Пора двигаться дальше. Как мы уже знаем, полное ионное уравнение нуждается в "чистке". Необходимо удалить те частицы, которые присутствуют и в правой, и в левой частях уравнения. Эти частицы иногда называют "ионами-наблюдателями"; они не принимают участия в реакции.
В принципе, ничего сложного в этой части нет. Нужно лишь быть внимательным и осознавать, что в некоторых случаях полное и краткое уравнения могут совпадать (подробнее - см. пример 9).
Пример 5 . Составьте полное и краткое ионные уравнения, описывающие взаимодействие кремниевой кислоты и гидроксида калия в водном растворе.
Решение . Начнем, естественно, с молекулярного уравнения:
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.
Кремниевая кислота - один из редких примеров нерастворимых кислот; записываем в молекулярной форме. KOH и K 2 SiO 3 пишем в ионной форме. H 2 O, естественно, записываем в молекулярной форме:
H 2 SiO 3 + 2K + + 2OH - = 2K + + SiO 3 2- + 2H 2 O.
Видим, что ионы калия не изменяются в ходе реакции. Данные частицы не принимают участия в процессе, мы должны убрать их из уравнения. Получаем искомое краткое ионное уравнение:
H 2 SiO 3 + 2OH - = SiO 3 2- + 2H 2 O.
Как видите, процесс сводится к взаимодействию кремниевой кислоты с ионами OH - . Ионы калия в данном случае не играют никакой роли: мы могли заменить КОН гидроксидом натрия или гидроксидом цезия, при этом в реакционной колбе протекал бы тот же самый процесс.
Пример 6 . Оксид меди (II) растворили в серной кислоте. Напишите полное и краткое ионные уравнения данной реакции.
Решение . Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.
Соответствующие ионные уравнения приведены ниже. Думаю, комментировать что-либо в данном случае излишне.
2H + + SO 4 2- + CuO = Cu 2+ + SO 4 2- + H 2 O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
Пример 7 . C помощью ионных уравнений опишите взаимодействие цинка с соляной кислотой.
Решение . Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, реагируют с кислотами с выделением водорода (специфические свойства кислот-окислителей мы сейчас не обсуждаем):
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 .
Полное ионное уравнение записывается без труда:
Zn + 2H + + 2Cl - = Zn 2+ + 2Cl - + H 2 .
К сожалению, при переходе к краткому уравнению в заданиях такого типа школьники часто делают ошибки. Например, убирают цинк из двух частей уравнения. Это грубая ошибка! В левой части присутствует простое вещество, незаряженные атомы цинка. В правой части мы видим ионы цинка. Это совершенно разные объекты! Попадаются и еще более фантастические варианты. Например, в левой части зачеркиваются ионы H+, а в правой - молекулы H 2 . Мотивируют это тем, что и то, и другое является водородом. Но тогда, следуя этой логике, можно, например, считать, что H 2 , HCOH и CH 4 - это "одно и тоже", т. к. во всех этих веществах содержится водород. Видите, до какого абсурда можно дойти!
Естественно, в данном примере мы можем (и должны!) стереть только ионы хлора. Получаем окончательный ответ:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 .
В отличие от всех разобранных выше примеров, данная реакция является окислительно-восстановительной (в ходе данного процесса происходит изменение степеней окисления). Для нас, однако, это совершенно непринципиально: общий алгоритм написания ионных уравнений продолжает работать и здесь.
Пример 8 . Медь поместили в водный раствор нитрата серебра. Опишите происходящие в растворе процессы.
Решение . Более активные металлы (стоящие левее в ряду напряжений) вытесняют менее активные из растворов их солей. Медь находится в ряду напряжений левее серебра, следовательно, вытесняет Ag из раствора соли:
Сu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2Ag↓.
Полное и краткое ионные уравнения приведены ниже:
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 - = Cu 2+ + 2NO 3 - + 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
Пример 9 . Напишите ионные уравнения, описывающие взаимодействие водных растворов гидроксида бария и серной кислоты.
Решение . Речь идет о хорошо знакомой всем реакции нейтрализации, молекулярное уравнение записывается без труда:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Полное ионное уравнение:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Пришло время составлять краткое уравнение, и тут выясняется интересная деталь: сокращать, собственно, нечего. Мы не наблюдаем одинаковых частиц в правой и левой частях уравнения. Что делать? Искать ошибку? Да нет, никакой ошибки здесь нет. Встретившаяся нам ситуация нетипична, но вполне допустима. Здесь нет ионов-наблюдателей; все частицы участвуют в реакции: при соединении ионов бария и сульфат-аниона образуется осадок сульфата бария, а при взаимодействии ионов H + и OH - - слабый электролит (вода).
