Реакции обмена

7. О том, как подобрать продукты в химической реакции. Для составления формул продуктов реакции определите сначала вещества каких классов вступают в реакцию, а затем действуйте по принципам изложенным ниже 1. КИСЛОТА ОСНОВАНИЕ СОЛЬ ВОДА 2. КИСЛОТА ОСНОВНОЙ ОКСИД СОЛЬ ВОДА Эти два типа очень похожи, поэтому, их можно объединить в один.

Основные оксиды и основания образуют металлы. Как металл отличить от неметалла Для того, чтобы отличить МЕТАЛЛ от НЕМЕТАЛЛА посмотрите в таблицу Менделеева. Металлы располагаются в левой нижней части таблицы от диагонали, проходящей через атомы В Si As Te At внизу от лесенки , а также сверху справа от этой диагонали в побочных подгруппах вверху от лесенки в побочных подгруппах Неметаллы в главных подгруппах

Металлы в побочных подгруппах например H, B, Si, C, N, P, O и др. например V , Cr , Mn , Fe и др. Периоды Группы элементовIVVVIVIIVIII1HHe2LiBeBCNOFNe3Na MgAlSiPSClAr4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeA sSeBrKr5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeI Xe6CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTIPbBiPoAtRn7F rRaAcDbJIRfBhHnMt Все металлы внизу слева от лесенки Пример 1 H2SO4 AlOH3 1

В правой части схемы запишите рядом металл исходного основания Al и кислотный остаток исходной кислоты SO4 , и там же напишите формулу воды H2O кислота основание соль вода H2SO4 AlOH3 Al SO4 H2O 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам кислота основание III II вода H2SO4 AlOH3 Al2SO43 H2O сольПример 2 HNO3

BaO 1 В правой части схемы запишите рядом металл исходного основного оксида Ва и кислотный остаток исходной кислоты NO3 , и там же напишите кислота основной оксид соль вода HNO3 BaO BaNO3 H2O формулу воды H2O 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам кислота основной оксид II I вода HNO3 BaO BaNO32 H2O соль 3. КИСЛОТА МЕТАЛЛ СОЛЬ H2 В этом случае тоже образуется соль, но вместо воды получается

ВОДОРОД - летучее вещество газ , поэтому, справа от молекулы водорода записывают стрелку вверх Н2 . Пример 1 HСl Zn 1 В правой части схемы запишите рядом исходный металл Zn и кислотный остаток исходной кислоты Cl , и там же напишите формулу водорода H2 кислота металл соль водород HCl Zn ZnCl H2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам кислота металл II I водород HCl Zn ZnCl2 H2 соль

Пример 2 Mg H3PO1 В правой части схемы запишите рядом исходный металл Mg и кислотный остаток исходной кислоты PO4 , и там же напишите формулу водорода H2 кислота металл соль водород H3PO4 Mg Mg PO4 H2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам кислота металл II III водород H3PO4 Mg Mg3PO42 H2 сольВНИМАНИЕ Железо, реагируя с растворами кислот кроме азотной кислоты

HNO3 всегда образует соли с валентностью II, например II II FeCl2 или FeSO4. СОЛЬ МЕТАЛЛ ДРУГАЯ СОЛЬ ДРУГОЙ МЕТАЛЛ В этом случае другая соль образуется из исходного металла и кислотного остатка исходной соли. При этом образующийся металл выпадает в осадок , так как, металлы в воде нерастворяются. Пример 1 AgNO3 Zn 1 В правой части схемы запишите рядом исходный металл

Zn и кислотный остаток исходной соли NO3 , и там же напишите формулу металла из исходной соли Ag . cоль металл соль металл AgNO3 Zn ZnNO3 Ag 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам. cоль металл II I металл AgNO3 Zn ZnNO32 Ag соль 20 Пример 2 CuCl2 Fe 1 В правой части схемы запишите рядом исходный металл Fe и кислотный остаток исходной соли Cl , и там же напишите формулу металла из исходной соли

