Реакции ионного обмена идущие до конца. Ионные уравнения реакций

Задача 1 . Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворе HCN (С м = 10 -3 М), если  = 4,2∙10 -3 .

Решение: Диссоциация цианистоводородной кислоты протекает по уравнению HCN ↔ H + + CN - ; концентрации ионов и в растворе равны между собой (т.к.  Н+ :  С N - = 1:1, где

 - стехиометрические коэффициенты) т.е. = =  C м, моль/л; Тогда = = 4,2∙10 -3 ∙ 10 -3 = 4,210 -7 моль/л.

Решение : Гидроксид аммония диссоциирует следующим образом:

NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH - , константа диссоциации имеет вид

К д =;

концентрации ионов аммония и гидроксида совпадают ( (NH 4 +) : (OH -) = 1:1), обозначим их за х :

= = х моль/л , тогда выражение для К д примет вид

1,810 -5 = х 2 / 0,01-х . Считая, что х << С м, решаем уравнение

1,810 -5 =x 2 / 0,01, относительно х : х =
=4,2∙10 -4 моль/л; = 4,2∙10 -4 моль/л.

Концентрации ионов водорода и гидроксида связаны через ионное произведение воды К w = =10 -14 , выразим концентрацию ионов водорода = K w / и рассчитаем её значение:

110 -14 /4,210 -4 = 2,310 -11 моль/л.

Задача 3 . Определить рН раствора НСl ( =1), если С м =2∙10 -3 М

Решение: Диссоциация соляной кислоты протекает по уравнению

HCl  H + + Cl - , концентрация ионов водорода =  C м =1∙2∙10 -3 = =2∙10 -3 моль/л. Водородный показатель рН = - lg = - lg2∙10 -3 = 2,7.

Задача 4 . Определить молярную концентрацию гидроксида аммония, если рН=11, а Кд=1,8∙10 -5 .

Решение: Концентрация ионов водорода =10 - pH =10 -11 моль/л. Из ионного произведения воды определяем концентрацию = K w / = 10 -14 /10 -11 =10 -3 моль/л. Гидроксид аммония - слабое основание и характеризуется уравнением реакции диссоциации

NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH - . Выражение для константы диссоциации

К д =.

из закона Оствальда следует, что = =  ∙C м, а К д =  2 С м. Объединяя уравнения, получимС м = 2 /K д = 10 -6 / 1.8∙10 -5 = 0,056 моль/л

Произведение растворимости

Вещества, в зависимости от своей природы, обладают различной растворимостью в воде, которая колеблется от долей миллиграмма до сотен граммов на литр. Трудно растворимые электролиты образуют насыщенные растворы очень маленьких концентраций, поэтому можно считать, что степень их диссоциации достигает единицы. Таким образом, насыщенный раствор труднорастворимого электролита представляет собой систему, состоящую из собственно раствора, находящегося в равновесии с осадком растворенного вещества. При постоянных внешних условиях скорость растворения осадка равна скорости процесса кристаллизации: К n А m ↔ n К + m + m A - n (1)

осадок раствор

Для описания этого гетерогенного равновесного процесса используют константу равновесия, называемую произведением растворимости ПР = n m , где и – концентрации ионов в насыщенном растворе (моль/л). Например:

AgCl= Ag + +Cl - , ПР = ; здесь n=m =1.

PbI 2 = Pb 2+ +2I - , ПР = 2 ; здесь n =1, m =2.

ПР зависит от природы растворенного вещества и температуры. ПР является табличной величиной. Зная ПР, можно вычислить концентрацию насыщенного раствора вещества, а также оценить его растворимость в г на 100 мл воды (величинаs , приводимая в справочной литературе) и определить возможности выпадения вещества в осадок.

Для уравнения (1) взаимосвязь концентрации насыщенного раствора трудно растовримого вещества (С м, моль/л) с величиной ПР определяется следующим уравнением:

,

где n иm –стехиометричекие коэффициенты в ур. 1.

Задача 5. Концентрация насыщенного раствора (С м)Mg(OH) 2 равна 1,1 10 -4 моль/л. Записать выражение для ПР и вычислить его величину.

Решение: В насыщенном раствореMg(OH) 2 устанавливается равновесие между осадком и растворомMg(OH) 2 ↔Mg 2+ +2OH - , для которого выражение ПР имеет вид ПР = 2 . Зная концентрации ионов, можно найти его численное значение. Учитывая полную диссоциацию

Mg(OH) 2, концентрация его насыщенного раствора С м = = 1,110 -4 моль/л, а = 2 = 2,210 -4 моль/л. Следовательно, ПР= 2 =1,1. 10 -4 (2,2 10 -4) 2 = 5,3. 10 -12 .

Задача 6. Вычислить концентрацию насыщенного раствора и ПР хромата серебра, если в 0,5 л воды растворяется 0,011 г соли.

Решение: Для определения молярной концентрации насыщенного раствораAg 2 CrO 4 воспользуемся формулойC M = , гдеm - масса растворенного вещества (г), М- молярная масса (г/моль),V - объем раствора (л). М(Ag 2 CrO 4 ) =332 г/моль. См =9,48 . 10 -5 моль/л. Растворение хромата серебра (I) сопровождается полной (=1) диссоциацией соли:Ag 2 CrO 4 ↔ 2Ag + +CrO 4 2- , ПР= 2 , где = С м = 9,48 . 10 -5 моль/л, а = 2 =1,89610 -4 .

Таким образом ПР = (1,89610 -4) 2 (9,4810 -5) = 3,410 -12 .

