С образованием осадка идет реакция. Примеры решения задач. Реакции обмена между растворами электролитов

1. Записывают формулы веществ, вступивших в реакцию, ставят знак «равно» и записывают формулы образовавшихся веществ. Расставляют коэффициенты.

2. Пользуясь таблицей растворимости, записывают в ионном виде формулы веществ (солей, кислот, оснований), обозначенных в таблице растворимости буквой «Р» (хорошо растворимые в воде), исключение – гидроксид кальция, который, хотя и обозначен буквой «М», все же в водном растворе хорошо диссоциирует на ионы.

3. Нужно помнить, что на ионы не разлагаются металлы, оксиды металлов и неметаллов, вода, газообразные вещества, нерастворимые в воде соединения, обозначенные в таблице растворимости буквой «Н». Формулы этих веществ записывают в молекулярном виде. Получают полное ионное уравнение.

4. Сокращают одинаковые ионы до знака «равно» и после него в уравнении. Получают сокращенное ионное уравнение.

5. Помните!

Р - растворимое вещество;

М - малорастворимое вещество;

ТР - таблица растворимости.

Алгоритм составления реакций ионного обмена (РИО)

в молекулярном, полном и кратком ионном виде

Примеры составления реакций ионного обмена

1. Если в результате реакции выделяется малодиссоциирующее (мд) вещество – вода.

В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.

2. Если в результате реакции выделяется нерастворимое в воде вещество.

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.

3. Если в результате реакции выделяется газообразное вещество.

ВЫПОЛНИТЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ "РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА"

Задание №1.
Определите, может ли осуществляться взаимодействие между растворами следующих веществ, записать реакциив молекулярном,полном, кратком ионном виде:
гидроксид калия и хлорид аммония.

Решение

Составляем химические формулы веществ по их названиям, используя валентности и записываем РИО в молекулярном виде (проверяем растворимость веществ по ТР):

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

так как NH4 OH неустойчивое вещество и разлагается на воду и газ NH3 уравнение РИО примет окончательный вид

KOH (p) + NH4 Cl (p) = KCl (p) + NH3 + H2 O

Cоставляем полное ионное уравнение РИО, используя ТР (не забывайте в правом верхнем углу записывать заряд иона):

K+ + OH- + NH4 + + Cl- = K+ + Cl- + NH3 + H2 O

Cоставляем краткое ионное уравнение РИО, вычёркивая одинаковые ионы до и после реакции:

OH - + NH4 + = NH3 + H2 O

Делаем вывод:
Взаимодействие между растворами следующих веществ может осуществляться, так как продуктами данной РИО являются газ (NH3 ) и малодиссоциирующее вещество вода (H2 O).

Задание №2

Дана схема:

2H + + CO3 2- = H 2 O + CO 2

Подберите вещества, взаимодействие между которыми в водных растворах выражается следующими сокращёнными уравнениями. Составьте соответствующие молекулярное и полное ионное уравнения.

Используя ТР подбираем реагенты - растворимые в воде вещества, содержащие ионы 2H + и CO 3 2- .

Например, кислота - H 3 PO 4 (p) и соль -K 2 CO 3 (p).

Составляем молекулярное уравнение РИО:

2H 3 PO 4 (p) +3 K 2 CO 3 (p) -> 2K 3 PO 4 (p) + 3H 2 CO 3 (p)

так как угольная кислота – неустойчивое вещества, она разлагается на углекислый газ CO 2 и воду H 2 O, уравнение примет окончательный вид:

2H 3 PO 4 (p) +3 K 2 CO 3 (p) -> 2K 3 PO 4 (p) + 3CO 2 + 3H 2 O

Составляем полное ионное уравнение РИО:

6H + +2PO 4 3- + 6K + + 3CO 3 2- -> 6K + + 2PO 4 3- + 3CO 2 + 3H 2 O

Составляем краткое ионное уравнение РИО:

6H + +3CO 3 2- = 3CO 2 + 3H 2 O

2H + +CO 3 2- = CO 2 + H 2 O

Делаем вывод:

В конечном итоге мы получили искомое сокращённое ионное уравнение, следовательно, задание выполнено верно.

Задание №3

Запишите реакцию обмена между оксидом натрия и фосфорной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

1. Составляем молекулярное уравнение, при составлении формул учитываем валентности (см. ТР)

3Na 2 O (нэ) + 2H 3 PO 4 (р) -> 2Na 3 PO 4 (р) + 3H 2 O (мд)

где нэ - неэлектролит, на ионы не диссоциирует,
мд - малодиссоциирующее вещество, на ионы не раскладываем, вода - признак необратимости реакции

2. Составляем полное ионное уравнение:

3Na 2 O + 6H + + 2PO 4 3- -> 6Na + + 2PO4 3- + 3H 2 O

3. Сокращаем одинаковые ионы и получаем краткое ионное уравнение:

3Na 2 O + 6H + -> 6Na + + 3H 2 O
Сокращаем коэффициенты на три и получаем:
Na 2 O + 2H + -> 2Na + + H 2 O

Данная реакция необратима, т.е. идёт до конца, так как в продуктах образуется малодиссоциирующее вещество вода.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задание №1

Взаимодействие карбоната натрия и серной кислоты

Составьте уравнение реакции ионного обмена карбоната натрия с серной кислотой в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

Задание №2

ZnF 2 + Ca(OH) 2 ->
K 2 S + H 3 PO 4 ->

Задание №3

Посмотрите следующий эксперимент

Осаждение сульфата бария

Составьте уравнение реакции ионного обмена хлорида бария с сульфатом магния в молекулярном, полном и кратком ионном виде.