Сu . соль металл соль металл CuCl2 Fe FeCl Сu 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам соль металл II I металл CuCl2 Fe FeCl2 Сu сольВНИМАНИЕ Железо, реагируя с растворами солей всегда образует новые соли с валентностью II, например II II FeCL2 или FeSO5. СОЛЬ СОЛЬ ДРУГАЯ СОЛЬ ДРУГАЯ СОЛЬ В этом случае две новых соли образуются в результате обмена составными частями исходных

солей. Пример 1 BaCl2 Fe2SO1 В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - двух солей, поменяв местами в исходных солях металлы. соль соль соль соль BaCl2 Fe2SO43 FeCl BaSO2 Составьте формулы образующихся солей по валентности по правилам. Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных солях. II III III I II II BaCl2 Fe2SO43 FeCl3 BaSO4 соль соль соль сольПример 2

K2CO3 CaNO1 В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - двух солей, поменяв местами в исходных солях металлы. соль соль соль соль K2CO3 CaNO32 CaCO3 KNO32 Составьте формулы образующихся солей по валентности по правилам. Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных солях. I II II II I I K2CO3 CaNO32 CaCO3 KNO3 соль соль соль соль 6.

СОЛЬ ОСНОВАНИЕ СОЛЬ ОСНОВАНИЕ В этом случае другая соль и другое основание образуются в результате обмена составными частями исходных соли и основания. Пример 1 NaOH MgSO1 В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - соли и основания, поменяв местами в исходных веществах металлы. основание соль основание соль NaOH MgSO4 MgOH NaSO42 Составьте формулы образующихся веществ по валентности по правилам.

Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных веществах. I NaOH MgSO4 MgOH2 Na2SO4 основание соль основание соль Пример 2 BaOH2 CuNO1 В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - соли и основания, поменяв местами в исходных веществах металлы. основание соль основание соль BaOH2 CuNO32 CuOH BaNO2 Составьте формулы образующихся веществ по валентности по правилам.

Валентности металлов в продуктах реакции такие же как в исходных веществах. II II II II BaOH2 Cu NO32 CuOH2 BaNO32 основание соль основание соль 7. ОСНОВАНИЕ КИСЛОТНЫЙ ОКСИД СОЛЬ ВОДА В этом случае соль образуется в результате обмена кислотно-основной реакции. Чтобы составить формулу соли, необходимо понимать какая кислота соответствует кислотному оксиду. Кислотными называют оксиды, которым соответствуют кислородсодержащие кислоты.

Чтобы определить, какой оксид характерен для той или иной кислоты необходимо путем вычитания удалить из формулы кислоты воду, чтобы удалить все атомы водорода Кислотный оксид серной кислотыКислотный оксид угольной кислотыКислотный оксид сернистой кислотыКислотный оксид кремниевой кислоты H2SO4 H2O SO3 H2CO3 H2O CO2 H2SO3 H2O SO2 H2SiO3 H2O SiO2 Если в 1 молекуле кислоты нечтное число атомов водорода

HNO3 или H3PO4, то, необходимо домножить число атомов в молекуле кислоты и молекуле воды на такие числа, чтобы результаты произведений числа атомов водорода стали равными Кислотный оксид азотной кислотыКислотный оксид фосфорной кислоты 2 HNO3 H2O N2O5 2 H3PO4 3 H2O P2O5 Пример 1 BaOH2 SO3 22 1 В правой части схемы запишите составные части соли металл из исходного основания

Ba и кислотный остаток SO4 той кислоты H2SO4 , которой соответствует исходный кислотный оксид SO3 . Там же запишите формулу воды Н2О . кислотный основание оксид соль вода BaOH2 SO3 BaSO4 H2O H2 SO4 H2 O SO3 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам. Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном основании. II II II BaOH2 SO3 BaSO4 H2O основание кислотный соль вода оксид

Пример 2 KOH CO2 1 В правой части схемы запишите составные части соли металл из исходного основания Ba и кислотный остаток SO4 той кислоты H2SO4 , которой соответствует исходный кислотный оксид SO3 . Там же запишите формулу воды Н2О . кислотный основание оксид соль вода KOH CO2 KCO3 H2O H2 CO3 H2 O CO2 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам. Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном основании.