Задача 7 . Можно ли приготовить растворы соли СаСО 3 с концентрациями СаСО 3 С 1 =10 -2 М и С 2 = 10 -6 М, если ПР СаСО 3 = 3,810 -9 .

Решение: Зная величину ПР, можно рассчитать концентрацию

насыщенного раствора соли и, сравнив ее с предлагаемыми

концентрациями, сделать вывод о возможности или невозможности приготовления растворов. Растворение карбоната кальция протекает по схеме CaCO 3 ↔Ca 2+ +CO 3 2- В данном уравненииn = m = 1, тогда

=
≈ 6,2 10 -5 моль/л,

С 1 > С м – раствор приготовить нельзя, так как будет выпадать осадок;

С 2 < С м – раствор приготовить можно.

Реакции ионного обмена

Для растворов электролитов характерны реакции ионного обмена. Обязательным условием протекания таких реакций практически до конца является удаление из раствора тех или иных ионов вследствие:

1) образования осадка

FeSO 4 + 2 NaOH  Fe(OH) 2  + Na 2 SO 4 - молекулярное уравнение (МУ)

Fe 2+ +SO 4 2- +2Na + +2OH - Fe(OH) 2 +2Na + +SO 4 2- ионно-молекулярное уравнение (ИМУ).

Fe 2+ +2OH -  Fe(OH) 2  (ПР Fe (OH) 2 = 4,810 -16) – краткое ионно-молекулярное уравнение образования осадка;

2) выделение газа

Na 2 CO 3 + 2H 2 SO 4  H 2 CO 3 + 2NaHSO 4 (МУ)

2Na + +CO 3 2- + 2H + + 2HSO 4 -  H 2 C0 3 + 2Na + + 2HSO 4 - (ИМУ)

2H + + CO 3 2-  H 2 C0 3  H 2 O + C0 2  - ионно - молекулярное ур-е

образования летучего соединения.

3) образование слабых электролитов

а) простые вещества:

2KCN + H 2 SO 4 2HCN + K 2 SO 4 (МУ)

2K + + 2CN - + 2H + +SO 4 2-  2HCN + 2K + +SO 4 2- (ИМУ)

CN - +H + HCN(К д HCN = 7,8 10 -10) –ионно-молекулярное ур-е образования слабого электролитаHCN.

б) комплексные соединения:

ZnCl 2 + 4NH 3 Cl 2 (МУ)

Zn 2+ + 2Cl - +4NH 3  2+ + 2Cl - -(ИМУ)

Zn 2+ +4NH 3  2+ - краткое ионно-молекулярное уравнение образования комплексного катиона.

Встречаются процессы, при которых слабые электролиты или малорастворимые соединения входят в число исходных веществ и продуктов реакции. Равновесие в этом случае смещается в сторону образования веществ, имеющих наименьшую константу диссоциации или в сторону образования менее растворимого вещества:

А) NH 4 OH + HCl  NH 4 Cl + H 2 O (МУ)

NH 4 OH + H + + Cl -  NH 4 + + Cl - + H 2 O

NH 4 OH + H +  NH 4 + + H 2 O (ИМУ)

К д ( NH 4 OH) =1,8 10 -5 > К д ( H 2 O) =1,810 -16 .

Равновесие сдвинуто в сторону образования молекул воды.

Б) AgCl + NaI AgI + NaCl (МУ)

AgCl + Na + +I - AgI+ Na + +Cl -

AgCl + I - AgI + Cl - (ИМУ)

ПР AgCl =1,7810 -10 > ПР AgI =8,310 -17 .

Равновесие сдвинуто в сторону образования осадка AgI.

В) Могут встречаться процессы, в уравнениях которых есть и малорастворимое соединение и слабый электролит

MnS + 2HCl  MnCl 2 + H 2 S (МУ)

MnS + 2H + +2Cl -  Mn 2+ + 2Cl - + H 2 S

MnS + 2 H +  Mn 2+ + H 2 S (ИМУ)

ПР MnS =2,510 -10 ; =
=1,58.10 -5 моль/л

K д H 2 S = K 1 K 2 = 610 -22 ; =
=5,4.10 -8 моль/л

Связывание ионов S 2- в молекулыH 2 Sпроисходит полнее, чем вMnS, поэтому реакция протекает в прямом направлении, в сторону образованияH 2 S

Гидролиз солей

Гидролиз является результатом поляризационного взаимодействия ионов соли с их гидратной оболочкой. Гидролиз - это обменная реакция в растворе между молекулами воды и ионами соли. В результате гидролиза, благодаря образованию слабого электролита (слабой кислоты или слабого основания), изменяется ионное равновесие Н 2 О⇄Н + + ОН - из-за связывания Н + или ОН - и изменяется рН-среды. Гидролизу подвергаются соли, в состав которых входят ионы слабой кислоты или слабого основания. Соли, образованные ионами сильной кислоты и сильного основания, гидролизу не подвергаются (NaCl,Na 2 SO 4). Продуктами гидролиза могут быть слабые электролиты, малодиссоциирующие, труднорастворимые и летучие вещества. Гидролиз - стадийная реакция, в случае многозарядного иона число стадий равно его заряду. Гидролизу покатиону подвергаются соли, образованные анионами сильной кислоты и катионами слабого основания. Например, к слабым основаниям относятся гидроксидыp - иd -металлов (К д 10 -4), а также гидроксид аммония.