Задание №4

Закончите уравнения реакций в молекулярном, полном и кратком ионном виде:

Hg(NO 3 ) 2 + Na 2 S ->
K 2 SO 3 + HCl ->

При выполнении задания используйте таблицу растворимости веществ в воде. Помните об исключениях!

Реакции ионного обмена — реакции в водных растворах между электролитами, протекающие без изменений степеней окисления образующих их элементов

Необходимым условием протекания реакции между электролитами (солями, кислотами и основаниями) является образование малодиссоциирующего вещества (вода, слабая кислота, гидроксид аммония), осадка или газа.

Расcмотрим реакцию, в результате которой образуется вода. К таким реакциям относятся все реакции между любой кислотой и любым основанием. Например, взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом калия:

HNO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O (1)

Исходные вещества, т.е. азотная кислота и гидроксид калия, а также один из продуктов, а именно нитрат калия, являются сильными электролитами, т.е. в водном растворе они существуют практически только в виде ионов. Образовавшаяся вода относится к слабым электролитам, т.е. практически не распадается на ионы. Таким образом, более точно переписать уравнение выше можно, указав реальное состояние веществ в водном растворе, т.е. в виде ионов:

H + + NO 3 − + K + + OH ‑ = K + + NO 3 − + H 2 O (2)

Как можно заметить из уравнения (2), что до реакции, что после в растворе находятся ионы NO 3 − и K + . Другими словами, по сути, нитрат-ионы и ионы калия никак не участвовали в реакции. Реакция произошла только благодаря объединению частиц H + и OH − в молекулы воды. Таким образом, произведя алгебраически сокращение одинаковых ионов в уравнении (2):

H + + NO 3 − + K + + OH ‑ = K + + NO 3 − + H 2 O

мы получим:

H + + OH ‑ = H 2 O (3)

Уравнения вида (3) называют сокращенными ионными уравнениями , вида (2) — полными ионными уравнениями , а вида (1) — молекулярными уравнениями реакций .

Фактически ионное уравнение реакции максимально отражает ее суть, именно то, благодаря чему становится возможным ее протекание. Следует отметить, что одному сокращенному ионному уравнению могут соответствовать множество различных реакций. Действительно, если взять, к примеру, не азотную кислоту, а соляную, а вместо гидроксида калия использовать, скажем, гидроксид бария, мы имеем следующее молекулярное уравнение реакции:

2HCl+ Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

Соляная кислота, гидроксид бария и хлорид бария являются сильными электролитами, то есть существуют в растворе преимущественно в виде ионов. Вода, как уже обсуждалось выше, – слабый электролит, то есть существует в растворе практически только в виде молекул. Таким образом, полное ионное уравнение данной реакции будет выглядеть следующим образом:

2H + + 2Cl − + Ba 2+ + 2OH − = Ba 2+ + 2Cl − + 2H 2 O

Сократим одинаковые ионы слева и справа и получим:

2H + + 2OH − = 2H 2 O

Разделив и левую и правую часть на 2, получим:

H + + OH − = H 2 O,

Полученное сокращенное ионное уравнение полностью совпадает с сокращенными ионным уравнением взаимодействия азотной кислоты и гидроксида калия.

При составлении ионных уравнений в виде ионов записывают только формулы:

1) сильных кислот (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 , HNO 3 , HClO 4) (список сильных кислот надо выучить!)

2) сильных оснований (гидроксиды щелочных (ЩМ) и щелочно-земельных металлов(ЩЗМ))

3) растворимых солей

В молекулярном виде записывают формулы:

1) Воды H 2 O

2) Слабых кислот (H 2 S, H 2 CO 3 , HF, HCN, CH 3 COOH (и др. практически все органические))

3) Слабых оcнований (NH 4 OH и практически все гидроксиды металлов кроме ЩМ и ЩЗМ

4) Малорастворимых солей (↓) («М» или «Н» в таблице растворимости).

