Poměrně často musí školáci a studenti skládat tzv. iontové rovnice reakce. Tomuto tématu je věnována zejména úloha 31 navržená na Jednotné státní zkoušce z chemie. V tomto článku budeme podrobně diskutovat o algoritmu pro psaní krátkých a úplných iontových rovnic, analyzujeme mnoho příkladů různé úrovně potíže.

Proč jsou potřeba iontové rovnice

Připomínám, že když se ve vodě (a nejen ve vodě!) rozpustí mnoho látek, dochází k procesu disociace – látky se rozpadají na ionty. Například molekuly HCl v vodní prostředí disociují na vodíkové kationty (H +, přesněji H 3 O +) a anionty chloru (Cl -). Bromid sodný (NaBr) je ve vodném roztoku nikoli ve formě molekul, ale ve formě hydratovaných iontů Na + a Br - (mimochodem, ionty jsou přítomny i v pevném bromidu sodném).

Při psaní "obyčejných" (molekulárních) rovnic nebereme v úvahu, že do reakce nevstupují molekuly, ale ionty. Zde je například rovnice pro reakci mezi kyselina chlorovodíková a hydroxid sodný:

HCl + NaOH = NaCl + H20. (1)

Tento diagram samozřejmě nepopisuje proces zcela správně. Jak jsme již řekli, ve vodném roztoku prakticky nejsou žádné molekuly HCl, ale jsou zde ionty H + a Cl -. Totéž platí pro NaOH. Bylo by lepší napsat následující:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H20. (2)

Tak to je kompletní iontová rovnice. Místo „virtuálních“ molekul vidíme částice, které jsou v roztoku skutečně přítomny (kationty a anionty). Nebudeme se zabývat otázkou, proč jsme zapsali H 2 O v molekulární formě. To bude vysvětleno o něco později. Jak vidíte, není na tom nic složitého: molekuly jsme nahradili ionty, které vznikají při jejich disociaci.

Ani úplná iontová rovnice však není dokonalá. Opravdu, podívejte se blíže: jak v levé, tak v pravé části rovnice (2) jsou identické částice - kationty Na + a anionty Cl -. Tyto ionty se během reakce nemění. Proč jsou tedy vůbec potřeba? Pojďme je odstranit a získat krátká iontová rovnice:

H+ + OH - = H20. (3)

Jak vidíte, vše závisí na interakci iontů H + a OH - s tvorbou vody (neutralizační reakce).

Všechny úplné a krátké iontové rovnice jsou zapsány. Pokud bychom u zkoušky z chemie řešili úlohu 31, dostali bychom za ni maximum - 2 body.

Takže ještě jednou k terminologii:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - molekulární rovnice ("obvyklá" rovnice, schematicky odrážející podstatu reakce);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - úplná iontová rovnice (jsou viditelné skutečné částice v roztoku);
• H + + OH - = H 2 O - krátká iontová rovnice (odstranili jsme všechny "smetí" - částice, které se procesu neúčastní).

Algoritmus pro zápis iontových rovnic

1. Sestavíme molekulovou rovnici reakce.
2. Všechny částice, které disociují v roztoku do značné míry, se píší jako ionty; látky, které nejsou náchylné k disociaci, necháme „ve formě molekul“.
3. Ze dvou částí rovnice odstraníme tzv. pozorovatelské ionty, tj. částice, které se procesu neúčastní.
4. Zkontrolujeme koeficienty a dostaneme konečnou odpověď - krátkou iontovou rovnici.

Příklad 1. Napište úplnou a krátkou iontovou rovnici popisující interakci vodných roztoků chloridu barnatého a síranu sodného.

Řešení. Budeme jednat v souladu s navrženým algoritmem. Nejprve sestavíme molekulární rovnici. Chlorid barnatý a síran sodný jsou dvě soli. Podívejme se na část referenční knihy "Vlastnosti anorganických sloučenin". Vidíme, že soli mohou vzájemně interagovat, pokud se během reakce vytvoří sraženina. Pojďme zkontrolovat:

Cvičení 2. Doplňte rovnice pro následující reakce:

1. KOH + H2S04 \u003d
2. H3P04 + Na20 \u003d
3. Ba(OH)2 + C02=
4. NaOH + CuBr2=
5. K2S + Hg (NO 3) 2 \u003d
6. Zn + FeCl2=

Cvičení 3. Napište molekulární rovnice pro reakce (ve vodném roztoku) mezi: a) uhličitanem sodným a kyselinou dusičnou, b) chloridem nikelnatým a hydroxidem sodným, c) kyselinou ortofosforečnou a hydroxidem vápenatým, d) dusičnanem stříbrným a chloridem draselným, e ) oxid fosforečný (V) a hydroxid draselný.

