCl_2 + Cu(NO_3)_2 \longrightarrow ...;$

г) $Al(NO_3)_3 + HCl \longrightarrow ...;$

д) $Mg(NO_3)_2 + KOH \longrightarrow ...;$

е) $Al(OH)_3 + KCl \longrightarrow ...;$

ж) $K_2CO_3 + HNO_3 \longrightarrow ...;$

з) $NaCl + H_2S \longrightarrow ....$

Объясните, почему остальные реакции не протекают.

Реакции ионного обмена в растворах протекают до конца, если в результате реакции образуется:

• осадок (нерастворимое вещество);
• газ;
• слабый электролит (например, вода).

Проанализируем каждую из предложенных реакций на соответствие этим условиям.

а) Решение: Реакция ионного обмена между нитратом серебра(I) и соляной кислотой протекает, так как выполняется одно из условий протекания таких реакций — образование осадка. В результате взаимодействия образуется нерастворимый в воде белый творожистый осадок хлорида серебра(I) ($AgCl$).

Молекулярное уравнение:

$AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$

Полное ионное уравнение:

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

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: $AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$.

б) Решение: Реакция $BaSO_4 + NaCl$ не протекает. Для протекания реакции ионного обмена в растворе необходимо, чтобы исходные вещества были растворимы и могли диссоциировать на ионы. Сульфат бария ($BaSO_4$) — это практически нерастворимое в воде вещество (осадок), поэтому в растворе концентрация ионов $Ba^{2+}$ и $SO_4^{2-}$ ничтожно мала, и эффективный обмен ионами с хлоридом натрия ($NaCl$) не происходит.

Ответ: Реакция не протекает.

в) Решение: Реакция $FeCl_2 + Cu(NO_3)_2$ не протекает. Реакция обмена идет до конца, если хотя бы один из продуктов уходит из сферы реакции. В данном случае все исходные вещества ($FeCl_2$, $Cu(NO_3)_2$) и предполагаемые продукты обмена ($Fe(NO_3)_2$, $CuCl_2$) являются хорошо растворимыми в воде солями. Поскольку не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, реакция является обратимой и равновесие не смещено в сторону продуктов. В растворе просто будут находиться ионы $Fe^{2+}$, $Cl^-$, $Cu^{2+}$, $NO_3^-$.

Ответ: Реакция не протекает.

г) Решение: Реакция $Al(NO_3)_3 + HCl$ не протекает. Исходные вещества (нитрат алюминия и соляная кислота) и возможные продукты (хлорид алюминия $AlCl_3$ и азотная кислота $HNO_3$) являются растворимыми веществами и сильными электролитами. Условия для необратимого протекания реакции ионного обмена не выполняются.

Ответ: Реакция не протекает.

д) Решение: Реакция ионного обмена между нитратом магния и гидроксидом калия протекает, так как в результате образуется нерастворимое вещество — гидроксид магния ($Mg(OH)_2$), который выпадает в осадок белого цвета.

Молекулярное уравнение:

$Mg(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2KNO_3$

Полное ионное уравнение:

$Mg^{2+} + 2NO_3^- + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2K^+ + 2NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение:

$Mg^{2+} + 2OH^- \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$

Ответ: $Mg(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2KNO_3$.

е) Решение: Реакция $Al(OH)_3 + KCl$ не протекает. Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) является нерастворимым в воде основанием. Для реакции ионного обмена с солью ($KCl$) необходимо, чтобы основание было растворимым (щелочью), чтобы предоставить достаточное количество ионов $OH^-$ в раствор.

Ответ: Реакция не протекает.

ж) Решение: Реакция ионного обмена между карбонатом калия и азотной кислотой протекает. В результате реакции образуется слабый, неустойчивый электролит — угольная кислота ($H_2CO_3$), которая тут же разлагается на углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$). Таким образом, выполняются сразу два условия протекания реакции: образование газа и слабого электролита (воды).

Молекулярное уравнение:

$K_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow 2K^+ + 2NO_3^- + H_2O + CO_2 \uparrow$

Сокращенное ионное уравнение:

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

Ответ: $K_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$.

з) Решение: Реакция $NaCl + H_2S$ не протекает. Сероводородная кислота ($H_2S$) является очень слабой кислотой и не может вытеснить сильную соляную кислоту ($HCl$) из ее соли ($NaCl$). Реакции обмена между солью и кислотой протекают, если образуется осадок, газ, или если исходная кислота сильнее той, которая входит в состав соли. Ни одно из этих условий не выполняется.

Ответ: Реакция не протекает.

6. Приведите пример растворимой в воде соли, при обработке которой как сульфатом калия, так и нитратом серебра образуются осадки. Напишите уравнения этих реакций в молекулярном, полном и сокращённом ионном виде.

Для выполнения условий задачи необходимо выбрать растворимую соль, катион которой образует осадок с сульфат-ионом ($SO_4^{2-}$), а анион — осадок с ионом серебра ($Ag^+$).

1. Анализ реакции с сульфатом калия ($K_2SO_4$). Чтобы образовался осадок, катион искомой соли должен образовывать нерастворимый сульфат. Согласно таблице растворимости, такими катионами являются, например, $Ba^{2+}$ или $Pb^{2+}$. Выберем катион бария $Ba^{2+}$.

2. Анализ реакции с нитратом серебра ($AgNO_3$). Чтобы образовался осадок, анион искомой соли должен образовывать нерастворимую соль с ионом серебра $Ag^{+}$. Такими анионами являются, например, галогенид-ионы: $Cl^{-}$, $Br^{-}$, $I^{-}$. Выберем хлорид-ион $Cl^{-}$.

Соединив выбранные ионы, получаем соль — хлорид бария ($BaCl_2$). Проверяем ее растворимость в воде: $BaCl_2$ является растворимой солью. Таким образом, хлорид бария полностью удовлетворяет условиям задачи.

Ниже приведены уравнения реакций для хлорида бария.

Реакция с сульфатом калия

Молекулярное уравнение:

$BaCl_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KCl$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2K^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2K^{+} + 2Cl^{-}$

Сокращённое ионное уравнение:

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

Реакция с нитратом серебра

Молекулярное уравнение:

$BaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Ba(NO_3)_2$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2Cl^{-} + 2Ag^{+} + 2NO_3^{-} \rightarrow 2AgCl \downarrow + Ba^{2+} + 2NO_3^{-}$

Сокращённое ионное уравнение:

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

Ответ: Примером соли, удовлетворяющей условиям, является хлорид бария ($BaCl_2$). Уравнения реакций с сульфатом калия и нитратом серебра в молекулярном, полном и сокращённом ионном виде представлены выше.