5) Оксидов (и др. веществ, не являющихся электролитами)

Попробуем записать уравнение между гидроксидом железа (III) и серной кислотой. В молекулярном виде уравнение их взаимодействия записывается следующим образом:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

Гидроксиду железа (III) соответствует в таблице растворимости обозначение «Н», что говорит нам о его нерастворимости, т.е. в ионном уравнении его надо записывать целиком, т.е. как Fe(OH) 3 . Серная кислота растворима и относится к сильным электролитам, то есть существует в растворе преимущественно в продиссоциированном состоянии. Сульфат железа (III), как и практически все другие соли, относится к сильным электролитам, и, поскольку он растворим в воде, в ионном уравнении его нужно писать в виде ионов. Учитывая все вышесказанное, получаем полное ионное уравнение следующего вида:

2Fe(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

Сократив сульфат-ионы слева и справа, получаем:

2Fe(OH) 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 6H 2 O

разделив обе части уравнения на 2 получаем сокращенное ионное уравнение:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Теперь давайте рассмотрим реакцию ионного обмена, в результате которой образуется осадок. Например, взаимодействие двух растворимых солей:

Все три соли – карбонат натрия, хлорид кальция, хлорид натрия и карбонат кальция (да-да, и он тоже) – относятся к сильным электролитам и все, кроме карбоната кальция, растворимы в воде, т.е. есть участвуют в данной реакции в виде ионов:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

Сократив одинаковые ионы слева и справа в данном уравнении, получим сокращенное ионное:

CO 3 2- + Ca 2+ = CaCO 3 ↓

Последнее уравнение отображает причину взаимодействия растворов карбоната натрия и хлорида кальция. Ионы кальция и карбонат-ионы объединяются в нейтральные молекулы карбоната кальция, которые, соединяясь друг с другом, порождают мелкие кристаллы осадка CaCO 3 ионного строения.

Рассмотрим третье условие протекания реакций ионного обмена – образование газа. Строго говоря, только в результате ионного обмена образование газа возможно лишь в редких случаях, например, при образовании газообразного сероводорода:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

В большинстве же остальных случаев газ образуется в результате разложения одного из продуктов реакции ионного обмена. Например, нужно точно знать в рамках ЕГЭ, что с образованием газа в виду неустойчивости разлагаются такие продукты, как H 2 CO 3 , NH 4 OH и H 2 SO 3:

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

NH 4 OH = H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

Другими словами, если в результате ионного обмена образуются угольная кислота, гидроксид аммония или сернистая кислота, реакция ионного обмена протекает благодаря образованию газообразного продукта:

Запишем ионные уравнения для всех указанных выше реакций, приводящих к образованию газов. 1) Для реакции:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

В ионном виде будут записываться сульфид калия и бромид калия, т.к. являются растворимыми солями, а также бромоводородная кислота, т.к. относится к сильным кислотам. Сероводород же, являясь малорастворимым и плохо диссоциирцющим на ионы газом, запишется в молекулярном виде:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br — = 2K + + 2Br — + H 2 S

Сократив одинаковые ионы получаем:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Для уравнения:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

В ионном виде запишутся Na 2 CO 3 , Na 2 SO 4 как хорошо растворимые соли и H 2 SO 4 как сильная кислота. Вода является малодиссоциирующим веществом, а CO 2 и вовсе неэлектролит, поэтому их формулы будут записываться в молекулярном виде:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

3) для уравнения:

NH 4 NO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O + NH 3

Молекулы воды и аммиака запишутся целиком, а NH 4 NO 3 , KNO 3 и KOH запишутся в ионном виде, т.к. все нитраты являются хорошо растворимыми солями, а KOH является гидроксидом щелочного металла, т.е. сильным основанием:

NH 4 + + NO 3 − + K + + OH − = K + + NO 3 − + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH − = H 2 O + NH 3

Для уравнения:

Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + SO 2

Полное и сокращенное уравнение будут иметь вид:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl − = 2Na + + 2Cl − + H 2 O + SO 2

Реакции обмена между растворами электролитов
Реакции, идущие с образованием осадка. В одну пробирку налейте 3-4 мл раствора сульфата меди(И), во вторую - столько же раствора хлорида кальция, а в третью - сульфата алюминия. В первую пробирку добавьте немного раствора гидроксида натрия, во вторую - раствор ортофосфата натрия, а в третью - раствор нитрата бария. Во всех пробирках образуются осадки.
Задание. Составьте уравнения реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Объясните, почему образовались осадки. Растворы каких еще веществ можно прилить в пробирки, чтобы выпали осадки? Составьте уравнения этих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.
Реакции, идущие с выделением газа. В одну пробирку налейте 3-4 мл раствора сульфита натрия, во вторую - такой же объем раствора карбоната натрия. В каждую из них добавьте столько же серной кислоты. В первой пробирке выделяется газ с острым запахом, во второй - газ без запаха.
Задание. Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Подумайте, какими еще кислотами можно было подействовать на данные растворы, чтобы получить аналогичные результаты. Составьте уравнения этих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.
Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества. В одну пробирку налейте 3-4 мл раствора гидроксида натрия и добавьте две-три капли фенолфталеина. Раствор приобретает малиновый цвет. Затем прилейте соляную или серную кислоту до обесцвечивания.
В другую пробирку налейте примерно 10 мл сульфата меди(II) и добавьте немного раствора гидроксида натрия. Образуется голубой осадок гидроксида меди(II). Прилейте в пробирку серную кислоту до растворения осадка.
Задание. Составьте уравнения происходящих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Поясните, почему в первой пробирке произошло обесцвечивание, а во второй - растворение осадка. Каким общим свойством обладают растворимые и нерастворимые основания?
Качественная реакция на хлорид-ион. В одну пробирку налейте 1-2 мл разбавленной соляной кислоты, во вторую - столько же раствора хлорида натрия, а в третью - раствор хлорида кальция. Во все пробирки добавьте по нескольку капель раствора нитрата серебра(I) AgNO3. Проверьте, растворяется ли выпавший осадок в концентрированной азотной кислоте.
Задание. Напишите уравнения соответствующих химических реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде. Подумайте, как можно отличить: а) соляную кислоту от других кислот; б) хлориды от других солей; в) растворы хлоридов от соляной кислоты. Почему вместо раствора нитрата серебра(I) можно также использовать раствор нитрата свинца(II)?