Upřímně doufám, že jste při plnění těchto tří úkolů neměli žádné problémy. Pokud tomu tak není, musíte se vrátit k tématu " Chemické vlastnosti hlavní třídy anorganických sloučenin“.

Jak převést molekulární rovnici na kompletní iontovou rovnici

To nejzajímavější začíná. Musíme pochopit, které látky by měly být zapsány jako ionty a které by měly být ponechány v "molekulární formě". Musíte si zapamatovat následující.

Ve formě iontů napište:

• rozpustné soli (zdůrazňuji, že pouze soli jsou vysoce rozpustné ve vodě);
• alkálie (připomínám, že ve vodě rozpustné zásady se nazývají alkálie, nikoli však NH 4 OH);
• silné kyseliny (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...).

Jak vidíte, tento seznam je snadno zapamatovatelný: zahrnuje silné kyseliny a zásady a všechny rozpustné soli. Mimochodem, zvláště ostražitým mladým chemikům, kteří mohou být pobouřeni skutečností, že v tomto seznamu nejsou zahrnuty silné elektrolyty (nerozpustné soli), mohu říci následující: NEZAHRNUTÍ nerozpustných solí do tohoto seznamu vůbec neodmítá skutečnost, že jsou to silné elektrolyty.

Všechny ostatní látky musí být v iontových rovnicích přítomny ve formě molekul. Ti nároční čtenáři, kteří se nespokojí s vágním pojmem „všechny ostatní látky“, a kteří po vzoru hrdiny slavného filmu požadují „oznámit úplný seznam Uvádím následující informace.

Ve formě molekul napište:

• všechny nerozpustné soli;
• všechny slabé zásady (včetně nerozpustných hydroxidů, NH 4 OH a podobných látek);
• všechny slabé kyseliny (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, téměř všechny organické kyseliny ...);
• obecně všechny slabé elektrolyty (včetně vody!!!);
• oxidy (všechny typy);
• všechny plynné sloučeniny (zejména H2, CO2, SO2, H2S, CO);
• jednoduché látky (kovy a nekovy);
• téměř všechny organické sloučeniny(výjimka - ve vodě rozpustné soli organických kyselin).

Fuj, myslím, že jsem na nic nezapomněl! I když je podle mě snazší zapamatovat si seznam č. 1. Z toho zásadně důležitého v seznamu č. 2 si ještě jednou všimnu vody.

Pojďme trénovat!

Příklad 2. Vytvořte úplnou iontovou rovnici popisující interakci hydroxidu měďnatého (II) a kyseliny chlorovodíkové.

Řešení. Začněme samozřejmě molekulární rovnicí. Hydroxid měďnatý (II) je nerozpustná báze. Všechny nerozpustné zásady reagují se silnými kyselinami za vzniku soli a vody:

Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H20.

A nyní zjistíme, které látky psát ve formě iontů a které - ve formě molekul. Výše uvedené seznamy nám pomohou. Hydroxid měďnatý (II) je nerozpustná báze (viz tabulka rozpustnosti), slabý elektrolyt. Nerozpustné báze jsou psány v molekulární formě. HCl- silná kyselina, v roztoku téměř úplně disociuje na ionty. CuCl2 je rozpustná sůl. Píšeme v iontové formě. Voda – pouze ve formě molekul! Dostaneme úplnou iontovou rovnici:

Cu (OH)2 + 2H+ + 2Cl - \u003d Cu2+ + 2Cl - + 2H20.

Příklad 3. Napište úplnou iontovou rovnici pro reakci oxidu uhličitého s vodným roztokem NaOH.

Řešení. Oxid uhličitý je typický kyselý oxid, NaOH je zásada. Při interakci kyselých oxidů s vodnými roztoky alkálií se tvoří sůl a voda. Sestavíme rovnici molekulární reakce (mimochodem, nezapomeňte na koeficienty):

CO2 + 2NaOH \u003d Na2C03 + H20.

