Условие задачи
Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций между растворами: а) серной кислоты и хлорида бария; б) гидроксида калия и фосфорной кислоты; в) карбоната натрия и нитрата свинца(ii).
Решение
Ниже приведён подробный расчёт реакций с использованием правил неорганической химии, в частности принципов реакций обмена (двойного замещения) в водных растворах. При этом составляются молекулярные уравнения, затем полные и ионные уравнения, после чего, путём исключения ион–зрителей, получают чистые (нетто) ионные уравнения.
─────────────────────────────
а) Реакция серной кислоты и хлорида бария
1. Молекулярное уравнение
В реакционной смеси H₂SO₄ (серная кислота, aq) взаимодействует с BaCl₂ (хлорид бария, aq) с образованием нерастворимого в воде BaSO₄ (сульфат бария, s) и растворимого HCl (хлороводород, aq).
Уравнение реакции с учётом коэффициентов:
H₂SO₄ (aq) + BaCl₂ (aq) → BaSO₄ (s) + 2 HCl (aq)
2. Полное ионное уравнение
– H₂SO₄ – сильная кислота, но в отличие от других сильных кислот иногда принято оставлять её в недиссоциированном виде; однако для удобства составления полных ионных уравнений можно представить её как диссоциированную на 2 H⁺ и SO₄²⁻.
– BaCl₂ полностью диссоциирует: BaCl₂ (aq) → Ba²⁺ (aq) + 2 Cl⁻ (aq)
– HCl полностью диссоциирует: HCl (aq) → H⁺ (aq) + Cl⁻ (aq)
Записываем:
2 H⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) + Ba²⁺ (aq) + 2 Cl⁻ (aq) → BaSO₄ (s) + 2 H⁺ (aq) + 2 Cl⁻ (aq)
3. Итоговое (нетто) ионное уравнение
Отбрасываем ионы-спектаторы (H⁺ и Cl⁻), которые присутствуют с обеих сторон уравнения:
Ba²⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) → BaSO₄ (s)
─────────────────────────────
б) Реакция гидроксида калия и фосфорной кислоты
1. Молекулярное уравнение
Гидроксид калия KOH (aq) реагирует с фосфорной кислотой H₃PO₄ (aq), протонируясь, с образованием соли – фосфата калия – и воды. Коэффициенты подбираются с учётом того, что H₃PO₄ – триосновная кислота:
H₃PO₄ (aq) + 3 KOH (aq) → K₃PO₄ (aq) + 3 H₂O (l)
2. Полное ионное уравнение
При этом KOH и K₃PO₄ являются сильными электролитами и полностью диссоциируют:
– KOH: KOH (aq) → K⁺ (aq) + OH⁻ (aq)
– K₃PO₄: K₃PO₄ (aq) → 3 K⁺ (aq) + PO₄³⁻ (aq)
Фосфорную кислоту H₃PO₄ принято оставлять в недиссоциированном виде, так как она слабая.
Записываем:
H₃PO₄ (aq) + 3 K⁺ (aq) + 3 OH⁻ (aq) → 3 K⁺ (aq) + PO₄³⁻ (aq) + 3 H₂O (l)
3. Итоговое (нетто) ионное уравнение
Ионы калия K⁺ – спектаторы, их можно исключить:
H₃PO₄ (aq) + 3 OH⁻ (aq) → PO₄³⁻ (aq) + 3 H₂O (l)
─────────────────────────────
в) Реакция карбоната натрия и нитрата свинца(II)
1. Молекулярное уравнение
При смешивании Na₂CO₃ (карбонат натрия, aq) и Pb(NO₃)₂ (нитрат свинца(II), aq) происходит обмен и образуется нерастворимый осадок – карбонат свинца (PbCO₃, s) – и растворимый нитрат натрия:
Na₂CO₃ (aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) → PbCO₃ (s) + 2 NaNO₃ (aq)
2. Полное ионное уравнение
– Na₂CO₃ диссоциирует: Na₂CO₃ (aq) → 2 Na⁺ (aq) + CO₃²⁻ (aq)
– Pb(NO₃)₂ диссоциирует: Pb(NO₃)₂ (aq) → Pb²⁺ (aq) + 2 NO₃⁻ (aq)
– NaNO₃ диссоциирует: NaNO₃ (aq) → Na⁺ (aq) + NO₃⁻ (aq)
Записываем:
2 Na⁺ (aq) + CO₃²⁻ (aq) + Pb²⁺ (aq) + 2 NO₃⁻ (aq) → PbCO₃ (s) + 2 Na⁺ (aq) + 2 NO₃⁻ (aq)
3. Итоговое (нетто) ионное уравнение
Ионы-спектаторы – Na⁺ и NO₃⁻ – исключаются:
Pb²⁺ (aq) + CO₃²⁻ (aq) → PbCO₃ (s)
─────────────────────────────
Таким образом, окончательные уравнения реакции следующие:
а)
• Молекулярное уравнение:
H₂SO₄ (aq) + BaCl₂ (aq) → BaSO₄ (s) + 2 HCl (aq)
• Нетто-ионы:
Ba²⁺ (aq) + SO₄²⁻ (aq) → BaSO₄ (s)
б)
• Молекулярное уравнение:
H₃PO₄ (aq) + 3 KOH (aq) → K₃PO₄ (aq) + 3 H₂O (l)
• Нетто-ионы:
H₃PO₄ (aq) + 3 OH⁻ (aq) → PO₄³⁻ (aq) + 3 H₂O (l)
в)
• Молекулярное уравнение:
Na₂CO₃ (aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) → PbCO₃ (s) + 2 NaNO₃ (aq)
• Нетто-ионы:
Pb²⁺ (aq) + CO₃²⁻ (aq) → PbCO₃ (s)
Эти уравнения отражают сущность протекающих реакций обмена в водных растворах с образованием нерастворимых осадков и нейтрализацией кислот основаниями.