В предложенном материале представлены методические разработки практических работ для 9-го класса: “Решение экспериментальных задач по теме “Азот и фосфор”, “Определение минеральных удобрений”, а также лабораторных опытов по теме “Реакции обмена между растворами электролитов”.

Реакции обмена между растворами электролитов

Методическая разработка состоит из трех частей: теория, практикум, контроль. В теоретической части приведены некоторые примеры молекулярных, полных и сокращенных ионных уравнений химических реакций, протекающих с образованием осадка, малодиссоциирующего вещества, выделением газа. В практической части даны задания и рекомендации для учащихся по выполнению лабораторных опытов. Контроль состоит из тестовых заданий с выбором правильного ответа.

Теория

1. Реакции, идущие с образованием осадка.

а) При взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия образуется голубой осадок гидроксида меди(II).

CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 .

Cu 2+ + + 2Na + + 2OH – = Cu(OH) 2 + 2Na + + ,

Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 .

б) При взаимодействии хлорида бария с сульфатом натрия выпадает белый молочный осадок сульфата бария.

Молекулярное уравнение химической реакции:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = 2NaCl + BaSO 4 .

Полное и сокращенное ионные уравнения реакций:

Ba 2+ + 2Cl – + 2Na + + = 2Na + + 2Cl – + BaSO 4 ,

Ba 2+ + = BaSO 4 .

2.

При взаимодействии карбоната или гидрокарбоната натрия (пищевая сода) с соляной или другой растворимой кислотой наблюдается вскипание, или интенсивное выделение пузырьков газа. Это выделяется углекислый газ СО 2 , вызывающий помутнение прозрачного раствора известковой воды (гидроксида кальция). Известковая вода мутнеет, т.к. образуется нерастворимый карбонат кальция.

а) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ;

б) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

а) 2Na + + + 2H + + 2Cl – = 2Na + + 2Cl – + CO 2 + H 2 O,

2H + = CO 2 + H 2 O;

б) Na + + + H + + Cl – = Na + + Cl – + CO 2 + H 2 O,

H + = CO 2 + H 2 O.

3. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества.

При взаимодействии гидроксида натрия или калия с соляной кислотой или другими растворимыми кислотами в присутствии индикатора фенолфталеина раствор щелочи обесцвечивается, в результате реакции нейтрализации образуется малодиссоциирующее вещество H 2 O.

Молекулярные уравнения химических реакций:

а) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

в) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O.

Полные и сокращенные ионные уравнения реакций:

а) Na + + OH – + H + + Cl – = Na + + Cl – + H 2 O,

OH – + H + = H 2 O;

б) 2Na + + 2OH – + 2H + + = 2Na + + + 2H 2 O,

2OH – + 2H + = 2H 2 O;

в) 3K + + 3OH – +3H + + = 3K + + + 3H 2 O,

3OH – + 3H + = 3H 2 O.

Практикум

1. Реакции обмена между растворами электролитов, идущие с образованием осадка.

а) Провести реакцию между растворами сульфата меди(II) и гидроксида натрия. Написать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения химических реакций, отметить признаки химической реакции.

б) Провести реакцию между растворами хлорида бария и сульфата натрия. Написать молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения химических реакций, отметить признаки химической реакции.

2. Реакции, идущие с выделением газа.

Провести реакции между растворами карбоната натрия или гидрокарбоната натрия (пищевая сода) с соляной или другой растворимой кислотой. Выделяющийся газ (используя газоотводную трубку) пропустить через прозрачную известковую воду, налитую в другую пробирку, до ее помутнения. Написать молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций, отметить признаки этих реакций.

3. Реакции, идущие с образованием малодиссоциирующего вещества.

Провести реакции нейтрализации между щелочью (NaOH или KOH) и кислотой (HCl, HNO 3 или H 2 SO 4), предварительно поместив в раствор щелочи фенолфталеин. Отметить наблюдения и написать молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций.

Признаки , сопутствующие данным реакциям, можно выбрать из следующего перечня:

1) выделение пузырьков газа; 2) выпадение осадка; 3) появление запаха; 4) растворение осадка; 5) выделение тепла; 6) изменение цвета раствора.

Контроль (тест)

1. Ионное уравнение реакции, в которой образуется голубой осадок, – это:

а) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ;

в) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 ;

г) Al 3+ + 3OH – = Al(OH) 3 .