CO 2 - oxid, plynná sloučenina; udržet molekulární tvar. NaOH - silná báze (alkálie); napsané ve formě iontů. Na2C03 - rozpustná sůl; psát ve formě iontů. Voda je slabý elektrolyt, prakticky nedisociuje; nechat v molekulární formě. Získáme následující:

CO 2 + 2Na + + 2OH - \u003d Na 2+ + CO 3 2- + H20.

Příklad 4. Sulfid sodný ve vodném roztoku reaguje s chloridem zinečnatým za vzniku sraženiny. Napište úplnou iontovou rovnici pro tuto reakci.

Řešení. Sulfid sodný a chlorid zinečnatý jsou soli. Když tyto soli interagují, sulfid zinečnatý se vysráží:

Na2S + ZnCl2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl.

Okamžitě zapíšu celou iontovou rovnici a vy si ji zanalyzujete sami:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl -.

Zde je pro vás několik úkolů samostatná práce a malý test.

Cvičení 4. Napište molekulární a plně iontové rovnice pro následující reakce:

1. NaOH + HN03 =
2. H2S04 + MgO =
3. Ca(N03)2 + Na3P04=
4. CoBr2 + Ca(OH)2=

Cvičení 5. Napište úplné iontové rovnice popisující interakci: a) oxidu dusnatého (V) s vodným roztokem hydroxidu barnatého, b) roztoku hydroxidu česného s kyselinou jodovodíkovou, c) vodných roztoků síranu měďnatého a sulfidu draselného, ​​d) hydroxidu vápenatého a vodný roztok dusičnan železitý.

Reakce mezi různými druhy chemikálií a prvků jsou jedním z hlavních předmětů studia chemie. Abyste pochopili, jak sestavit reakční rovnici a použít je pro své vlastní účely, potřebujete poměrně hluboké pochopení všech vzorců v interakci látek a také procesů s chemickými reakcemi.

Psaní rovnic

Jedním ze způsobů, jak vyjádřit chemickou reakci, je chemická rovnice. Obsahuje vzorec výchozí látky a produktu, koeficienty, které ukazují, kolik molekul má každá látka. Všechny známé chemické reakce jsou rozděleny do čtyř typů: substituce, kombinace, výměna a rozklad. Mezi ně patří: redoxní, exogenní, iontové, reverzibilní, nevratné atd.

Přečtěte si více o tom, jak psát rovnice chemické reakce:

1. Je nutné určit název látek, které spolu v reakci interagují. Napíšeme je na levou stranu naší rovnice. Jako příklad uveďme chemickou reakci, která proběhla mezi kyselinou sírovou a hliníkem. Nalevo máme činidla: H2SO4 + Al. Dále napište rovnítko. V chemii můžete vidět znak šipky, který ukazuje doprava, nebo dvě protilehlé šipky, které znamenají „reverzibilitu“. Výsledkem interakce kovu a kyseliny je sůl a vodík. Produkty získané po reakci zapište za znak „rovná se“, tedy vpravo. H2SO4+Al= H2+Al2(SO4)3. Takže vidíme reakční schéma.
2. Pro sestavení chemická rovnice musíte najít koeficienty. Vraťme se k předchozímu diagramu. Podívejme se na jeho levou stranu. Kyselina sírová obsahuje atomy vodíku, kyslíku a síry v přibližném poměru 2:4:1. Na pravé straně jsou v soli 3 atomy síry a 12 atomů kyslíku. V molekule plynu jsou dva atomy vodíku. Na levé straně je poměr těchto prvků 2:3:12
3. Abychom vyrovnali počet atomů kyslíku a síry, které jsou ve složení síranu hlinitého, je nutné před kyselinu na levé straně rovnice umístit faktor 3. Nyní máme 6 atomů vodíku na levá strana. Chcete-li vyrovnat počet prvků vodíku, musíte před vodík na pravé straně rovnice umístit 3.
4. Nyní zbývá pouze vyrovnat množství hliníku. Protože složení soli zahrnuje dva atomy kovu, pak na levé straně před hliníkem nastavíme koeficient 2. Výsledkem bude reakční rovnice tohoto schématu: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2

Pochopení základních principů psaní reakční rovnice chemické substance, v budoucnu nebude činit velké potíže zapsat jakoukoliv, i z hlediska chemie nejexotičtější, reakci.

