§ 27. Химические свойства кислот, оснований, солей в свете теории электролитической диссоциации

*Реакции в растворах с участием ионов

Напомним, что, помимо реакций ионного обмена, ионы могут также принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях:

2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 или 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+;

2NaI + Br2 = 2NaBr + I2 или 2I– + Br2 = 2Br + I2;

2CH3COOAg + Cu = (CH3COO)2Cu + 2Ag↓ или 2Ag+ + Cu = 2Ag↓ + Cu2+.

Реакции ионного обмена между солями с образованием осадков протекают во всех случаях, когда растворимость реагентов выше, чем растворимость одного из продуктов. В случае реакции растворимых реагентов в осадок будут выпадать как нерастворимые, так и малорастворимые продукты.

Приведём несколько примеров составления уравнений реакций с участием ионов.

Рассмотрим реакцию с образованием труднорастворимого вещества.

Пример 1. Составьте уравнения реакции обмена, протекающей в растворе между хлоридом железа(III) FeCl3 и гидроксидом калия KOH, в молекулярной, полной и сокращённой ионной формах.

Решение

Составим уравнение реакции в молекулярной форме:

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KCl.

Составим уравнение реакции в полной ионной форме:

Fe3+ + 3Cl + 3K+ + 3OH = Fe(OH)3↓ + 3K+ + 3Cl.

Запишем уравнение реакции в сокращённой ионной форме:

Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3↓.

В результате взаимодействия катионов Fe3+ и анионов ОН образуется красновато-коричневый осадок нерастворимого основания — гидроксида железа(III) Fe(OH)3.

Рассмотрим реакцию с образованием газообразного продукта.

Пример 2. Составьте уравнения реакции между гидрокарбонатом натрия NaHCO3 и соляной кислотой HCl в молекулярной, полной и сокращённой ионной формах.

Решение

Составим уравнения:

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑.

Na+ + HCO subscript 3 superscript minus + H+ + Cl = Na+ + Cl + H2O + CO2↑.

HCO subscript 3 superscript minus+ H+ = H2O + CO2↑.

Результатом взаимодействия катионов H+ и анионов HCO subscript 3 superscript minus является образование жидкого и газообразного продуктов реакции — H2O и CO2.

Реакции промежуточного образования и немедленного разложения молекул слабой и нестойкой угольной кислоты H2CO3 здесь не приведены. Напишите их самостоятельно.

Рассмотрим реакцию с образованием слабо диссоциирующего вещества.

Пример 3. Составьте уравнения реакции между оксидом меди(II) CuO и серной кислотой H2SO4 в молекулярной, полной и сокращённой ионной формах.

Решение

Составим уравнения:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

CuO + 2H+ + SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript = Cu2+ + H2O + SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript.

CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O.

Растворение чёрного осадка оксида меди(II) с образованием голубого раствора является признаком химической реакции, которая протекает в результате действия катионов водорода H+ серной кислоты на осадок CuO с образованием слабого электролита — молекул воды и катионов Cu2+ в составе растворимой соли меди(II) CuSO4.

Определим возможность протекания реакции.

Пример 4. Установите, взаимодействуют ли в растворе хлорид натрия NaCl и ацетат калия CH3COOK:

NaCl + CH3COOK = CH3COONa + KCl.

Решение

Составим уравнение реакции в полной ионной форме:

Na+ + Cl + K+ + CH3COO = Na+ + CH3COO + K+ + Cl.

Из уравнения в полной ионной форме видно, что в растворе находятся только свободные ионы: Na+, K+, Cl и CH3COO. Таким образом, в случае смешивания растворов NaCl и CH3COOK ионы не связываются, следовательно, реакция ионного обмена не протекает. Этот вывод на практике подтверждается тем, что при смешивании растворов хлорида натрия и ацетата калия не наблюдается образования осадка, выделения либо поглощения теплоты или иных признаков химической реакции, что указывает на её отсутствие.