Хлорид цинка - соль, образованная слабым основанием Zn(OH) 2 и сильной кислотой HCl. Катион цинка имеет заряд 2+, поэтому гидролиз будет проходить в две ступени:

Zn 2+ + HOH ↔ ZnOH + + H + I ступень

ZnOH + +HOH↔ Zn(OH) 2 +H + IIступень

В результате этого взаимодействия возникает избыток ионов Н + ([Н + ]  [ОН - ]) , раствор подкисляется (рН<7).

Гидролиз по аниону . Данный тип гидролиза характерен для солей, образованных анионами слабой кислоты (К д 10 -3) и катионами сильного основания (K д >10 -3). Рассмотрим гидролиз карбоната калия - соли, образованной слабой угольной кислотойH 2 CO 3 (K д I = 4,5. 10 -7) и сильным основаниемKOH, карбоксо-анион имеет заряд (2-). Гидролиз протекает в две ступени:

CO 3 2- +H 2 O↔HCO 3 - +OH - Iступень

HCO 3 - +H 2 O↔H 2 CO 3 +OH - IIступень

В этом случае высвобождаются ионы ОН - ([Н + ]  [ОН - ]) - раствор подщелачивается (рН >7).

Необратимый гидролиз . Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются по катиону и аниону. Результат гидролиза будет зависить от значения К д основания и кислоты. Рассмотрим гидролиз фторида аммония - соли, образованной слабым

основанием NH 4 OH (К д =1,8 . 10 -5) и слабой кислотой HF (К д = 6,8 . 10 -4):

NH 4 F + HOH  NH 4 OH + HF

В этом случае К д ( NH 4 OH)  К д ( HF) , следовательно, гидролиз (в основном) пойдет по катиону и реакция среды будет слабокислой.

Реакции обмена между растворами электролитов
Реакции, идущие с образованием осадка. В одну пробирку налейте 3-4 мл раствора сульфата меди(И), во вторую - столько же раствора хлорида кальция, а в третью - сульфата алюминия. В первую пробирку добавьте немного раствора гидроксида натрия, во вторую - раствор ортофосфата натрия, а в третью - раствор нитрата бария. Во всех пробирках образуются осадки.
Задание. Составьте уравнения реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Объясните, почему образовались осадки. Растворы каких еще веществ можно прилить в пробирки, чтобы выпали осадки? Составьте уравнения этих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.
Реакции, идущие с выделением газа. В одну пробирку налейте 3-4 мл раствора сульфита натрия, во вторую - такой же объем раствора карбоната натрия. В каждую из них добавьте столько же серной кислоты. В первой пробирке выделяется газ с острым запахом, во второй - газ без запаха.
Задание. Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Подумайте, какими еще кислотами можно было подействовать на данные растворы, чтобы получить аналогичные результаты. Составьте уравнения этих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.
Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества. В одну пробирку налейте 3-4 мл раствора гидроксида натрия и добавьте две-три капли фенолфталеина. Раствор приобретает малиновый цвет. Затем прилейте соляную или серную кислоту до обесцвечивания.
В другую пробирку налейте примерно 10 мл сульфата меди(II) и добавьте немного раствора гидроксида натрия. Образуется голубой осадок гидроксида меди(II). Прилейте в пробирку серную кислоту до растворения осадка.
Задание. Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Поясните, почему в первой пробирке произошло обесцвечивание, а во второй - растворение осадка. Каким общим свойством обладают растворимые и нерастворимые основания?
Качественная реакция на хлорид-ион. В одну пробирку налейте 1-2 мл разбавленной соляной кислоты, во вторую - столько же раствора хлорида натрия, а в третью - раствор хлорида кальция. Во все пробирки добавьте по нескольку капель раствора нитрата серебра(I) AgNO3. Проверьте, растворяется ли выпавший осадок в концентрированной азотной кислоте.
Задание. Напишите уравнения соответствующих химических реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Подумайте, как можно отличить: а) соляную кислоту от других кислот; б) хлориды от других солей; в) растворы хлоридов от соляной кислоты. Почему вместо раствора нитрата серебра(I) можно также использовать раствор нитрата свинца(II)?

На уроке будут рассмотрены условия протекания реакций ионного обмена до конца. Чтобы лучше понять, какие необходимо соблюдать условия протекания реакций ионного обмена до конца, будет проведено повторение, что собой представляют эти реакции, их сущность. Приводятся примеры на закрепление этих понятий.

Тема: Химическая связь. Электролитическая диссоциация

Урок: Условия протекания реакций ионного обмена до конца

Если попробовать провести реакцию взаимодействия гидроксида натрия с хлоридом калия, то реакция не произойдет. В реакции обмен ионами происходит, только продукты не образуются. Рассмотрим причины этого. Образующиеся в результате взаимного притяжения вещества, могут диссоциировать.

1. Реакции, ионного обмена, идущие с образованием осадка.

Ранее были рассмотрены уравнения реакций, в результате которых образовывался осадок.

Все эти реакции относились к реакциям ионного обмена. Можно сделать вывод, что одним из условий протекания реакции ионного обмена до конца является образование осадка.

BaCl 2 + Na 2 CO 3 → BaCO 3 ↓ + 2NaCl.

Ba 2+ +2Cl - + 2Na + + CO 3 2- →BaCO 3 ↓ + 2Na + +2Cl - полное ионное уравнение

Ba 2+ + CO 3 2- → BaCO 3 ↓ сокращенное ионное уравнение.

Запишем еще одно уравнение реакции, приводящее к образованию осадка.