Zapište chemickou rovnici. Jako příklad zvažte následující reakci:

• C3H8 + O2 –> H20 + CO2
• Tato reakce popisuje spalování propanu (C 3 H 8) v přítomnosti kyslíku za vzniku vody a oxidu uhličitého (oxid uhličitý).

Zapište počet atomů každého prvku. Udělejte to pro obě strany rovnice. Všimněte si dolních indexů vedle každého prvku, abyste určili celkový počet atomů. Zapište si symboly pro každý prvek v rovnici a poznamenejte si odpovídající počet atomů.

• Například na pravé straně uvažované rovnice v důsledku sčítání získáme 3 atomy kyslíku.
• Na levé straně máme 3 atomy uhlíku (C 3), 8 atomů vodíku (H 8) a 2 atomy kyslíku (O 2).
• Na pravé straně máme 1 atom uhlíku (C), 2 atomy vodíku (H 2) a 3 atomy kyslíku (O + O 2).

Vodík a kyslík nechte na později, protože jsou součástí několika sloučenin na levé a pravé straně. Vodík a kyslík jsou součástí několika molekul, takže je nejlepší je vyvážit jako poslední.

• Před vyvážením vodíku a kyslíku budete muset atomy znovu spočítat, protože k vyvážení ostatních prvků mohou být zapotřebí další faktory.

Začněte s nejméně často se vyskytujícím prvkem. Pokud potřebujete vyvážit několik prvků, vyberte si ten, který je součástí jedné molekuly reaktantů a jedné molekuly reakčních produktů. Takže první věc, kterou musíte udělat, je vyrovnat uhlík.

Pro rovnováhu přidejte faktor před jediný atom uhlíku. Umístěte faktor před jeden uhlík na pravou stranu rovnice, abyste jej vyrovnali se 3 uhlíky na levé straně.

• C 3H 8 + O 2 –> H 2 O + 3 CO 2
• Faktor 3 před uhlíkem na pravé straně rovnice ukazuje, že existují tři atomy uhlíku, které odpovídají třem atomům uhlíku obsaženým v molekule propanu na levé straně.
• V chemické rovnici můžete změnit koeficienty před atomy a molekulami, ale indexy musí zůstat nezměněny.

Poté vyvažte atomy vodíku. Poté, co jste vyrovnali počet atomů uhlíku na levé a pravé straně, zůstaly vodík a kyslík nevyvážené. Levá strana rovnice obsahuje 8 atomů vodíku, stejný počet by měl být na pravé straně. Dosáhněte toho poměrem.

• C3H8 + 02 -> 4H20 + 3CO2
• Na pravou stranu jsme přidali faktor 4, protože dolní index ukazuje, že už máme dva vodíky.
• Pokud vynásobíte faktor 4 dolním indexem 2, dostanete 8.
• V důsledku toho se na pravé straně získá 10 atomů kyslíku: 3x2=6 atomů ve třech molekulách 3CO 2 a další čtyři atomy ve čtyřech molekulách vody.

Část I

1. Lomonosov-Lavoisierův zákon - zákon zachování hmoty látek:

2. Rovnice chemické reakce jsou podmíněný zápis chemické reakce pomocí chemické vzorce a matematické symboly.

3. Chemická rovnice musí odpovídat zákonu zachování hmoty látek, čehož je dosaženo uspořádáním koeficientů v reakční rovnici.

4. Co ukazuje chemická rovnice?
1) Jaké látky reagují.
2) Jaké látky v důsledku toho vznikají.
3) Kvantitativní poměry látek v reakci, tj. množství reagujících a vzniklých látek v reakci.
4) Typ chemické reakce.

