Сокращённые ионные уравнения
Сокращённое ионное уравнение показывает, какие ионы или молекулы действительно изменяются в реакции в растворе. Чтобы его составить, сначала записывают молекулярное и полное ионное уравнение, а затем исключают одинаковые ионы, присутствующие слева и справа, — ионы-наблюдатели.
Что такое сокращённое ионное уравнение
Сокращённое ионное уравнение — это уравнение реакции в растворе, из которого удалены ионы-наблюдатели. В нём остаются только частицы, участвующие в образовании осадка, газа, слабого электролита или другого продукта реакции.
В растворах сильные растворимые электролиты записывают в виде ионов. Осадки, газы, вода и слабые электролиты не расписывают на ионы: они существуют преимущественно как отдельные частицы или молекулы. Поэтому перед составлением уравнения важно знать правила растворимости веществ, а также различать сильные и слабые электролиты.
Обменная реакция между электролитами обычно протекает до конца, если среди продуктов образуется осадок, газ или слабый электролит, чаще всего вода. Именно появление такого продукта позволяет записать содержательное сокращённое ионное уравнение.
- Записать формулы реагентов и продуктов и расставить коэффициенты.
- Определить растворимые сильные электролиты и заменить их формулы на ионы.
- Оставить осадки, газы, воду и слабые электролиты в молекулярном виде.
- Сократить одинаковые ионы слева и справа.
- Проверить число атомов и суммарный заряд обеих частей.
Как исключать ионы-наблюдатели
Ион-наблюдатель не меняется в ходе реакции: он имеет одинаковую формулу и коэффициент в левой и правой частях полного ионного уравнения. При сокращении удаляют только одинаковые частицы. Нельзя сокращать ионы, которые отличаются зарядом, индексом или коэффициентом.
| Вещество в растворе | Как записывать в полном ионном уравнении | Пример |
|---|---|---|
| Растворимая соль — сильный электролит | На ионы | \(\mathrm{NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-}\) |
| Сильная кислота или щёлочь | На ионы | \(\mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-}\) |
| Осадок | Формулой вещества | \(\mathrm{AgCl}\) |
| Газ | Формулой вещества | \(\mathrm{CO_2}\) |
| Вода | Молекулой | \(\mathrm{H_2O}\) |
| Слабый электролит | Молекулой | \(\mathrm{CH_3COOH}\) |
После сокращения мысленно восстановите удалённые ионы. Если они находятся по обе стороны в одинаковом количестве, сокращение выполнено правильно. Затем отдельно проверьте баланс атомов и зарядов.
Какая частица не расписывается на ионы в реакции \(\mathrm{BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl}\)?
Разобранный пример: образование осадка
Составим сокращённое ионное уравнение реакции между растворами нитрата серебра и хлорида натрия. По правилам растворимости хлорид серебра нерастворим, поэтому появляется осадок.
Сокращённое ионное уравнение: \(\mathrm{Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow}\). Оно показывает суть реакции: ионы серебра и хлора соединяются в малорастворимый хлорид серебра.
Типовые реакции и контроль результата
В реакциях нейтрализации сокращённое уравнение часто одинаково для разных веществ: кислота и щёлочь образуют воду. В реакциях с карбонатами кислота вытесняет углекислый газ. Для более сложных процессов сначала определяют фактический продукт, затем выбирают частицы, которые нужно оставить.
В корректном уравнении совпадают числа атомов каждого элемента и суммарные электрические заряды слева и справа. Коэффициенты должны быть наименьшими целыми числами.
Например, в уравнении \(\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4}\) слева суммарный заряд равен \(+2-2=0\), справа заряд нейтрален. В уравнении нейтрализации слева заряд \(+1-1=0\), а молекула воды также нейтральна.
1. Расписывать на ионы осадок, газ или воду. Это меняет смысл реакции. 2. Сокращать частицы, которые не совпадают полностью: например, \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) нельзя сокращать с \(\mathrm{SO_3^{2-}}\). 3. Забывать коэффициенты: \(\mathrm{CaCl_2}\) даёт два иона \(\mathrm{Cl^-}\). 4. Записывать заряд атома вместо заряда иона или нарушать баланс зарядов. 5. Считать, что любое смешивание растворов приводит к реакции: нужен осадок, газ или слабый электролит.
Сокращают только одинаковые ионы по обе стороны. Осадок отмечают стрелкой вниз \(\downarrow\), газ — стрелкой вверх \(\uparrow\).
Алгоритм перед экзаменом
- Нашёл ли я продукт реакции и расставил ли коэффициенты?
- Какие вещества растворимы, а какие образуют осадок?
- Какие растворимые вещества являются сильными электролитами?
- Не расписал ли я на ионы осадок, газ, воду или слабый электролит?
- Удалил ли я все ионы-наблюдатели, не изменив коэффициенты?
- Совпадают ли атомы и заряды?
Быстрая проверка
Главное
- Сокращённое ионное уравнение получают из полного ионного удалением одинаковых ионов-наблюдателей.
- Растворимые сильные электролиты записывают ионами; осадки, газы, воду и слабые электролиты — формулами веществ.
- Реакция обмена в растворе идёт до конца при образовании осадка, газа или слабого электролита.
- После сокращения обязательно проверяют атомы, коэффициенты и суммарные заряды.
- Типовые результаты: \(\mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O}\) и \(\mathrm{Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow}\) .