2. Ионное уравнение реакции, в которой выделяется углекислый газ, – это:

а) CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca 2+ + ;

б) 2Н + + SO 2- 3 = H 2 O + SO 2 ;

в) CO 2- 3 + 2H + = CO 2 + H 2 O;

г) 2H + + 2OH – = 2H 2 O.

3. Ионное уравнение реакции, в которой образуется малодиссоциирующее вещество, – это:

а) Ag + + Cl – = AgCl;

б) OH – + H + = H 2 O;

в) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 ;

г) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 .

4. Ионное уравнение реакции, в которой образуется белый осадок, – это:

а) Cu 2+ + 2OH – = Cu(OH) 2 ;

б) СuO + 2H + = Cu 2+ + H 2 O;

в) Fe 3+ + 3OH – = Fe(OH) 3 ;

г) Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .

5. Молекулярное уравнение, которое соответствует сокращенному ионному уравнению реакции 3OH – + 3H + = 3H 2 O, – это:

а) NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

б) 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;

в) 3KOH + H 3 PO 4 = K 3 PO 4 + 3H 2 O;

г) Ba(OH) 2 + 2HCl = BaCl 2 + H 2 O.

6. Молекулярное уравнение, которое соответствует сокращенному ионному уравнению реакции

H + + = H 2 O + CO 2 , –

а) MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O;

б) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + H 2 O;

в) NaHCO 3 + HCl = NaCl + CO 2 + H 2 O;

г) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

Решение экспериментальных задач по теме “Азот и фосфор”

Учащиеся при изучении нового материала по теме “Азот и фосфор” выполняют ряд опытов, касающихся получения аммиака, определения нитратов, фосфатов, солей аммония, приобретают определенные навыки и умения. В данной методической разработке приведены шесть заданий. Для выполнения практической работы достаточно трех заданий: одно – на получение вещества, два – по распознаванию веществ. При выполнении практической работы учащимся можно предложить задания в форме, которая облегчит им оформление отчета (см. задания 1, 2). (Ответы приведены для учителя.)

Задание 1

Получите аммиак и опытным путем докажите его наличие.

а) Получение аммиака.

Смесь равных по объему порций твердого хлорида аммония и порошка гидроксида кальция нагрейте в пробирке с газоотводной трубкой. При этом будет выделяться аммиак, который надо собрать в другую сухую пробирку, расположенную отверстием …......... (почему? ).

Написать уравнение реакции получения аммиака.

…………………………………………………..

б) Определение аммиака.

Можно определить по запаху ………… (название вещества) , а также по изменению цвета лакмуса или фенолфталеина. При растворении аммиака в воде образуется ……. (название основания) , поэтому лакмусовая бумажка.……. (указать цвет) , а бесцветный фенолфталеин становится …………. (указать цвет) .

Вместо точек вставить слова по смыслу. Написать уравнение реакции.

…………………………………………………..

* Аммиаком пахнет имеющийся в домашней аптечке нашатырный спирт – водный раствор аммиака. – Прим. ред.

Задание 2

Получите нитрат меди двумя различными способами, имея в наличии следующие вещества: концентрированную азотную кислоту, медную стружку, сульфат меди(II), гидроксид натрия. Напишите уравнения химических реакций в молекулярном виде, отметьте изменения. В 1-м способе для окислительно-восстановительной реакции напишите уравнения электронного баланса, определите окислитель и восстановитель. Во 2-м способе напишите сокращенные ионные уравнения реакций.

1-й с п о с о б. Медь + азотная кислота. Слегка нагреваем содержимое пробирки. Бесцветный раствор становится ….. (указать цвет) , т.к. образуется ….. (название вещества) ; выделяется газ …….. цвета с неприятным запахом, это – ……. (название вещества) .

2-й с п о с о б. При взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия получается осадок ….. цвета, это – …… (название вещества) . К нему приливаем азотную кислоту до полного растворения осадка......... (название осадка) . Образуется прозрачный голубой раствор …… (название соли) .

Задание 3

Докажите опытным путем, что в состав сульфата аммония входят ионы NH 4 + и SO 2- 4 . Отметьте наблюдения, напишите молекулярные и сокращенные ионные уравнения реакций.

Задание 4

Как опытным путем определить нахождение растворов ортофосфата натрия, хлорида натрия, нитрата натрия в пробирках № 1, № 2, № 3? Отметьте наблюдения, напишите молекулярные и сокращенные ионные уравнения реакций.

Задание 5

Имея вещества: азотную кислоту, медную стружку или проволоку, универсальную индикаторную бумагу или метилоранж, докажите опытным путем состав азотной кислоты. Напишите уравнение диссоциации азотной кислоты; молекулярное уравнение для реакции меди с концентрированной азотной кислотой и уравнения электронного баланса, определите окислитель и восстановитель.

Задание 6

Получите раствор нитрата меди разными способами, имея вещества: азотную кислоту, оксид меди, основной карбонат меди или карбонат гидроксомеди(II). Напишите молекулярные, полные и сокращенные ионные уравнения химических реакций. Отметьте признаки химических реакций.

Контрольные тесты

1. Укажите уравнение реакции, где выпадает желтый осадок.