"Но, позвольте!" - воскликните вы. - "Как же нам составлять краткое ионное уравнение?"
Никак! Вы можете сказать, что краткое уравнение совпадает с полным, вы можете еще раз переписать предыдущее уравнение, но смысл реакции от этого не изменится. Будем надеяться, что составители вариантов ЕГЭ избавят вас от подобных "скользких" вопросов, но, в принципе, вы должны быть готовы к любому варианту развития событий.
Пора начинать работать самостоятельно. Предлагаю вам выполнить следующие задания:
Упражнение 6 . Составьте молекулярные и ионные уравнения (полное и краткое) следующих реакций:
В принципе, алгоритм решения данной задачи мы уже разобрали. Единственная проблема заключается в том, что на ЕГЭ задание формулируется несколько... непривычно. Вам будет предложен список из нескольких веществ. Вы должны будете выбрать два соединения, между которыми возможна реакция, составить молекулярное и ионные уравнения. Например, задание может формулироваться следующим образом:
Пример 10 . В вашем распоряжении имеются водные растворы гидроксида натрия, гидроксида бария, сульфата калия, хлорида натрия и нитрата калия. Выберите два вещества, которые могут реагировать друг с другом; напишите молекулярное уравнение реакции, а также полное и краткое ионные уравнения.
Решение . Вспоминая свойства основных классов неорганических соединений , приходим к выводу, что единственная возможная реакция - это взаимодействие водных растворов гидроксида бария и сульфата калия:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
Полное ионное уравнение:
Ba 2+ + 2OH - + 2K + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K + + 2OH - .
Краткое ионное уравнение:
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.
Кстати, обратите внимание на интересный момент: краткие ионные уравнения получились идентичными в данном примере и в примере 1 из первой части данной статьи. На первый взгляд, это кажется странным: реагируют совершенно разные вещества, а результат одинаковый. В действительности, ничего странного здесь нет: ионные уравнения помогают увидеть суть реакции, которая может скрываться под разными оболочками.
И еще один момент. Давайте попробуем взять другие вещества из предложенного списка и составить ионные уравнения. Ну, например, рассмотрим взаимодействие нитрата калия и хлорида натрия. Запишем молекулярное уравнение:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
Пока все выглядит достаточно правдоподобно, и мы переходим к полному ионному уравнению:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - = Na + + NO 3 - + K + + Cl - .
Начинаем убирать лишнее и обнаруживаем неприятную деталь: ВСЕ в этом уравнении является "лишним". Все частица, присутствующие в левой части, мы находим и в правой. Что это означает? Возможно ли такое? Да, возможно, просто никакой реакции в данном случае не происходит; частицы, изначально присутствовавшие в растворе, так и останутся в нем. Реакции нет!
Видите, в молекулярном уравнении мы спокойно написали чепуху, но "обмануть" краткое ионное уравнение не удалось. Это тот самый случай, когда формулы оказываются умнее нас! Запомните: если при написании краткого ионного уравнения, вы приходите к необходимости убрать все вещества, это означает, что либо вы ошиблись и пытаетесь "сократить" что-то лишнее, либо данная реакция вообще невозможна.
Пример 11 . Карбонат натрия, сульфат калия, бромид цезия, соляная кислота, нитрат натрия. Из предложенного перечня выберите два вещества, которые способны прореагировать друг с другом, напишите молекулярное уравнение реакции, а также полное и краткое ионные уравнения.
Решение . В приведенном списке присутствуют 4 соли и одна кислота. Соли способны реагировать друг с другом только в том случае, если в ходе реакции образуется осадок, но ни одна из перечисленных солей не способна образовать осадок в реакции с другой солью из этого списка (проверьте этот факт, пользуясь таблицей растворимости !) Кислота способна прореагировать с солью лишь в том случае, когда соль образована более слабой кислотой. Серная, азотная и бромоводородная кислоты не могут быть вытеснены действием HCl. Единственный разумный вариант - взаимодействие соляной кислоты с карбонатом натрия.
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
Обратите внимание: вместо формулы H 2 CO 3 , которая, по идее, должна была образоваться в ходе реакции, мы пишем H 2 O и CO 2 . Это правильно, т. к. угольная кислота крайне неустойчива даже при комнатной температуре и легко разлагается на воду и углекислый газ.
