Главная > Все статьи > Ионные уравнения (здача 31). Часть II

Ионные уравнения. Как решать задачу 31 на ЕГЭ по химии. Часть II

Переходим от полного ионного уравнения к краткому

← Начало статьи

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:

H₂SiO₃ + 2KOH = K₂SiO₃ + 2H₂O.

Кремниевая кислота - один из редких примеров нерастворимых кислот; записываем в молекулярной форме. KOH и K₂SiO₃ пишем в ионной форме. H₂O, естественно, записываем в молекулярной форме:

H₂SiO₃ + 2K⁺ + 2OH^- = 2K⁺ + SiO₃^2- + 2H₂O.

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:

H₂SiO₃ + 2OH^- = SiO₃^2- + 2H₂O.

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.

---

Курс "Сложные задачи ЕГЭ"
Обсуждаются задания 30-35 из вариантов ЕГЭ по химии.
Полный курс рассчитан на 30 занятий.
Дистанционно (Скайп) или с выездом к вам на дом.
Запись по телефону: 8-903-280-81-91 (Глеб Валентинович).

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:

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + H₂O.

Соответствующие ионные уравнения приведены ниже. Думаю, комментировать что-либо в данном случае излишне.

2H⁺ + SO₄^2- + CuO = Cu²⁺ + SO₄^2- + H₂O

2H⁺ + CuO = Cu²⁺ + H₂O

---

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 = ZnCl₂ + H₂↑.

Полное ионное уравнение записывается без труда:

Zn + 2H⁺ + 2Cl^- = Zn²⁺ + 2Cl^- + H₂↑.

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 H₂. Мотивируют это тем, что и то, и другое является водородом. Но тогда, следуя этой логике, можно, например, считать, что H₂, HCOH и CH₄ - 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⁺ = Zn²⁺ + H₂↑.

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 + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓.

Полное и краткое ионные уравнения приведены ниже:

Cu⁰ + 2Ag⁺ + 2NO₃^- = Cu²⁺ + 2NO₃^- + 2Ag↓⁰,

Cu⁰ + 2Ag⁺ = Cu²⁺ + 2Ag↓⁰.

Дабы уберечь вас от соблазна считать, что Сu²⁺ и Cu (или Ag⁺ и Ag) - это "одно и то же", я снабдил нейтральные атомы нулевыми зарядами. Естественно, ионами-наблюдателями являются ионы NO₃^- (и только они!).

---

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 + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O.

Полное ионное уравнение:

Ba²⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓ + 2H₂O.

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:

1. Ba(OH)₂ + HNO₃ =
2. Fe + HBr =
3. Zn + CuSO₄ =
4. SO₂ + KOH =

---

01. В кратком ионном уравнении, описывающем взаимодействие KCl и AgNO₃, сумма коэффициентов равна:

а) 2;

б) 3;

в) 4;

г) 5.

---

02. Краткое ионное уравнение Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃ соответствует реакции между:

а) CaSO₄ и H₂CO₃;

б) Ca(OH)₂ и CO₂;

в) CaBr₂ и Na₂CO₃;

г) CaO и H₂CO₃.

---

03. Взаимодействие гидроксида алюминия и соляной кислоты можно описать следующим уравнением:

а) Al(OH)₃ + 3HCl = Al³⁺ + 3Cl^- + 3H₂O;

б) Al(OH)₃ + 3H⁺ + = Al³⁺ + 3H₂O;

в) Al³⁺ + 3OH^- + 3H⁺ + 3Cl^- = Al³⁺ + 3Cl^- + 3H₂O;

г) OH^- + H⁺ = H₂O.

---

04. В левой части краткого ионного уравнения, соответствующего реакции между водным раствором карбоната натрия и азотной кислотой, сумма коэффициентов равна:

а) 6;

б) 5;

в) 4;

г) 3.

---

Как решать задание 31 на ЕГЭ по химии

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 + K₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2KOH.

Полное ионное уравнение:

Ba²⁺ + 2OH^- + 2K⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓ + 2K⁺ + 2OH^-.

Краткое ионное уравнение:

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓.

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:

KNO₃ + NaCl = NaNO₃ + KCl.

Пока все выглядит достаточно правдоподобно, и мы переходим к полному ионному уравнению:

K⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- = Na⁺ + NO₃^- + 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.

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Обратите внимание: вместо формулы H₂CO₃, которая, по идее, должна была образоваться в ходе реакции, мы пишем H₂O и CO₂. 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⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + H₂O + CO₂↑.

Убираем лишнее, получаем краткое ионное уравнение:

CO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑.

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".

Пора двигаться дальше. В третьей части статьи мы:

1. рассмотрим еще 6 примеров решения заданий ЕГЭ-31,
2. обсудим, как составлять ионные уравнения в случае сложных окислительно-восстановительных реакций,
3. приведем примеры ионных уравнений с участием органических соединений,
4. затронем реакции ионного обмена, протекающие в неводной среде.

Продолжение статьи →