2. Ионное уравнение реакции, в которой образуется белый творожистый осадок, – это:

3. Для доказательства наличия нитрат-иона в нитратах надо взять:

а) соляную кислоту и цинк;

б) серную кислоту и хлорид натрия;

в) серную кислоту и медь.

4. Реактивом на хлорид-ион является:

а) медь и серная кислота;

б) нитрат серебра;

в) хлорид бария.

5. В уравнении реакции, схема которой

HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O,

перед окислителем надо поставить коэффициент:

а) 2; б) 4; в) 6.

6. Основная и кислая соли соответствуют парам:

а) Cu(OH) 2 , Mg(HCO 3) 2 ;

б) Cu(NO 3) 2 , HNO 3 ;

в) 2 CO 3 , Ca(HCO 3) 2 .

Определение минеральных удобрений

Методическая разработка этой практической работы состоит из трех частей: теория, практикум, контроль. В теоретической части даны общие сведения по качественному определению катионов и анионов, входящих в состав минеральных удобрений. В практикуме приведены примеры семи минеральных удобрений с описанием их характерных признаков, а также даны уравнения качественных реакций. В тексте вместо точек и знака вопроса надо вставить подходящие по смыслу ответы. Для выполнения практической работы по усмотрению учителя достаточно взять четыре удобрения. Контроль знаний учащихся состоит из тестовых заданий по определению формул удобрений, которые даны в этой практической работе.

Теория

1. Реактивом на хлорид-ион является нитрат серебра. Реакция идет с образованием белого творожистого осадка:

Ag + + Cl – = AgCl.

2. Ион аммония можно обнаружить с помощью щелочи. При нагревании раствора соли аммония с раствором щелочи выделяется аммиак, который имеет резкий характерный запах:

NH + 4 + OH – = NH 3 + H 2 O.

Можно также для определения иона аммония воспользоваться смоченной водой красной лакмусовой бумажкой, универсальной индикаторной или фенолфталеиновой полоской бумаги. Бумажку надо подержать над парами, выделяющимися из пробирки. Красный лакмус синеет, универсальный индикатор становится фиолетовым, а фенолфталеин малиновым.

3. Для определения нитрат-ионов к раствору соли добавляют стружку или кусочки меди, затем приливают концентрированную серную кислоту и нагревают. Через некоторое время начинает выделяться газ бурого цвета с неприятным запахом. Выделение бурого газа NO 2 указывает на присутствие ионов.

Например:

NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HNO 3 ,

4HNO 3 + Cu = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

4. Реактивом на фосфат-ион является нитрат серебра. При его добавлении к раствору фосфата выпадает желтый осадок фосфата серебра:

3Ag + + PO 3- 4 = Ag 3 PO 4 .

5. Реактивом на сульфат-ион является хлорид бария. Выпадает белый молочный осадок сульфата бария, нерастворимый в уксусной кислоте:

Ba 2+ + SO 2- 4 = BaSO 4 .

Практикум

1. Сильвинит (NaCl KCl), розовые кристаллы, растворимость в воде хорошая. Пламя окрашивается в желтый цвет. При рассмотрении пламени через синее стекло заметно фиолетовое окрашивание. С …….. (название реактива) дает белый осадок …… (название соли) .

KCl + ? -> KNO 3 + AgCl.

2. Нитрат аммония NH 4 NO 3 , или …….. (название удобрения) , белые кристаллы, хорошо растворимые в воде. С серной кислотой и медью выделяется бурый газ …. (название вещества) . С раствором ……. (название реактива) при нагревании ощущается запах аммиака, его пары окрашивают красный лакмус в ……. цвет.

NH 4 NO 3 + H 2 SO 4 NH 4 HSO 4 + HNO 3 ,

HNO 3 + Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + ? .

NH 4 NO 3 + ? -> NH 3 + H 2 O + NaNO 3 .

3. Нитрат калия (KNO 3), или …… (название удобрения) , с H 2 SO 4 и ……… (название вещества) дает бурый газ. Пламя окрашивается в фиолетовый цвет.

KNO 3 + H 2 SO 4 KHSO 4 + HNO 3 ,

4HNO 3 + ? -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.

4. Хлорид аммония NH 4 Cl c раствором ……. (название реактива) при нагревании образует аммиак, его пары окрашивают красный лакмус в синий цвет. С …… (название аниона реактива) серебра дает белый творожистый осадок …… (название осадка) .

NH 4 Cl + ? = NH 4 NO 3 + AgCl,

NH 4 Cl + ? = NH 3 + H 2 O + NaCl.

5. Сульфат аммония (NH 4) 2 SO 4 c раствором щелочи при нагревании образует аммиак, его пары окрашивают красный лакмус в синий цвет. С …….. (название реактива) дает белый молочный осадок ……... (название осадка) .

(NH 4) 2 SO 4 + 2NaOH = 2NH 3 + 2H 2 O + ? ,

(NH 4) 2 SO 4 + ? -> NH 4 Cl + ? .

6. Нитрат натрия NaNO 3 , или …… (название удобрения) , белые кристаллы, растворимость в воде хорошая, с H 2 SO 4 и Cu дает бурый газ. Пламя окрашивается в желтый цвет.

