X-PDF

Химические реакции в растворах

Поделиться статьей

 

 

12.1. Образование осадка

 

Большинство химических реакций, протекающих в природе, на заводах и в лабораториях, протекают в растворах.

Как и в других условиях, в растворах могут протекать реакции, сопровождающиеся передачей электронов (ОВР), реакции, сопровождающиеся передачей протонов (кислотно-основные реакции, КОР), и реакции, при которых не происходит ни того, ни другого. К последней группе относится большинство реакций, сопровождающихся образованием осадка.

Возьмем два вещества, сульфат натрия и хлорид бария, и растворим каждое из них в воде. Мы получим два раствора. Один из них, раствор сульфата натрия, состоит из молекул воды, гидратированных ионов натрия и гидратированных сульфат-ионов:

H2O, Na

  aq, SO42

aq.

Другой раствор, раствор хлорида бария, состоит из молекул воды, гидратированных ионов бария и гидратированных хлорид-ионов:

H2O, Ba2

aq, Cl

aq.

Смешаем эти растворы. В получившемся растворе помимо молекул воды, казалось бы, должны присутствовать ионы:

Ba2

aq, Cl

aq, Na

aq, SO4

aq.

Но практически мы обнаружим, что из раствора в виде осадка выделилось какое-то твердое вещество. Откуда же оно появилось? Очевидно, оно образовалось из присутствовавших в растворе ионов.

Соединяться, образуя ионные кристаллы, могут только разноименно заряженные ионы. Следовательно, выпавшим в осадок веществом может быть BaCl2, BaSO4, NaCl или Na2SO4. Но хлорид бария и сульфат натрия содержались в исходных растворах, а при смешивании этих растворов концентрация каждого из них уменьшилась, и потому никак не могла превысить растворимость. Следовательно, BaCl2 и Na2SO4 выпасть в осадок не могли. Остаются сульфат бария и хлорид натрия. Чтобы выяснить, какое из этих веществ выпало в осадок (а может быть, оба?), найдем эти вещества в таблице растворимости  (приложение 11). NaCl растворим в воде, а BaSO4 в ней нерастворим, то есть в случае сульфата бария энергетически более выгодно существование кристаллов этого вещества, чем соответствующих гидратированных ионов. Следовательно, в осадок выпал сульфат бария. Уравнение этой реакции

Ba2

aq  + SO42

aq  = BaSO4

.

Символ

означает, что вещество выделилось из раствора в виде осадка.

Что же осталось в растворе?

Если мы взяли порции хлорида бария и сульфата натрия, равные по количеству вещества, то в растворе остались только гидратированные ионы натрия и гидратированные хлорид-ионы. Если же какое-то из исходных веществ было взято в избытке, то избыток перешедших из него в раствор ионов тоже, естественно, останется в растворе. Так, если в избытке был взят сульфат натрия, то в растворе, кроме ионов натрия и хлорид-ионов, будут еще и сульфат-ионы (естественно, гидратированные).

Допустим, что были взяты порции, равные по количеству вещества. Тогда в получившемся растворе, как мы уже выяснили, будут присутствовать только гидратированные ионы натрия и хлорид-ионы. Если отделить раствор от осадка (например, фильтрованием) и выпарить воду, то образуется кристаллический хлорид натрия

Na

aq + Cl

 

 NaClкр

Таким образом, проводя последовательно несколько химических процессов, мы из исходных веществ (Na2SO4 и BaCl2) получили новые вещества (BaSO4 и NaCl). Все это можно выразить одним (суммарным) химическим уравнением:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl.

Очень похоже на это уравнение и молекулярное уравнение той реакции, которая непосредственно протекает в водном растворе. Так для нашей реакции (реакции образования осадка сульфата бария из ионов бария и сульфат-ионов)

Ba2

aq  + SO42

aq  = BaSO4

 

молекулярное уравнение реакции выглядит так:

BaCl2p + Na2SO4p = BaSO4

+ 2NaClp.