СuSO 4 + 2NaОН→ Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Сu 2+ + SO 4 2- +2Na + + 2ОН - → Cu(OH) 2 ↓ + 2Na + + SO 4 2- полное ионное уравнение

Сu 2+ + 2ОН - → Cu(OH) 2 ↓ сокращенное ионное уравнение.

Вывод: реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате получается осадок.

Рис. 1. Реакция нейтрализации ()

Рассмотрим реакцию нейтрализации гидроксида натрия с соляной кислотой.

NaOH + HCl → NaCl+ H 2 O

Na + + OH - + H + + Cl - →Na + + Cl - + H 2 O полное ионное уравнение

OH - + H + → H 2 O сокращенное ионное уравнение

Эта реакция протекает до конца, потому что в результате получается малодиссоциирующее вещество - вода.

Вывод: реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате получается малодиссоциирующее вещество.

Вы знаете, что карбонат кальция хорошо взаимодействует с соляной кислотой.

СаCO 3 +2HCl → СaCl 2 + H 2 O + CO 2

СаCO 3 +2H + + 2Cl - → Са 2+ +2Cl - + H 2 O + CO 2 полное ионное уравнение

2H + + СаCO 3 → Са 2+ + H 2 O + CO 2 сокращенное ионное уравнение.

В результате этой реакции получается углекислый газ, которой образуется при разложении слабой угольной кислоты. Обратите внимание, что карбонат кальция - это нерастворимое вещество, на ионы не распадается. В полном ионном уравнении записываем в виде ионов только хлороводород и хлорид кальция. Остальные формулы остаются без изменения, так как эти вещества не подвергаются .

Вывод: реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате её получается газ.

На этом уроке вы рассмотрели условия протекания реакций ионного обмена до конца. Реакции ионного обмена проходят до конца, если в результате получается осадок, малодиссоциирующее вещество или газ.

1. Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. М.: Просвещение. 2009 г.119с.:ил.

2. Попель П.П.Химия:8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений/П.П. Попель, Л.С.Кривля. -К.: ИЦ «Академия»,2008.-240 с.: ил.

3. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. Учебник. Издательство: Дрофа.:2001. 224с.

1. №№ 3,4,5 (с.22) Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. М.: Просвещение. 2009 г.119с.:ил.

2. Что наблюдаете при изготовлении теста, когда к соде добавляете уксус? Напишите уравнение реакции.

3. Почему в чайнике образуется накипь? Как её удалить? Напишите уравнения реакций.

Цели:

• учащиеся должны усвоить знания о реакциях ионного обмена и условиях их протекания.
• продолжить развивать умения написания уравнений диссоциаций веществ;
• работать с таблицей растворимости;
• развивать логическое мышление при распознавании электролитов и неэлектролитов, в сравнении, наблюдении; развивать практические умения и навыки, делать выводы;
• составлять уравнения реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном видах.

Методы и методические приёмы: словесно-наглядные, эвристические, групповая фронтальная лабораторная работа.

Оборудование:

• на столах учащихся: H 2 SO 4 , BaCl 2 , Na 2 CO 3, фенолфталеин, NaOH, 4 шприца, планшетка, таблица растворимости, таблица для заполнения.
• учителю: H 2 SO 4 , BaCl 2 , Na 2 CO 3, фенолфталеин, NaOH, 3 пробирки, в 2-х емкостях: сода и соль, вода, уксусная кислота.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Постановка цели.

Учитель . Ребята, представим, что у вас на кухне в 2-х одинаковых банках без этикеток находятся соль и сода. Как распознать эти два вещества, не пробуя на вкус?

Учитель. Чтобы это узнать, нам необходимо познакомиться с реакциями ионного обмена, определить условия их протекания, научиться писать полные, сокращенные ионные уравнения. Что бы лучше понять механизм реакций ионного обмена, давайте вспомним, какие вещества называются электролитами.

Ученик. Электролиты – это вещества, которые в расплавах и растворах проводят электрический ток.

Учитель. Почему электролиты в растворах и расплавах проводят электрический ток?

Ученик. Электролиты проводят электрический ток, потому что в растворах и расплавах образуются ионы.

Учитель. Что такое электролитическая диссоциация?

Ученик. Процесс распада электролита на ионы называется электролитической диссоциацией.

Учитель. Напишем уравнения диссоциации различных веществ. (К доске 3 ученика работать по карточкам):

• Карта №1. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: H 2 SO 4, HCl.
• Карта №2. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: Na 2 CO 3, BaCl 2.
• Карта № 3. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: NaOH, Ba(OH) 2

Учитель. Задание классу : выбрать из данного перечня веществ электролиты и неэлектролиты.

KCl, CuO, CuSO 4, Cu(OH) 2 , BaSO 4, K 2 SO 4 . (с листа).

Для электролитов написать суммарные уравнения диссоциации. (у доски).

Учитель. Проверим записи на доске.

Учитель. Ребята, назовите, из каких ионов образованно нерастворимое вещество BaSO 4 ?

Ученик . Сульфат бария образуется из ионов бария и сульфат-ионов.

Учитель. Назовите вещества, используя таблицу растворимости, растворы которых содержат ион Ba 2+ и SO 4 2- ?

Ученик. Например, хлорид бария и серная кислота.

Учитель. Запишем уравнение реакции между H 2 SO 4 и BaCl 2 (ученик у доски).

Ba Cl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

Учитель. Реакции, протекающие в растворах электролитов, называются реакциями ионного обмена. Чтобы выяснить при каких условиях протекают реакции ионного обмена, проведём лабораторную работу:

Цель: Ознакомиться с условиями протекания таких реакций. (запись в тетрадь)

Опыт № 1. Получение BaSO 4. (вместо опыта возможно использование фрагмента урока из “виртуальной школы Кирилла и Мефодия” 9 класс урок № 6)

Учитель одновременно делает у доски.

Учитель комментирует: к раствору BaCl 2 приливаем раствор H 2 SO 4. Что наблюдаем?

Ученик: Выпал белый осадок.

Учитель: Запишем полное ионное уравнение, для этого записываем, какие ионы были в растворах взятых веществ и какие вещества образовались.

2H 1+ + SO 4 2- + Ba 2+ +2Cl 1- - > BaSO 4v + 2H 1+ +2Cl 1-

Это полное ионное уравнение.

Если сократить правую и левую часть уравнения на одинаковые ионы, то получим сокращенное ионное уравнение.

SO 4 2- + Ba 2+ -> BaSO 4v

Обсуждение:

Вопросы классу:

• Какие ионы содержались в растворе до реакции?
• Какие ионы оставались в растворе после реакции?
• В чем сущность данных реакций?

Беседа с классом: обговариваем, что сущность реакции состоит в том, что произошло связывание ионов Ba 2+ и SO 4 2- .

Это уравнение показывает сущность данной реакции.

Опыт №2. Получение углекислого газа.

Учитель комментирует: к раствору Na 2 CO 3 прильем раствор H 2 SO 4. (1 ученик записывает реакцию на доске)

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

Что наблюдаем?

Ученик: Выделение пузырьков газа.

Учитель записывает полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение.

2Na 1+ +CO 3 2- +2H 1+ +SO 4 2- - >2Na 1+ + SO 4 2- + H 2 O+ CO 2

CO 3 2- +2H 1+ -> H 2 O+ CO 2

Опыт №3. Образование H 2 O (малодиссоциирующего вещества).

Учитель комментирует: к раствору NaOH добавим 1-2 капли фенола фталеина, раствор окрасился в малиновый цвет, добавим H 2 SO 4. (1 ученик записывает реакцию на доске)

2 NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O

Что наблюдаем?

Ученик. Раствор обесцветился.

Учитель. Запишем полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение на доске (1 ученик).

2Na 1+ +2OH 1- +2H 1+ + SO 4 2- ->2Na 1+ + SO 4 2- + 2H 2 O

2OH 1- +2H 1+ ->2H 2 O

Условия протекания реакций Между растворами электролитов (заполняет ученик).	Примеры реакций ионного обмена.
1.	Na 2 СO 3 +СaCl 2 =СaCO 3 +2NaCl 2Na + + СO 3 2- +Сa 2+ + 2Сl - = СaCO 3 +2Na + + 2Cl - Сa 2+ + СO 3 2- = СaСO 3
2.	K 2 СO 3 +2HCl =2KCl+H 2 O+CO 2 2K + + СO 3 2- +2H + +2Cl - =2K + +2Cl - +H 2 O+CO 2 СO 3 2- +2H + = СO 2 ^+H 2 O
3.	NaOH+HNO 3 = NaNO 3 +H 2 O Na + +OH - +H + +NO 3 =Na + +NO 3 - + H 2 O H + + OH - =H 2 O

Учитель: Ребята, мы провели реакции ионного обмена. Сделаем вывод: при каких условиях реакции ионного обмена идут до конца? (заполним предложенные таблицы)

Ученик: Реакции ионного обмена идут до конца, если в результате образуется осадок, выделяется газ, образуется малодиссоциирующее вещество, например вода.

Учитель: Вернёмся к нашей проблеме. Предложите способ распознания соли(NaCl) и соды (Na 2 CO 3).

Ученик: К этим веществам нужно добавить кислоту. В какой ёмкости будет наблюдаться выделение газ, там будет сода.

Закрепление материала:

Задание у доски: 1 Выбрать из данного списка реакции идущие до конца, (один ученик)

NaOH+ NaCl -> NaCl+ H 2 O

AgNO 3 + NaCl ->NaNO 3 +AgCl

CuCl 2 +2NaOH ->Cu(OH) 2 +2NaCl

KNO 3 +LiCl ->KCl+LiNO 3

Дано:

Полное ионное уравнение.

Fe 3+ +3Cl - +3Na + +3OH - = Fe(OH) 3 +3Na + +3Cl -

Напишите соответственно ему молекулярное и сокращенное ионное уравнение.

Учитель. Подведём итог нашему уроку: С какими реакциями мы познакомились на уроке?

Ученик. Мы познакомились с реакциями ионного обмена.

Учитель . При каких условиях возможно протекание данных реакций до конца.

Ученик. Реакции ионного обмена идут до конца, если выпадает осадок, выделяется газ, образуется малодиссоциирующее вещество.

Учитель. Задание на дом: §37 упр. 4, 5.

Литература.

1. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: Дрофа, 1999.
2. “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” Уроки химии 8-9 класс, 2004.

В предложенном материале представлены методические разработки практических работ для 9-го класса: “Решение экспериментальных задач по теме “Азот и фосфор”, “Определение минеральных удобрений”, а также лабораторных опытов по теме “Реакции обмена между растворами электролитов”.

Реакции обмена между растворами электролитов

Методическая разработка состоит из трех частей: теория, практикум, контроль. В теоретической части приведены некоторые примеры молекулярных, полных и сокращенных ионных уравнений химических реакций, протекающих с образованием осадка, малодиссоциирующего вещества, выделением газа. В практической части даны задания и рекомендации для учащихся по выполнению лабораторных опытов. Контроль состоит из тестовых заданий с выбором правильного ответа.