При записи полного ионного уравнения учитываем, что диоксид углерода не является электролитом:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2 .
Убираем лишнее, получаем краткое ионное уравнение:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2 .
А теперь поэкспериментируйте немного! Попробуйте, как мы это сделали в предыдущей задаче, составить ионные уравнения неосуществимых реакций. Возьмите, например, карбонат натрия и сульфат калия или бромид цезия и нитрат натрия. Убедитесь, что краткое ионное уравнение вновь окажется "пустым".
Цинк (Zn) - химический элемент, принадлежащий к группе щелочноземельных металлов. В периодической таблице Менделеева располагается под номером 30, что означает, что заряд ядра атома, число электронов и протонов тоже равно 30. Цинк находится в побочной II группе IV периода. По номеру группы можно определить количество атомов, которые находятся на его валентном или внешнем энергетическом уровне - соответственно, 2.
Цинк - это типичный представитель металлов, в нормальном состоянии имеет голубовато-серый цвет, легко окисляется на воздухе, приобретая на поверхности оксидную пленку (ZnO).
Как типичный амфотерный металл цинк взаимодействует с кислородом воздуха: 2Zn+O2=2ZnO - без температуры, с образованием оксидной пленки. При нагревании образуется белый порошок.
Сам оксид реагирует с кислотами с образованием соли и воды:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
С растворами кислот. Если цинк обычной чистоты, то уравнение реакции HCl Zn ниже.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - молекулярное уравнение реакции.
Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) = Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -)+ 2H (заряд 0) - полное Zn HCl ионное уравнение реакции.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - С.И.У. (сокращенное ионное уравнение реакции).
Данное уравнение реакции HCl Zn относится к типу окислительно-восстановительных. Это можно доказать тем, что у Zn и H2 в ходе реакции изменился заряд, наблюдалось качественное проявление реакции, а также наблюдалось присутствие окислителя и восстановителя.
В данном случае H2 является окислителем, так как с. о. водорода до начала реакции была "+", а после стала "0". Он участвовал в процессе восстановления, отдавая 2 электрона.
Zn является восстановителем, он участвует в окислении, принимая 2 электрона, повышая с.о. (степень окисления).
Также это реакция замещения. В ходе нее участвовало 2 вещества, простое Zn и сложное - HCl. В результате реакции образовалось 2 новых вещества, а также одно простое - H2 и одно сложное - ZnCl2. Так как Zn расположен в ряду активности металлов до H2, он вытеснил его из вещества, которое реагировала с ним.
Цинк (Zn) - химический элемент, принадлежащий к группе щелочноземельных металлов. В периодической таблице Менделеева располагается под номером 30, что означает, что заряд ядра атома, число электронов и протонов тоже равно 30. Цинк находится в побочной II группе IV периода. По номеру группы можно определить количество атомов, которые находятся на его валентном или внешнем энергетическом уровне - соответственно, 2.
Цинк - это типичный представитель металлов, в нормальном состоянии имеет голубовато-серый цвет, легко окисляется на воздухе, приобретая на поверхности оксидную пленку (ZnO).
Как типичный амфотерный металл цинк взаимодействует с кислородом воздуха: 2Zn+O2=2ZnO - без температуры, с образованием оксидной пленки. При нагревании образуется белый порошок.
Сам оксид реагирует с кислотами с образованием соли и воды:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
С растворами кислот. Если цинк обычной чистоты, то уравнение реакции HCl Zn ниже.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - молекулярное уравнение реакции.
Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) = Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -)+ 2H (заряд 0) - полное Zn HCl ионное уравнение реакции.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - С.И.У. (сокращенное ионное уравнение реакции).
Данное уравнение реакции HCl Zn относится к типу окислительно-восстановительных. Это можно доказать тем, что у Zn и H2 в ходе реакции изменился заряд, наблюдалось качественное проявление реакции, а также наблюдалось присутствие окислителя и восстановителя.
В данном случае H2 является окислителем, так как с. о. водорода до начала реакции была "+", а после стала "0". Он участвовал в процессе восстановления, отдавая 2 электрона.
Zn является восстановителем, он участвует в окислении, принимая 2 электрона, повышая с.о. (степень окисления).
Также это реакция замещения. В ходе нее участвовало 2 вещества, простое Zn и сложное - HCl. В результате реакции образовалось 2 новых вещества, а также одно простое - H2 и одно сложное - ZnCl2. Так как Zn расположен в ряду активности металлов до H2, он вытеснил его из вещества, которое реагировала с ним.