I I II KOH CO2 K2CO3 H2O основание кислотный соль вода оксид 8. ОСНОВНОЙ ОКСИД КИСЛОТНЫЙ ОКСИД СОЛЬ Этот случай очень напоминает предыдущий. Формула соли определяется аналогичным образом. Пример 1 Na2O P2O5 s 1 В правой части схемы запишите составные части соли металл из исходного основного оксида Na и кислотный остаток PO4 той кислоты H3PO4 , которой соответствует исходный кислотный оксид

P2O5 . основной кислотный оксид оксид соль Na2O P2O5 NaPO4 2 H3 РO4 3 H2 O Р2O5 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам. Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном основном оксиде. I I Na2O P2O5 Na3PO4 основной кислотный соль оксид оксид Пример 2 SO2 CaO СaSO3 23 1 В правой части схемы запишите составные части соли металл из исходного основного

оксида Ca и кислотный остаток SO3 той кислоты H2SO3 , которой соответствует исходный кислотный оксид SO2 . основной кислотный оксид оксид соль CaO SO2 CaSO3 H2 SO3 H2 O SO2 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам. Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходном основном оксиде. II II CaO SO2 CaSO3 основной кислотный соль оксид оксид 9.

СОЛЬ КИСЛОТА СОЛЬ КИСЛОТА В этом случае другая соль и другая кислота образуются в результате обмена составными частями исходных соли и кислоты. Пример 1 Na2S HCl 1 В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - соли и кислоты, поменяв местами в исходных веществах металл и водород. кислота соль соль кислота HCl Na2S NaCl H2S2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам.

Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходной соли. Формулу кислоты запишите по смыслу. I I I HCl Na2S NaCl H2S кислота соль соль кислота Пример 2 CaCl2 H3PO4 1 В правой части схемы запишите рядом составные части продуктов - соли и кислоты, поменяв местами в исходных веществах металл и водород. кислота соль соль кислота

H3PO4 CaCl2 CaPO4 HCl 2 Составьте формулу образующейся соли по валентности по правилам. Валентность металла в полученной соли такая же, как в исходной соли. Формулу кислоты запишите по смыслу. II II III H3PO4 CaCl2 Ca3PO44 HCl кислота соль соль кислота ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ Если в результате реакций этого типа получаются угольная

H2CO3 или сернистая H2SO3 кислоты, то их молекулы НЕ ЗАПИСЫВАЮТ, а записывают формулу соответствующего кислотного оксида и формулу воды, потому что, угольная и сернистая кислоты имеют непрочные молекулы разлагающиеся при образовании 24 K2CO3 HNO3 KNO3 CO2 H2O их записывают вместо молекул H2CO3 CaSO3 HCl CaCl2 SO2 H2O их записывают вместо молекул

H2SO3 25 8. Когда реакция между веществами в растворе возможна, а когда нет Посмотрите внимательно на признаки, по которым определяют, реагируют вещества в растворе или нет. Ниже каждый случай рассмотрен на примерах тех реакций, которые возможны и тех реакций, которые невозможны. Во всех случаях подразумевается самопроизвольное без нагревания протекание реакций в растворе. Тип 1. Реакция КИСЛОТА ОСНОВАНИЕ СОЛЬ ВОДА Условие, при котором реакция идтКислота или основание растворимо

или малорастворимо сильный электролит . Примеры возможных реакций 1 H2SO4 CuOH2 CuSO4 2 H2O растворима нерастворимо 2 H2SiO3 2 KOH K2SiO3 2 H2O нерастворима растворимо Реакция между кислотой и основанием не пойдт, если ОБА исходных вещества нерастворимы Примеры невозможных реакций 1 H2SiO3 CuOH2 X CuSiO3 H2O нерастворима нерастворимо

Тип 2. Реакция КИСЛОТА ОСНОВНОЙ ОКСИД СОЛЬ ВОДА Условие, при котором реакция идт Кислота растворима. Примеры возможных реакций CuO 2 HNO3 CuNO32 H2O растворима Fe2O3 6 HCl 2 FeCl3 3 H2O растворима Реакция между кислотой и основным оксидом не пойдт, если исходная кислота нерастворима Пример невозможной реакций MgO H2SiO3 X нерастворима 26

Тип 3. Реакция КИСЛОТА МЕТАЛЛ СОЛЬ H2 Условия, при которых реакция идтКислота растворима Металл стоит левее водорода в ряду напряжений Примечание только для разбавленных кислот кроме азотной Ряд активностей металлов в водных растворах стандартных электродных потенциалов , ряд напряжений . Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au Реагируют с растворами кислот

Не реагируют с растворами кислот Примеры возможных реакций Zn 2 HCl ZnCl2 H2 стоит левее растворима водорода в ряду напряжений Fe H2SO4 FeSO4 H2 стоит левее растворима водорода в ряду напряжений Реакция между кислотой и металлом не пойдт, если не выполняется хотя бы одно из условий Примеры невозможных реакций Mg H2SiO3 X нерастворима

Cu HCl X стоит правее водорода в ряду напряжений Тип 4. Реакция СОЛЬ МЕТАЛЛ СОЛЬ МЕТАЛЛ Условия, при которых реакция идт Соль растворима Металл стоит левее металла, входящего в состав соли в ряду напряжений металлов см. стр. 1 27 Ряд активностей металлов в водных растворах стандартных электродных потенциалов , ряд напряжений . LiRb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn

Pb Н Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt AuРеагируют с растворами солей с побочным эффектом т.е. реагируют с водой с образованием щелочей Могут реагировать с растворами солей, а могут и не реагировать, в зависимости от взаимного расположения металлов. Примеры возможных реакций Zn CuCl2 ZnCl2 Cu стоит левее Cu растворима в ряду напряжений Fe 2 AgNO3 FeNO32 2 Ag стоит левее Ag растворима в ряду напряжений

Реакция между солью и металлом не пойдт, если не выполняется хотя бы одно из условий Примеры невозможных реакций Zn CuS X нерастворима Cu FeCl2 X стоит правее Fe в ряду напряжений Тип 5. Реакция СОЛЬ СОЛЬ СОЛЬ СОЛЬУсловия, при которых реакция идтОбе исходных соли растворимы или малорастворимы сильные электролиты Хотя бы один из продуктов нерастворимая или малорастворимая соль слабые электролиты

Примеры возможных реакций CuCl2 K2S CuS 2 KCl обе исходных соли растворимы нерастворима растворима BaNO32 Na2SO4 BaSO4 2 NaNO3 обе исходных соли растворимы нерастворима растворима СaSO4 BaCl2 BaSO4 CaCl2 малорастворима растворима нерастворима растворима Реакция между двумя солями не пойдт, если не выполняется хотя бы одно из условий 28 Примеры невозможных реакций MgCl2 CaCO3 X растворима нерастворима 2

NaNO3 BaCl2 X 2 NaCl BaNO32 растворима растворима Тип 6. Реакция СОЛЬ ОСНОВАНИЕ СОЛЬ ОСНОВАНИЕ Условия, при которых реакция идтОба исходных вещества растворимы или малорастворимы сильные электролиты Хотя бы один из продуктов нерастворимое или малорастворимое вещество слабый электролит Примеры возможных реакций FeNO32 2 KOH 2 KNO3 FeOH2 растворима растворимо растворима нерастворимо

ZnSO4 2 NaOH 2 NaNO3 ZnOH2 растворима растворимо растворима нерастворимо CaOH2 2 MgSO4 2 CaSO4 MgOH2 малорастворимо растворима малорастворима нерастворимо Реакция между солью и основанием не пойдт, если не выполняется хотя бы одно из условий Примеры невозможных реакций NaOH AgCl X растворимо нерастворима FeOH2 MgCl2 X нерастворимо растворима KNO3 BaOH2 X

NaOH BaNO32 растворимо растворима Тип 7. Реакция ОСНОВАНИЕ КИСЛОТНЫЙ ОКСИД СОЛЬ ВОДА ЩЛОЧЬУсловие, при котором реакция идтИсходное основание растворимо или малорастворимо сильный электролит Примеры возможных реакций SO3 2 KOH K2SO4 H2O растворимо 29 или с образованием кислой соли SO3 KOH KHSO4 растворимо 3 CaOH2 P2O5 Ca3PO42 3 H2O малорастворимо или с образованием кислых солей

CaOH2 P2O5 H2O CaH2PO42 2 CaOH2 P2O5 2 CaHPO4 H2O Реакция между основанием и кислотным оксидом не пойдт, если не выполняется хотя бы одно из условий Примеры невозможных реакций FeOH3 CO2 X нерастворимо SO2 CuOH2 X нерастворимо Тип 8. Реакция CОЛЬ КИСЛОТА СОЛЬ КИСЛОТА Условия, при которых реакция идтИсходная кислота растворима Один из продуктов cлабый электролит. Чтобы определить осуществима такая реакция или нет, необходимо

проверить следующие убывающие по значимости условия. Каждое следующее условие проверяют при выполнении предыдущего Условие 1 Исходная кислота растворима, а хотя бы один из продуктов - слабый электролит Примеры возможных реакций Na2S 2 HCl 2 NaCl H2S растворима слабый электролит 3 CaCl2 2 H3PO4 Ca3PO42 6 HCl растворима слабый электролит

Примеры невозможных реакций H2SiO3 CaCl2 X нерастворима KNO3 H3PO4 X K3PO4 HNO3 сильные электролиты Исключением считаются две реакции получения HCl и HNO3 из их солей действием серной кислоты концентрированной KNO3 H2SO4 конц. KHSO4 HNO3 NaCl H2SO4 конц. NaHSO4 HCl 30 Условие 2 Если хотя бы один из продуктов - слабый электролит, посмотри дополнительно ряд вытеснения.

Реакции невозможны в случаях а Когда исходная кислота, стоит в ряду вытеснения ПРАВЕЕ кислоты, которой образована исходная соль Ряд вытеснения летучести кислот. HNO3 H2 SO4 HCl H2 SO3 H2 CO3 H2 S H2 SiO3 H3 PO4 В этом направлении каждая последующая кислота вытесняет предыдущую из ее солей. MgSO4 CO2 H2O X MgCO3 H2SO4 соль кислоты H2SO4 H2CO3 , стоит правее

H2SO4 слабый электролит ZnSO4 SO2 H2O X ZnSO3 H2SO4 соль кислоты H2SO4 H2SO3 , стоит правее H2SO4 слабый электролит Исключения 1. Сероводородная кислота реагирует с солями кислот, стоящих ЛЕВЕЕ в ряду вытеснения, только в случае, если соли образованы металлами Сu , Pb , Hg , так как, сульфиды этих металлов не реагируют с растворами кислот

СuSO4 H2S CuS H2SO4 PbNO32 H2S PbS 2 HNO3 HgCl2 H2S HgS 2 HCl Если металл другой, то реакция не пойдт, так как сульфиды других металлов реагируют с растворами кислот, например ZnSO4 H2S X ZnS H2SO4 реагируют между собой, поэтому, осадок ZnS не выпадает 2. Cоляная кислота вытесняет серную кислоту только из сульфата серебра Ag2SO4 2 HCl 2 AgCl H2SO4 малорастворима нерастворима слабый электролит 3.

Фосфорная кислота вытесняет серную кислоту из растворимых и малорастворимых солей 3 MgSO4 2 H3PO4 Mg3PO42 3 H2SO4 растворима нерастворима 3 CaSO4 2 H3PO4 Ca3PO42 3 H2SO4 малорастворима нерастворима слабый электролит б Фосфорная кислота вытесняется азотной HNO3 и соляной HCl кислотами из солей, так как образующаяся фосфорная кислота - слабый электролит

Na3PO4 3 HNO3 H3PO4 3 NaNO3 cлабый электролит K3PO4 3 HCl H3PO4 3 NaCl cлабый электролит 31 Тип 9. Реакция ОСНОВНОЙ ОКСИД КИСЛОТНЫЙ ОКСИД СОЛЬ Условия, при которых реакция идт реакция осуществляется при умеренном нагревании. t 3 Na2O P2O5 2 Na3PO4 t SO2 CaO СaSO3