Теория

1. Реакции, идущие с образованием осадка.

а) При взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия образуется голубой осадок гидроксида меди(II).

CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 .

Cu 2+ + + 2Na + + 2OH – = Cu(OH) 2 + 2Na + + ,

Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 .

б) При взаимодействии хлорида бария с сульфатом натрия выпадает белый молочный осадок сульфата бария.

Молекулярное уравнение химической реакции:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = 2NaCl + BaSO 4 .

Полное и сокращенное ионные уравнения реакций:

Ba 2+ + 2Cl – + 2Na + + = 2Na + + 2Cl – + BaSO 4 ,

Ba 2+ + = BaSO 4 .

2.

При взаимодействии карбоната или гидрокарбоната натрия (пищевая сода) с соляной или другой растворимой кислотой наблюдается вскипание, или интенсивное выделение пузырьков газа. Это выделяется углекислый газ СО 2 , вызывающий помутнение прозрачного раствора известковой воды (гидроксида кальция). Известковая вода мутнеет, т.к. образуется нерастворимый карбонат кальция.

а) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ;

б) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

а) 2Na + + + 2H + + 2Cl – = 2Na + + 2Cl – + CO 2 + H 2 O,

2H + = CO 2 + H 2 O;

б) Na + + + H + + Cl – = Na + + Cl – + CO 2 + H 2 O,

H + = CO 2 + H 2 O.

3. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества.

При взаимодействии гидроксида натрия или калия с соляной кислотой или другими растворимыми кислотами в присутствии индикатора фенолфталеина раствор щелочи обесцвечивается, в результате реакции нейтрализации образуется малодиссоциирующее вещество H 2 O.

Молекулярные уравнения химических реакций:

а) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

в) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O.

Полные и сокращенные ионные уравнения реакций:

а) Na + + OH – + H + + Cl – = Na + + Cl – + H 2 O,

OH – + H + = H 2 O;

б) 2Na + + 2OH – + 2H + + = 2Na + + + 2H 2 O,

2OH – + 2H + = 2H 2 O;

в) 3K + + 3OH – +3H + + = 3K + + + 3H 2 O,

3OH – + 3H + = 3H 2 O.

Практикум

1. Реакции обмена между растворами электролитов, идущие с образованием осадка.

а) Провести реакцию между растворами сульфата меди(II) и гидроксида натрия. Написать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения химических реакций, отметить признаки химической реакции.

б) Провести реакцию между растворами хлорида бария и сульфата натрия. Написать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения химических реакций, отметить признаки химической реакции.

2. Реакции, идущие с выделением газа.

Провести реакции между растворами карбоната натрия или гидрокарбоната натрия (пищевая сода) с соляной или другой растворимой кислотой. Выделяющийся газ (используя газоотводную трубку) пропустить через прозрачную известковую воду, налитую в другую пробирку, до ее помутнения. Написать молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций, отметить признаки этих реакций.

3. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества.

Провести реакции нейтрализации между щелочью (NaOH или KOH) и кислотой (HCl, HNO 3 или H 2 SO 4), предварительно поместив в раствор щелочи фенолфталеин. Отметить наблюдения и написать молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций.

Признаки , сопутствующие данным реакциям, можно выбрать из следующего перечня:

1) выделение пузырьков газа; 2) выпадение осадка; 3) появление запаха; 4) растворение осадка; 5) выделение тепла; 6) изменение цвета раствора.

Контроль (тест)

1. Ионное уравнение реакции, в которой образуется голубой осадок, – это:

а) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ;

в) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 ;

г) Al 3+ + 3OH – = Al(OH) 3 .

2. Ионное уравнение реакции, в которой выделяется углекислый газ, – это:

а) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca 2+ + ;

б) 2Н + + SO 2- 3 = H 2 O + SO 2 ;

в) CO 2- 3 + 2H + = CO 2 + H 2 O;

г) 2H + + 2OH – = 2H 2 O.

3. Ионное уравнение реакции, в которой образуется малодиссоциирующее вещество, – это:

а) Ag + + Cl – = AgCl;

б) OH – + H + = H 2 O;

в) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 ;

г) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 .

4. Ионное уравнение реакции, в которой образуется белый осадок, – это:

а) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ;

б) СuO + 2H + = Cu 2+ + H 2 O;

в) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 ;

г) Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .

5. Молекулярное уравнение, которое соответствует сокращенному ионному уравнению реакции 3OH – + 3H + = 3H 2 O, – это:

а) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

б) 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;

в) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O;

г) Ba(OH) 2 + 2HCl = BaCl 2 + H 2 O.

6. Молекулярное уравнение, которое соответствует сокращенному ионному уравнению реакции

H + + = H 2 O + CO 2 , –

а) MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O;

б) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + H 2 O;

в) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;

г) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

Ответы. 1 -а; 2 -в; 3 -б; 4 -г; 5 -в; 6 -в.

Решение экспериментальных задач по теме “Азот и фосфор”

Учащиеся при изучении нового материала по теме “Азот и фосфор” выполняют ряд опытов, касающихся получения аммиака, определения нитратов, фосфатов, солей аммония, приобретают определенные навыки и умения. В данной методической разработке приведены шесть заданий. Для выполнения практической работы достаточно трех заданий: одно – на получение вещества, два – по распознаванию веществ. При выполнении практической работы учащимся можно предложить задания в форме, которая облегчит им оформление отчета (см. задания 1, 2). (Ответы приведены для учителя.)