NaNO 3 + H 2 SO 4 NaHSO 4 + ? ,

Cu -> Cu(NO 3) 2 + ? + 2H 2 O.

7. Дигидрофосфат кальция Ca(H 2 PO 4) 2 , или …… (название удобрения) , серый мелкозернистый порошок или гранулы, плохо растворяется в воде, с ….. (название реактива) дает ….. (указать цвет) осадок ……… (название вещества) AgН 2 PO 4 .

Ca(H 2 PO 4) 2 + ? -> 2AgH 2 PO 4 + Ca(NO 3) 2 .

Контроль (тест)

1. Розовые кристаллы, хорошо растворимы в воде, окрашивают пламя в желтый цвет; при взаимодействии с AgNO 3 выпадает белый осадок – это:

а) Ca(H 2 PO 4) 2 ; б) NaCl KCl;

в) KNO 3 ; г) NH 4 Cl.

2. Кристаллы хорошо растворимы в воде; в реакции с H 2 SO 4 и медью выделяется бурый газ, с раствором щелочи при нагревании дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

а) NaNO 3 ; б) (NH 4) 2 SO 4 ;

в) NH 4 NO 3 ; г) KNO 3 .

3. Светлые кристаллы, хорошо растворимы в воде; при взаимодействии с H 2 SO 4 и Cu выделяется бурый газ; пламя окрашивает в фиолетовый цвет – это:

а) KNO 3 ; б) NH 4 H 2 PO 4 ;

в) Ca(H 2 PO 4) 2 CaSO 4 ; г) NH 4 NO 3 .

4. Кристаллы хорошо растворимы в воде; с нитратом серебра дает белый осадок, c щелочью при нагревании дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

а) (NH 4) 2 SO 4 ; б) NH 4 H 2 PO 4 ;

в) NaCl KCl; г) NH 4 Cl.

5. Светлые кристаллы, хорошо растворимы в воде; с BaCl 2 дает белый молочный осадок, c щелочью дает аммиак, пары которого окрашивают красный лакмус в синий цвет, – это:

в) NH 4 Cl; г) NH 4 H 2 PO 4 .

6. Светлые кристаллы, хорошо растворимые в воде; при взаимодействии с H 2 SO 4 и Cu дает бурый газ, пламя окрашивает в желтый цвет – это:

а) NH 4 NO 3 ; б) (NH 4) 2 SO 4 ;

в) KNO 3 ; г) NaNO 3 .

7. Серый мелкозернистый порошок или гранулы, растворимость в воде плохая, с раствором нитрата серебра дает желтый осадок – это:

а) (NH 4) 2 SO 4 ; б) NaCl KCl;

в) Ca(H 2 PO 4) 2 ; г) KNO 3 .

Цели:

• учащиеся должны усвоить знания о реакциях ионного обмена и условиях их протекания.
• продолжить развивать умения написания уравнений диссоциаций веществ;
• работать с таблицей растворимости;
• развивать логическое мышление при распознавании электролитов и неэлектролитов, в сравнении, наблюдении; развивать практические умения и навыки, делать выводы;
• составлять уравнения реакций в молекулярном, полном ионном и сокращенном ионном видах.

Методы и методические приёмы: словесно-наглядные, эвристические, групповая фронтальная лабораторная работа.

Оборудование:

• на столах учащихся: H 2 SO 4 , BaCl 2 , Na 2 CO 3, фенолфталеин, NaOH, 4 шприца, планшетка, таблица растворимости, таблица для заполнения.
• учителю: H 2 SO 4 , BaCl 2 , Na 2 CO 3, фенолфталеин, NaOH, 3 пробирки, в 2-х емкостях: сода и соль, вода, уксусная кислота.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Постановка цели.

Учитель . Ребята, представим, что у вас на кухне в 2-х одинаковых банках без этикеток находятся соль и сода. Как распознать эти два вещества, не пробуя на вкус?

Учитель. Чтобы это узнать, нам необходимо познакомиться с реакциями ионного обмена, определить условия их протекания, научиться писать полные, сокращенные ионные уравнения. Что бы лучше понять механизм реакций ионного обмена, давайте вспомним, какие вещества называются электролитами.

Ученик. Электролиты – это вещества, которые в расплавах и растворах проводят электрический ток.

Учитель. Почему электролиты в растворах и расплавах проводят электрический ток?

Ученик. Электролиты проводят электрический ток, потому что в растворах и расплавах образуются ионы.

Учитель. Что такое электролитическая диссоциация?

Ученик. Процесс распада электролита на ионы называется электролитической диссоциацией.

Учитель. Напишем уравнения диссоциации различных веществ. (К доске 3 ученика работать по карточкам):

• Карта №1. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: H 2 SO 4, HCl.
• Карта №2. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: Na 2 CO 3, BaCl 2.
• Карта № 3. Написать суммарные уравнения диссоциации для веществ: NaOH, Ba(OH) 2

Учитель. Задание классу : выбрать из данного перечня веществ электролиты и неэлектролиты.