5. Pravidla pro uspořádání koeficientů ve schématu chemické reakce na příkladu interakce hydroxidu barnatého a kyseliny fosforečné za vzniku fosforečnanu barnatého a vody.
a) Zapište reakční schéma, tj. vzorce reagujících a vznikajících látek:

b) začněte vyrovnávat reakční schéma se vzorcem soli (pokud je k dispozici). Zároveň si pamatujte, že několik komplexních iontů ve složení báze nebo soli je označeno závorkami a jejich počet je označen indexy mimo závorky:

c) vyrovnat vodík v předposledním tahu:

d) vyrovnat kyslík jako poslední - to je indikátor správného umístění koeficientů.
Před vzorec jednoduché látky je možné napsat zlomkový koeficient, za nímž je třeba rovnici přepsat zdvojenými koeficienty.

Část II

1. Sestavte reakční rovnice, jejichž schémata jsou:

2. Napište rovnice chemických reakcí:

3. Stanovte shodu mezi schématem a součtem koeficientů chemické reakce.

4. Stanovte soulad mezi výchozími materiály a reakčními produkty.

5. Co ukazuje rovnice následující chemické reakce:

1) Hydroxid měďnatý a kyselina chlorovodíková zreagovaly;
2) Vzniká jako výsledek reakce soli a vody;
3) Koeficienty před výchozími látkami 1 a 2.

6. Pomocí následujícího diagramu napište rovnici pro chemickou reakci s použitím zdvojnásobení zlomkového koeficientu:

7. Rovnice chemické reakce:
4P+502=2P205
ukazuje látkové množství výchozích látek a produktů, jejich hmotnost nebo objem:
1) fosfor - 4 mol nebo 124 g;
2) oxid fosforečný - 2 mol, 284 g;
3) kyslík - 5 mol nebo 160 litrů.

Níže uvedená kalkulačka je navržena pro vyrovnání chemických reakcí.

Jak víte, existuje několik metod pro vyrovnání chemických reakcí:

• Metoda výběru koeficientů
• matematická metoda
• Garciaova metoda
• Metoda elektronické váhy
• Metoda elektron-iontové rovnováhy (metoda poloviční reakce)

Poslední dva se používají pro redoxní reakce.

Tato kalkulačka používá matematická metoda- zpravidla je to v případě složitých chemických rovnic na ruční výpočty dost pracné, ale funguje to skvěle, pokud vám počítač vše spočítá.

Matematická metoda je založena na zákonu zachování hmoty. Zákon zachování hmotnosti říká, že látkové množství každého prvku před reakcí se rovná látkovému množství každého prvku po reakci. Tedy levá a pravá strana chemické rovnice musí mít stejný počet atomů jednoho nebo druhého prvku. To umožňuje vyrovnat rovnice libovolných reakcí (včetně redoxních). Chcete-li to provést, napište rovnici reakce obecný pohled na základě materiálové bilance (rovnost hmotností určitého chemický prvek ve výchozích a získaných látkách) sestavit soustavu matematických rovnic a vyřešit ji.

Podívejme se na tuto metodu na příkladu:

Nechť je uvedena chemická reakce:

Označte neznámé koeficienty:

Sestavme rovnice pro počet atomů každého prvku zapojeného do chemické reakce:
Pro Fe:
Pro Cl:
Pro Na:
Pro P:
Pro O:

Zapisujeme je ve formě obecného systému:

V tomto případě máme pět rovnic pro čtyři neznámé a pátou lze získat vynásobením čtvrté čtyřmi, takže ji lze bezpečně zahodit.

Přepišme tento lineární systém algebraické rovnice v matricové formě:

Tento systém lze řešit Gaussovou metodou. Ve skutečnosti nebude vždy takové štěstí, že se počet rovnic bude shodovat s počtem neznámých. Krása Gaussovy metody je však v tom, že vám umožňuje řešit systémy s libovolným počtem rovnic a neznámých. Speciálně pro to byla napsána kalkulačka Řešení soustavy lineárních rovnic Gaussovou metodou s hledáním obecného řešení, která se používá při vyrovnávání chemických reakcí.
To znamená, že níže uvedená kalkulačka analyzuje reakční vzorec, zkompiluje SLAE a předá jej kalkulačce z výše uvedeného odkazu, která řeší SLAE pomocí Gaussovy metody. Řešení se pak použije k zobrazení vyvážené rovnice.

Chemické prvky by měly být zapsány tak, jak jsou zapsány v periodické tabulce, tj. vzít v úvahu velká a malá písmena (Na3PO4 - správně, na3po4 - nesprávně).