Оно означает, что при взаимодействии раствора хлорида бария с раствором сульфата натрия образуется осадок сульфата бария и раствор хлорида натрия. Индекс р в таких уравнениях показывает, что данное вещество находится в растворе. Иногда этот индекс для краткости не пишут, и тогда молекулярное уравнение перестает отличаться от суммарного уравнения нескольких химических процессов. Этого следует избегать.

Формально описанная реакция образования сульфата бария является реакцией обмена (судя по молекулярному уравнению), но по существу это скорее реакция соединения. Ведь во время этой реакции ионы бария и сульфат-ионы, теряя гидратные оболочки, соединяются в кристаллы сульфата бария (смотри ионное уравнение).

С помощью таких реакций можно получить самые разнообразные нерастворимые или малорастворимые вещества, и не только соли, но и, например, гидроксиды:(На самом деле, реакция образования малорастворимых гидроксидов — более сложные процессы. Они относятся к кислотно-основным реакциям (см.§8). Здесь дается их сильно упрощенное описание)

Ag

aq  + Cl

aq  = AgCl

 

Представленная информация была полезной?
ДА
58.69%
НЕТ
41.31%
Проголосовало: 990

AgNO3p + NaClp = AgCl

+ NaNO3p .

или Zn2

aq  + 2OH

aq  = Zn(OH)2

ZnSO4p + 2NaOHp = Zn(OH)2

+ Na2SO4.

На первых порах составлять уравнения реакций нам поможет логический шаблон, который представлен в виде таблицы (табл. 32).

  Таблица 32. Логический шаблон для составления уравнений реакций, протекающих в растворах  

 

 

 

 

в растворе после

завершения реакци и

 

 

 

 

 

 

    Исходные вещества     Формула вещества 1     Формула вещества 2  
Взаимодействие их с водой     Уравнение растворения вещества 1 в воде     Уравнение растворения вещества 2 в воде  
Перечень частиц в растворе (и не реагирующих с водой веществ) до начала реакции     Здесь перечисляем формулы ионов и молекул, оказавшихся в одном растворе после сливания исходных растворов (до начала реакции), а также формулы исходных веществ, нерастворимых в воде и с ней не реагирующих. Подчеркиваем формулы частиц и веществ, которые будут между собой реагировать, и указываем причину реакции.  
Ионное уравнение
  Ионное уравнение реакции    
Перечень частиц
  Здесь перечисляем формулы ионов и молекул, оставшихся в растворе после завершения реакции и оказавшихся в растворе в результате реакции.  
Проверка
  Проверяем, не вступают ли в реакцию эти частицы.  
Молекулярное уравнение
  Молекулярное уравнение реакции  

Пусть нам надо составить уравнение реакции, протекающей при сливании растворов хлорида кальция и карбоната натрия.Исходными веществами I и II здесь являются CaCl2 и Na2CO3.

Взаимодействие их с водой (химическое растворение) может быть описано следующими уравнениями:

.

 

Таким образом до начала реакции в растворе оказываются следующие частицы:

Ca2

aq, Cl

aq, Na

aq, CO32

aq, H2O.

Используя таблицу растворимости, находим, что из ионов Ca2

  aq  и CO32

aq  может образоваться осадок нерастворимого в воде вещества CaCO3. Отметив это в таблице, составляем ионное уравнение:

Ca2

aq  + CO32

aq  = CaCO3

 

Остающиеся после завершения реакции частицы (Cl

  aq, Na

  aq, H2O) между собой не реагируют и представляют собой раствор NaCl. Убедившись в этом, составляем молекулярное уравнение реакции:

CaCl2p + Na2CO3p = 2NaClp + CaCO3

 

Заполненная для этой реакции таблица выглядит следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Исходные вещества     CaCl2     Na2CO3  
Взаимодействие их с водой      
Перечень частиц в растворе (и не реагирующих с водой веществ) до начала реакции    
Ионное уравнение
  Ca2aq  + CO32aq  = CaCO3    
Перечень частиц в растворе после завершения реакции
Cl aq, Na aq, H2O  
Проверка
Эти частицы между собой не реагируют  
Молекулярное уравнение
  CaCl2p + Na2CO3p = 2NaCl p + CaCO3    

Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.69%
НЕТ
41.31%
Проголосовало: 990

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет