Растворы какой пары солей реагируют между собой?

Хлорид бария и сульфат натрия

Хлорид натрия и нитрат калия

Хлорид калия и нитрат натрия

Сульфат натрия и хлорид калия

Какой реакции соответствует сокращённое ионное уравнение \mathrmFe^3+ + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow?

Хлорида железа(III) с гидроксидом натрия

Железа с гидроксидом натрия

Оксида железа(III) с водой

Гидроксида железа(III) с соляной кислотой

Какая из солей — кислая?

Гидрокарбонат натрия

Химические свойства солей как электролитов

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Основные положения теории электролитической диссоциации

Коротко о главном

Соль в растворе распадается на катионы металла и анионы кислотного остатка, поэтому её свойства зависят и от тех, и от других ионов. Соли реагируют с кислотами, щелочами и другими солями, если образуется осадок, газ или слабый электролит, а с металлами — если металл стоит в ряду напряжений левее металла соли.

\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}

Подробное объяснение

Почему соду гасят уксусом, а в растворе медного купороса железный гвоздь покрывается рыжим налётом меди? Обе реакции — свойства солей. Разберёмся, когда соль вступает в реакцию, а когда нет.

Соль в растворе — это ионы

Растворимая соль — сильный электролит: в воде она полностью распадается на ионы. Например, $\mathrm{MgSO_4 \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-}}$ . У кислот общий ион — $\mathrm{H^+}$ , у щелочей — $\mathrm{OH^-}$ , а у солей общего иона нет. Поэтому свойства соли определяются тем, какой у неё катион и какой анион.

В центре блок «Соль в растворе», от него четыре стрелки к блокам «+ кислота», «+ щёлочь», «+ другая соль», «+ металл»; в каждом записано условие, при котором реакция идёт. — Реакции обмена идут, если образуется осадок, газ или слабый электролит; металл вытесняет из соли только менее активный металл.

Соль + кислота

Реакция идёт, если получается осадок, газ или слабый электролит (например, вода или слабая кислота). Мел с азотной кислотой «вскипает» — выделяется углекислый газ:

\mathrm{CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2\uparrow}

Хлорид бария с серной кислотой даёт белый осадок сульфата бария.

Соль + щёлочь

Оба вещества берут в растворе. Реакция идёт, если выпадает осадок нерастворимого основания или выделяется газ (аммиак из солей аммония). Например, ионы $\mathrm{Cu^{2+}}$ с щёлочью дают голубой осадок $\mathrm{Cu(OH)_2}$ .

Соль + соль

Обе исходные соли должны быть растворимы, а одна из новых — нет. Так в химии «узнают» ионы: ион $\mathrm{SO_4^{2-}}$ осаждают ионами бария, ион $\mathrm{Cl^-}$ — ионами серебра, ион $\mathrm{Mg^{2+}}$ — фосфат-ионами.

Соль + металл

Здесь действуют три правила:

Металл стоит в электрохимическом ряду напряжений левее металла, входящего в соль.
И исходная соль, и соль-продукт растворимы.
Щелочные и щелочноземельные металлы (Li, Na, K, Ca, Ba) не берут: они реагируют с водой раствора, а не с солью.

Цинк в растворе сульфата меди(II): $\mathrm{Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu}$ . Это окислительно-восстановительная реакция: цинк отдаёт электроны ионам меди.

Кислые соли

В кислой соли, например $\mathrm{NaHCO_3}$ , в кислотном остатке остался водород. Кислые соли, как правило, лучше растворимы, чем средние: $\mathrm{CaCO_3}$ нерастворим, а $\mathrm{Ca(HCO_3)_2}$ растворим. С кислотами они реагируют так же, как средние. А щёлочь нейтрализует «лишний» водород и переводит кислую соль в среднюю:

\mathrm{HCO_3^- + OH^- \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O}

Как решать задачи

Запишите формулы веществ и проверьте по таблице растворимости, растворимы ли они.
Определите тип реакции: обмен (соль + кислота, щёлочь, соль) или замещение (соль + металл).
Для обмена найдите среди продуктов осадок, газ или слабый электролит. Нет такого — реакции нет. Для замещения сравните положение металлов в ряду напряжений.
Расставьте коэффициенты и проверьте баланс атомов.
Для ионного уравнения распишите на ионы только растворимые сильные электролиты; осадки, газы и воду оставьте молекулами. Сократите одинаковые ионы и проверьте баланс зарядов.
В расчётной задаче найдите количество вещества $$n = m/M$$ , перейдите по коэффициентам к искомому веществу и найдите его массу.

Разобранные примеры

База

Карбонат калия и соляная кислота

Условие

Пойдёт ли реакция между растворами карбоната калия и соляной кислоты? Если да, запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения.

Решение

Среди продуктов — угольная кислота, которая сразу распадается на воду и углекислый газ, значит, реакция идёт:

\mathrm{K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2\uparrow}

Полное ионное:

\mathrm{2K^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow 2K^+ + 2Cl^- + H_2O + CO_2\uparrow}

Сокращаем

\mathrm{K^+}

и

\mathrm{Cl^-}

:

\mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow}

Заряды слева:

\(-2 + 2 = 0\)

, справа 0 — баланс сошёлся.

Ответ: Реакция идёт: K₂CO₃ + 2HCl → 2KCl + H₂O + CO₂↑; CO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑

Средний

Осадок из раствора медного купороса

Условие

К 200 г раствора сульфата меди(II) с массовой долей соли 8 % добавили избыток раствора гидроксида натрия. Какая масса осадка образовалась?

Дано

$m_{\text{р-ра}} = 200$ г
$w(\mathrm{CuSO_4}) = 0{,}08$

Найти

$m(\mathrm{Cu(OH)_2})$

Решение

\mathrm{CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4}

Масса соли: $m(\mathrm{CuSO_4}) = 200 \cdot 0{,}08 = 16$ г.

$M(\mathrm{CuSO_4}) = 64 + 32 + 64 = 160$ г/моль, $n = \dfrac{16}{160} = 0{,}1$ моль.

По уравнению $n(\mathrm{Cu(OH)_2}) = n(\mathrm{CuSO_4}) = 0{,}1$ моль. $M(\mathrm{Cu(OH)_2}) = 64 + 34 = 98$ г/моль.

$m = 0{,}1 \cdot 98 = 9{,}8$ г.

Ответ: 9,8 г

Сложный

Цинковая пластинка в растворе нитрата серебра

Условие

Цинковую пластинку опустили в раствор нитрата серебра. Когда её вынули и высушили, масса пластинки оказалась на 15,1 г больше исходной. Какая масса серебра выделилась?

Дано

$\Delta m = 15{,}1$ г

Найти

$m(\mathrm{Ag})$

Решение

\mathrm{Zn + 2AgNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2Ag}

Цинк переходит в раствор, серебро оседает на пластинке. На 1 моль цинка (65 г) оседает 2 моль серебра ( $2 \cdot 108 = 216$ г), пластинка тяжелеет на $$216 - 65 = 151$$ г.

Растворилось цинка $n(\mathrm{Zn}) = \dfrac{15{,}1}{151} = 0{,}1$ моль, значит, $n(\mathrm{Ag}) = 0{,}2$ моль.

$m(\mathrm{Ag}) = 0{,}2 \cdot 108 = 21{,}6$ г.

Ответ: 21,6 г

Типичные ошибки

Расписывают на ионы осадок или газ

Почему неверно

Запись $\mathrm{CaCO_3 \rightarrow Ca^{2+} + CO_3^{2-}}$ в ионном уравнении неверна: мел нерастворим, ионов в растворе почти нет. Так же нельзя писать ионами воду, газы и слабые кислоты.

Как правильно

Перед тем как расписывать вещество на ионы, проверьте по таблице растворимости и силе электролита: на ионы — только растворимые сильные электролиты. $\mathrm{CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2\uparrow}$ .

Считают, что две соли реагируют всегда

Почему неверно

В смеси растворов $\mathrm{NaCl}$ и $\mathrm{KNO_3}$ все ионы так и остаются ионами: ни одно из возможных веществ не выпадает в осадок. Это просто смесь, реакции нет.

Как правильно

Реакция обмена идёт, только если образуется осадок, газ или слабый электролит. Нет такого продукта — пишите «реакция не идёт».

Берут натрий или кальций, чтобы вытеснить металл из соли

Почему неверно

Натрий стоит в ряду напряжений далеко левее меди, но в растворе он реагирует с водой: $\mathrm{2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow}$ . Дальше щёлочь даёт с солью меди осадок $\mathrm{Cu(OH)_2}$ , а металлическая медь не выделяется.

Как правильно

Для вытеснения из раствора берите металлы, которые не реагируют с водой при обычных условиях: цинк, железо, медь (для серебра) и подобные.

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

Проверь себя по всему разделу

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

Запишите молекулярное и сокращённое ионное уравнения реакции между растворами нитрата серебра и хлорида натрия.

Подсказка

Посмотрите в таблицу растворимости, какая из новых солей нерастворима.

Решение

Хлорид серебра нерастворим — он выпадает в осадок, поэтому реакция идёт:

\mathrm{AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3}

Ионы

\mathrm{Na^+}

и

\mathrm{NO_3^-}

остаются в растворе без изменений, сокращённое уравнение:

\mathrm{Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow}

Ответ

AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃; Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓

База Задача 2

Какой из металлов — серебро, железо или натрий — подойдёт, чтобы вытеснить медь из раствора хлорида меди(II)? Запишите уравнение реакции.

Подсказка

Металл должен стоять в ряду напряжений левее меди, но не реагировать бурно с водой.

Решение

Серебро стоит в ряду напряжений правее меди — реакции нет. Натрий левее, но в растворе он сначала реагирует с водой, получаются щёлочь и водород, а медь не выделяется. Подходит железо:

\mathrm{Fe + CuCl_2 \rightarrow FeCl_2 + Cu}

Ответ

Железо; Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu

Средний Задача 3

Раствор, содержащий 10,4 г хлорида бария, смешали с избытком раствора сульфата натрия. Какая масса осадка образовалась?

Подсказка

Осадок — сульфат бария; n(BaSO₄) = n(BaCl₂).

Решение

\mathrm{BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl}

$M(\mathrm{BaCl_2}) = 137 + 71 = 208$ г/моль, $n = \dfrac{10{,}4}{208} = 0{,}05$ моль. По уравнению $n(\mathrm{BaSO_4}) = 0{,}05$ моль, $M(\mathrm{BaSO_4}) = 233$ г/моль. $m = 0{,}05 \cdot 233 = 11{,}65$ г.

Ответ

11,65 г

Средний Задача 4

К раствору, содержащему 8,4 г гидрокарбоната натрия, добавили гидроксид натрия до полной нейтрализации. Какая масса карбоната натрия получилась?

Подсказка

Кислая соль переходит в среднюю, моль на моль.

Решение

\mathrm{NaHCO_3 + NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O}

$M(\mathrm{NaHCO_3}) = 23 + 1 + 12 + 48 = 84$ г/моль, $n = \dfrac{8{,}4}{84} = 0{,}1$ моль. $n(\mathrm{Na_2CO_3}) = 0{,}1$ моль, $$M = 106$$ г/моль, $m = 0{,}1 \cdot 106 = 10{,}6$ г.

Ответ

10,6 г

Сложный Задача 5

Медную пластинку опустили в раствор нитрата серебра. Через некоторое время её масса увеличилась на 7,6 г. Какая масса серебра осела на пластинке?

Подсказка

На 1 моль растворившейся меди оседает 2 моль серебра; найдите, на сколько граммов при этом растёт масса пластинки.

Решение

\mathrm{Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag}

Если растворяется 1 моль меди (64 г), оседает 2 моль серебра ( $2 \cdot 108 = 216$ г). Пластинка тяжелеет на $$216 - 64 = 152$$ г. Значит, растворилось $n(\mathrm{Cu}) = \dfrac{7{,}6}{152} = 0{,}05$ моль меди, а осело $n(\mathrm{Ag}) = 0{,}1$ моль серебра. $m(\mathrm{Ag}) = 0{,}1 \cdot 108 = 10{,}8$ г.

Ответ

10,8 г

Сложный Задача 6

В трёх пробирках без подписей — растворы карбоната натрия, сульфата натрия и хлорида натрия. Как с помощью двух реактивов определить, где какой раствор? Запишите сокращённые ионные уравнения.

Подсказка

Карбонат выдаёт себя газом с кислотой, сульфат — осадком с солью бария.

Решение

Приливаем в каждую пробирку немного соляной кислоты. Газ выделяется только с карбонатом: $\mathrm{CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow}$
В две оставшиеся пробирки (новые пробы) приливаем раствор хлорида бария. Белый осадок даёт сульфат: $\mathrm{Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow}$
Где не было ни газа, ни осадка, — хлорид натрия.

Ответ

Соляная кислота выделяет газ из карбоната, хлорид бария даёт осадок с сульфатом, оставшийся раствор — NaCl

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Насыпьте чайную ложку соды в стакан и добавьте немного уксуса — шипит газ: соль реагирует с кислотой, потому что получается газ. Объясните, что так же работают все реакции обмена с солями: им «нужен» осадок, газ или вода. Если в аптечке есть медный купорос (садовое средство), опустите в его раствор железный гвоздь — через несколько минут гвоздь покраснеет от меди: железо активнее меди и вытесняет её.

Вопросы для проверки понимания: 1) Почему раствор поваренной соли не реагирует с раствором нитрата калия? 2) Почему натрий не подходит, чтобы вытеснить медь из раствора её соли? 3) Как кислую соль превратить в среднюю?

На что обратить внимание. Ребёнок должен проверять каждое вещество по таблице растворимости, прежде чем писать ионы, и сверять баланс зарядов в сокращённом уравнении. С медным купоросом работать в перчатках и не пробовать на вкус ничего из опыта.

Где в учебниках

Учебник	Параграф	Упражнения
Химия. 9 класс (Габриелян, Остроумов, Сладков)	§ 8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8