Использование таблицы растворимости
Таблица растворимости показывает, какие вещества растворяются в воде, а какие образуют малорастворимый осадок. С её помощью можно определить возможность реакции ионного обмена, записать сокращённое ионное уравнение и предсказать появление осадка.
Что показывает таблица растворимости
В школьной таблице растворимости на пересечении строки катиона и столбца аниона указано состояние вещества в воде. Обычно используются обозначения: «Р» — растворимое вещество, «М» — малорастворимое, «Н» — практически нерастворимое, «—» — вещество не существует или разлагается водой. Иногда вместо букв используют слова или условные знаки.
Растворимость — способность вещества растворяться в воде с образованием однородного раствора. Растворимые электролиты распадаются на ионы; малорастворимые вещества находятся в растворе в очень малой концентрации и обычно записываются как осадок.
При решении задач важно определить не только растворимость исходных веществ, но и растворимость продуктов реакции. Если среди продуктов образуется малорастворимое вещество, оно выпадает в осадок и становится движущей силой реакции ионного обмена. Подробнее о роли осадка и других факторов см. в движущих силах реакций ионного обмена.
| Ионы или класс веществ | Общее правило растворимости | Важные исключения |
|---|---|---|
| Соли щелочных металлов и аммония | Растворимы | Исключений практически нет |
| Нитраты \(\mathrm{NO_3^-}\) | Растворимы | Нет типичных школьных исключений |
| Хлориды, бромиды, иодиды | Обычно растворимы | \(\mathrm{Ag^+}\), \(\mathrm{Pb^{2+}}\), \(\mathrm{Hg_2^{2+}}\) образуют малорастворимые соли |
| Сульфаты \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) | Обычно растворимы | Соли \(\mathrm{Ba^{2+}}\), \(\mathrm{Pb^{2+}}\) нерастворимы; \(\mathrm{CaSO_4}\) малорастворим |
| Карбонаты, фосфаты, сульфиты | Обычно нерастворимы | Растворимы соли щелочных металлов и аммония |
| Гидроксиды | Обычно нерастворимы | Растворимы гидроксиды щелочных металлов; \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) растворим, \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) малорастворим |
| Сульфиды | Часто нерастворимы | Растворимы или гидролизуются соединения щелочных металлов и аммония |
Всегда растворимы нитраты, соли щелочных металлов и аммония. Большинство карбонатов, фосфатов и гидроксидов нерастворимы. Для галогенидов и сульфатов обязательно проверяйте исключения.
Как определить, будет ли осадок
Сначала запишите формулы растворимых исходных веществ и определите их ионы. Затем обменяйте катионы и анионы местами, составьте формулы возможных продуктов и проверьте каждый продукт по таблице растворимости. Если один из продуктов нерастворим или малорастворим, его обозначают стрелкой вниз: \(\downarrow\).
В ионном обмене взаимодействуют не «молекулы целиком», а ионы раствора. Поэтому после составления молекулярного уравнения его проверяют через коэффициенты в ионных уравнениях. Растворимые сильные электролиты записывают в виде ионов, а осадок, газ, воду и слабые электролиты — в молекулярном виде.
Если при смешивании растворов возможных электролитов образуется малорастворимое вещество, реакцию считают идущей до конца, а это вещество записывают с обозначением \(\downarrow\). Сокращённое ионное уравнение содержит только частицы, которые непосредственно образуют осадок.
Какая пара растворов при смешивании образует осадок?
Алгоритм решения задач
- Запишите формулы исходных веществ, учитывая заряды ионов.
- Определите тип реакции: чаще всего это реакция обмена.
- Поменяйте местами катионы и анионы и составьте формулы продуктов.
- Расставьте коэффициенты, чтобы уравнять число атомов.
- Проверьте растворимость продуктов по таблице.
- Если есть осадок, газ или вода, запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения.
- Проверьте сохранение атомов и суммарного электрического заряда.
Определим, образуется ли осадок при смешивании растворов хлорида бария и сульфата натрия.
Ответ: осадок образуется. Его состав — сульфат бария, белое малорастворимое вещество. Наблюдение осадка позволяет обнаружить ионы бария или сульфат-ионы в качественном анализе.
Особые случаи и качественный анализ
Не всякое смешивание растворов приводит к реакции. Если все возможные продукты растворимы и не образуются газ, вода или слабый электролит, реакция обмена в растворе фактически не идёт. Например, при смешивании растворов нитрата калия и хлорида натрия возможные продукты также растворимы, поэтому сокращённого ионного уравнения нет.
В качественном анализе осадок используют как признак присутствия определённого иона. Например, добавление раствора нитрата серебра к раствору, содержащему хлорид-ионы, даёт белый осадок хлорида серебра. Для сульфат-ионов характерен белый осадок сульфата бария. Выбор реагента и последовательность осаждения рассматриваются на странице селективное осаждение.
Осадок может растворяться при добавлении другого реагента. Например, карбонаты реагируют с кислотами с выделением углекислого газа. Поэтому при анализе нужно учитывать не только таблицу растворимости, но и эффект общего иона, кислотно-основные свойства и возможность образования комплексных частиц.
1. Не ставьте стрелку вниз у любого вещества, которое является продуктом: сначала проверьте его растворимость. 2. Не разлагайте на ионы осадок, воду, газ и слабый электролит. 3. Не забывайте индексы, определяемые зарядами ионов: \(\mathrm{Al^{3+}}\) и \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) дают \(\mathrm{Al_2(SO_4)_3}\). 4. Не путайте растворимость исходных веществ и продуктов. 5. После сокращения ионов проверьте заряд: слева и справа он должен совпадать.
При поиске осадка сначала проверяйте наиболее «подозрительные» пары: \(\mathrm{Ag^+}\) с галогенидами, \(\mathrm{Ba^{2+}}\) с сульфатом, а также большинство катионов с карбонатами, фосфатами и гидроксид-ионами.
Связь с электролитической диссоциацией
Чтобы правильно читать ионные уравнения, нужно понимать различие между растворимыми и нерастворимыми электролитами. Растворимая соль в воде диссоциирует, например: \(\mathrm{BaCl_2 \rightarrow Ba^{2+}+2Cl^-}\). При образовании осадка ионы соединяются в кристаллическую решётку: \(\mathrm{Ba^{2+}+SO_4^{2-}\rightarrow BaSO_4\downarrow}\). Это не означает полного исчезновения вещества вообще: оно переходит из раствора в твёрдую фазу.
Итоговая проверка
Главное
- Таблица растворимости помогает определить, образуется ли осадок при реакции в растворе.
- Для проверки нужно составить продукты обмена и найти среди них нерастворимое или малорастворимое вещество.
- Растворимые сильные электролиты в ионных уравнениях записывают ионами, осадок — молекулой со знаком \(\downarrow\).
- Сокращённое ионное уравнение получают удалением ионов-наблюдателей.
- Если все продукты растворимы и не образуются газ, вода или слабый электролит, реакции обмена в растворе нет.