Задание 1

Получите аммиак и опытным путем докажите его наличие.

а) Получение аммиака.

Смесь равных по объему порций твердого хлорида аммония и порошка гидроксида кальция нагрейте в пробирке с газоотводной трубкой. При этом будет выделяться аммиак, который надо собрать в другую сухую пробирку, расположенную отверстием …......... (почему? ).

Написать уравнение реакции получения аммиака.

…………………………………………………..

б) Определение аммиака.

Можно определить по запаху ………… (название вещества) , а также по изменению цвета лакмуса или фенолфталеина. При растворении аммиака в воде образуется ……. (название основания) , поэтому лакмусовая бумажка.……. (указать цвет) , а бесцветный фенолфталеин становится …………. (указать цвет) .

Вместо точек вставить слова по смыслу. Написать уравнение реакции.

…………………………………………………..

* Аммиаком пахнет имеющийся в домашней аптечке нашатырный спирт – водный раствор аммиака. – Прим. ред.

Задание 2

Получите нитрат меди двумя различными способами, имея в наличии следующие вещества: концентрированную азотную кислоту, медную стружку, сульфат меди(II), гидроксид натрия. Напишите уравнения химических реакций в молекулярном виде, отметьте изменения. В 1-м способе для окислительно-восстановительной реакции напишите уравнения электронного баланса, определите окислитель и восстановитель. Во 2-м способе напишите сокращенные ионные уравнения реакций.

1-й с п о с о б. Медь + азотная кислота. Слегка нагреваем содержимое пробирки. Бесцветный раствор становится ….. (указать цвет) , т.к. образуется ….. (название вещества) ; выделяется газ …….. цвета с неприятным запахом, это – ……. (название вещества) .

2-й с п о с о б. При взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия получается осадок ….. цвета, это – …… (название вещества) . К нему приливаем азотную кислоту до полного растворения осадка......... (название осадка) . Образуется прозрачный голубой раствор …… (название соли) .

Задание 3

Докажите опытным путем, что в состав сульфата аммония входят ионы NH 4 + и SO 2- 4 . Отметьте наблюдения, напишите молекулярные и сокращенные ионные уравнения реакций.

Задание 4

Как опытным путем определить нахождение растворов ортофосфата натрия, хлорида натрия, нитрата натрия в пробирках № 1, № 2, № 3? Отметьте наблюдения, напишите молекулярные и сокращенные ионные уравнения реакций.

Задание 5

Имея вещества: азотную кислоту, медную стружку или проволоку, универсальную индикаторную бумагу или метилоранж, докажите опытным путем состав азотной кислоты. Напишите уравнение диссоциации азотной кислоты; молекулярное уравнение для реакции меди с концентрированной азотной кислотой и уравнения электронного баланса, определите окислитель и восстановитель.

Задание 6

Получите раствор нитрата меди разными способами, имея вещества: азотную кислоту, оксид меди, основной карбонат меди или карбонат гидроксомеди(II). Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций. Отметьте признаки химических реакций.

Контрольные тесты

1. Укажите уравнение реакции, где выпадает желтый осадок.

2. Ионное уравнение реакции, в которой образуется белый творожистый осадок, – это:

3. Для доказательства наличия нитрат-иона в нитратах надо взять:

а) соляную кислоту и цинк;

б) серную кислоту и хлорид натрия;

в) серную кислоту и медь.

4. Реактивом на хлорид-ион является:

а) медь и серная кислота;

б) нитрат серебра;

в) хлорид бария.

5. В уравнении реакции, схема которой

HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O,

перед окислителем надо поставить коэффициент:

а) 2; б) 4; в) 6.

6. Основная и кислая соли соответствуют парам:

а) Cu(OH) 2 , Mg(HCO 3) 2 ;

б) Cu(NO 3) 2 , HNO 3 ;

в) 2 CO 3 , Ca(HCO 3) 2 .

Ответы. 1 -а; 2 -б; 3 -в; 4 -б; 5 -б; 6 -в.

Определение минеральных удобрений

Методическая разработка этой практической работы состоит из трех частей: теория, практикум, контроль. В теоретической части даны общие сведения по качественному определению катионов и анионов, входящих в состав минеральных удобрений. В практикуме приведены примеры семи минеральных удобрений с описанием их характерных признаков, а также даны уравнения качественных реакций. В тексте вместо точек и знака вопроса надо вставить подходящие по смыслу ответы. Для выполнения практической работы по усмотрению учителя достаточно взять четыре удобрения. Контроль знаний учащихся состоит из тестовых заданий по определению формул удобрений, которые даны в этой практической работе.

Теория

1. Реактивом на хлорид-ион является нитрат серебра. Реакция идет с образованием белого творожистого осадка:

Ag + + Cl – = AgCl.

2. Ион аммония можно обнаружить с помощью щелочи. При нагревании раствора соли аммония с раствором щелочи выделяется аммиак, который имеет резкий характерный запах:

NH + 4 + OH – = NH 3 + H 2 O.

Можно также для определения иона аммония воспользоваться смоченной водой красной лакмусовой бумажкой, универсальной индикаторной или фенолфталеиновой полоской бумаги. Бумажку надо подержать над парами, выделяющимися из пробирки. Красный лакмус синеет, универсальный индикатор становится фиолетовым, а фенолфталеин малиновым.