KCl, CuO, CuSO 4, Cu(OH) 2 , BaSO 4, K 2 SO 4 . (с листа).

Для электролитов написать суммарные уравнения диссоциации. (у доски).

Учитель. Проверим записи на доске.

Учитель. Ребята, назовите, из каких ионов образованно нерастворимое вещество BaSO 4 ?

Ученик . Сульфат бария образуется из ионов бария и сульфат-ионов.

Учитель. Назовите вещества, используя таблицу растворимости, растворы которых содержат ион Ba 2+ и SO 4 2- ?

Ученик. Например, хлорид бария и серная кислота.

Учитель. Запишем уравнение реакции между H 2 SO 4 и BaCl 2 (ученик у доски).

Ba Cl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

Учитель. Реакции, протекающие в растворах электролитов, называются реакциями ионного обмена. Чтобы выяснить при каких условиях протекают реакции ионного обмена, проведём лабораторную работу:

Цель: Ознакомиться с условиями протекания таких реакций. (запись в тетрадь)

Опыт № 1. Получение BaSO 4. (вместо опыта возможно использование фрагмента урока из “виртуальной школы Кирилла и Мефодия” 9 класс урок № 6)

Учитель одновременно делает у доски.

Учитель комментирует: к раствору BaCl 2 приливаем раствор H 2 SO 4. Что наблюдаем?

Ученик: Выпал белый осадок.

Учитель: Запишем полное ионное уравнение, для этого записываем, какие ионы были в растворах взятых веществ и какие вещества образовались.

2H 1+ + SO 4 2- + Ba 2+ +2Cl 1- - > BaSO 4v + 2H 1+ +2Cl 1-

Это полное ионное уравнение.

Если сократить правую и левую часть уравнения на одинаковые ионы, то получим сокращенное ионное уравнение.

SO 4 2- + Ba 2+ -> BaSO 4v

Обсуждение:

Вопросы классу:

• Какие ионы содержались в растворе до реакции?
• Какие ионы оставались в растворе после реакции?
• В чем сущность данных реакций?

Беседа с классом: обговариваем, что сущность реакции состоит в том, что произошло связывание ионов Ba 2+ и SO 4 2- .

Это уравнение показывает сущность данной реакции.

Опыт №2. Получение углекислого газа.

Учитель комментирует: к раствору Na 2 CO 3 прильем раствор H 2 SO 4. (1 ученик записывает реакцию на доске)

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

Что наблюдаем?

Ученик: Выделение пузырьков газа.

Учитель записывает полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение.

2Na 1+ +CO 3 2- +2H 1+ +SO 4 2- - >2Na 1+ + SO 4 2- + H 2 O+ CO 2

CO 3 2- +2H 1+ -> H 2 O+ CO 2

Опыт №3. Образование H 2 O (малодиссоциирующего вещества).

Учитель комментирует: к раствору NaOH добавим 1-2 капли фенола фталеина, раствор окрасился в малиновый цвет, добавим H 2 SO 4. (1 ученик записывает реакцию на доске)

2 NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O

Что наблюдаем?

Ученик. Раствор обесцветился.

Учитель. Запишем полное ионное уравнение и сокращённое ионное уравнение на доске (1 ученик).

2Na 1+ +2OH 1- +2H 1+ + SO 4 2- ->2Na 1+ + SO 4 2- + 2H 2 O

2OH 1- +2H 1+ ->2H 2 O

Учитель: Ребята, мы провели реакции ионного обмена. Сделаем вывод: при каких условиях реакции ионного обмена идут до конца? (заполним предложенные таблицы)

Ученик: Реакции ионного обмена идут до конца, если в результате образуется осадок, выделяется газ, образуется малодиссоциирующее вещество, например вода.

Учитель: Вернёмся к нашей проблеме. Предложите способ распознания соли(NaCl) и соды (Na 2 CO 3).

Ученик: К этим веществам нужно добавить кислоту. В какой ёмкости будет наблюдаться выделение газ, там будет сода.

Закрепление материала:

Задание у доски: 1 Выбрать из данного списка реакции идущие до конца, (один ученик)

NaOH+ NaCl -> NaCl+ H 2 O

AgNO 3 + NaCl ->NaNO 3 +AgCl

CuCl 2 +2NaOH ->Cu(OH) 2 +2NaCl

KNO 3 +LiCl ->KCl+LiNO 3

Дано:

Полное ионное уравнение.

Fe 3+ +3Cl - +3Na + +3OH - = Fe(OH) 3 +3Na + +3Cl -

Напишите соответственно ему молекулярное и сокращенное ионное уравнение.

Учитель. Подведём итог нашему уроку: С какими реакциями мы познакомились на уроке?

Ученик. Мы познакомились с реакциями ионного обмена.

Учитель . При каких условиях возможно протекание данных реакций до конца.

Ученик. Реакции ионного обмена идут до конца, если выпадает осадок, выделяется газ, образуется малодиссоциирующее вещество.

Учитель. Задание на дом: §37 упр. 4, 5.

Литература.

1. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: Дрофа, 1999.
2. “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” Уроки химии 8-9 класс, 2004.