3. Для определения нитрат-ионов к раствору соли добавляют стружку или кусочки меди, затем приливают концентрированную серную кислоту и нагревают. Через некоторое время начинает выделяться газ бурого цвета с неприятным запахом. Выделение бурого газа NO 2 указывает на присутствие ионов.

Например:

NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HNO 3 ,

4HNO 3 + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

4. Реактивом на фосфат-ион является нитрат серебра. При его добавлении к раствору фосфата выпадает желтый осадок фосфата серебра:

3Ag + + PO 3- 4 = Ag 3 PO 4 .

5. Реактивом на сульфат-ион является хлорид бария. Выпадает белый молочный осадок сульфата бария, нерастворимый в уксусной кислоте:

Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .

Практикум

1. Сильвинит (NaCl KCl), розовые кристаллы, растворимость в воде хорошая. Пламя окрашивается в желтый цвет. При рассмотрении пламени через синее стекло заметно фиолетовое окрашивание. С …….. (название реактива) дает белый осадок …… (название соли) .

KCl + ? -> KNO 3 + AgCl.

2. Нитрат аммония NH 4 NO 3 , или …….. (название удобрения) , белые кристаллы, хорошо растворимые в воде. С серной кислотой и медью выделяется бурый газ …. (название вещества) . С раствором ……. (название реактива) при нагревании ощущается запах аммиака, его пары окрашивают красный лакмус в ……. цвет.

NH 4 NO 3 + H 2 SO 4 NH 4 HSO 4 + HNO 3 ,

HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + ? .

NH 4 NO 3 + ? -> NH 3 + H 2 O + NaNO 3 .

3. Нитрат калия (KNO 3), или …… (название удобрения) , с H 2 SO 4 и ……… (название вещества) дает бурый газ. Пламя окрашивается в фиолетовый цвет.

KNO 3 + H 2 SO 4 KHSO 4 + HNO 3 ,

4HNO 3 + ? -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.

4. Хлорид аммония NH 4 Cl c раствором ……. (название реактива) при нагревании образует аммиак, его пары окрашивают красный лакмус в синий цвет. С …… (название аниона реактива) серебра дает белый творожистый осадок …… (название осадка) .

NH 4 Cl + ? = NH 4 NO 3 + AgCl,

NH 4 Cl + ? = NH 3 + H 2 O + NaCl.

5. Сульфат аммония (NH 4) 2 SO 4 c раствором щелочи при нагревании образует аммиак, его пары окрашивают красный лакмус в синий цвет. С …….. (название реактива) дает белый молочный осадок ……... (название осадка) .

(NH 4) 2 SO 4 + 2NaOH = 2NH 3 + 2H 2 O + ? ,

(NH 4) 2 SO 4 + ? -> NH 4 Cl + ? .

6. Нитрат натрия NaNO 3 , или …… (название удобрения) , белые кристаллы, растворимость в воде хорошая, с H 2 SO 4 и Cu дает бурый газ. Пламя окрашивается в желтый цвет.

NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + ? ,

Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.

7. Дигидрофосфат кальция Ca(H 2 PO 4) 2 , или …… (название удобрения) , серый мелкозернистый порошок или гранулы, плохо растворяется в воде, с ….. (название реактива) дает ….. (указать цвет) осадок ……… (название вещества) AgН 2 PO 4 .

Ca(H 2 PO 4) 2 + ? -> 2AgH 2 PO 4 + Ca(NO 3) 2 .

Контроль (тест)

1. Розовые кристаллы, хорошо растворимы в воде, окрашивают пламя в желтый цвет; при взаимодействии с AgNO 3 выпадает белый осадок – это:

а) Ca(H 2 PO 4) 2 ; б) NaCl KCl;

в) KNO 3 ; г) NH 4 Cl.

2. Кристаллы хорошо растворимы в воде; в реакции с H 2 SO 4 и медью выделяется бурый газ, с раствором щелочи при нагревании дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

а) NaNO 3 ; б) (NH 4) 2 SO 4 ;

в) NH 4 NO 3 ; г) KNO 3 .

3. Светлые кристаллы, хорошо растворимы в воде; при взаимодействии с H 2 SO 4 и Cu выделяется бурый газ; пламя окрашивает в фиолетовый цвет – это:

а) KNO 3 ; б) NH 4 H 2 PO 4 ;

в) Ca(H 2 PO 4) 2 CaSO 4 ; г) NH 4 NO 3 .

4. Кристаллы хорошо растворимы в воде; с нитратом серебра дает белый осадок, c щелочью при нагревании дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

а) (NH 4) 2 SO 4 ; б) NH 4 H 2 PO 4 ;

в) NaCl KCl; г) NH 4 Cl.

5. Светлые кристаллы, хорошо растворимы в воде; с BaCl 2 дает белый молочный осадок, c щелочью дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

в) NH 4 Cl; г) NH 4 H 2 PO 4 .

6. Светлые кристаллы, хорошо растворимые в воде; при взаимодействии с H 2 SO 4 и Cu дает бурый газ, пламя окрашивает в желтый цвет – это:

а) NH 4 NO 3 ; б) (NH 4) 2 SO 4 ;

в) KNO 3 ; г) NaNO 3 .

7. Серый мелкозернистый порошок или гранулы, растворимость в воде плохая, с раствором нитрата серебра дает желтый осадок – это:

а) (NH 4) 2 SO 4 ; б) NaCl KCl;

в) Ca(H 2 PO 4) 2 ; г) KNO 3 .

Ответы. 1 -б; 2 -в; 3 -а; 4 -г; 5 -б; 6 -г; 7 -в.