Условие
Для реакции между хлоридом бария BaCl₂ и сульфатом натрия Na₂SO₄ запиши молекулярное, полное ионное и сокращённое ионное уравнения. Затем объясни, почему реакция между хлоридом калия KCl и нитратом натрия NaNO₃ практически не идёт, хотя обе соли растворимы.
Что известно и что ищем
- Известны формулы четырёх солей и то, что все они растворимы, кроме образующегося сульфата бария.
- Ищем три вида уравнений и правило, которое отличает идущую реакцию обмена от неидущей.
- Отдельно проверяем, какие ионы в сокращённом уравнении сокращаются, а какие остаются.
Ход решения
- Шаг 1. Записываем молекулярное уравнение. Ионы бария и сульфат-ионы соединяются в нерастворимый сульфат бария, а натрий и хлорид остаются в растворе: BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl.
- Шаг 2. Раскладываем на ионы только растворимые сильные электролиты. Осадок BaSO₄ не раскладываем: он в раствор практически не переходит. Получаем полное ионное уравнение: Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻.
- Шаг 3. Сокращаем одинаковые ионы слева и справа. Ионы натрия и хлорид-ионы не участвовали в реакции, они были «зрителями». Остаётся сокращённое ионное уравнение: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.
- Шаг 4. Объясняем, почему реакция необратима. Осадок выводит ионы бария и сульфат-ионы из раствора, и обратный процесс становится невозможным: сульфат бария в воде практически не растворяется. Именно выпадение осадка и делает реакцию необратимой.
- Шаг 5. Разбираем вторую пару солей. Обе соли растворимы, значит в растворе окажутся четыре вида ионов: калий, хлорид, натрий, нитрат. Ни одна из возможных комбинаций не даёт ни осадка, ни газа, ни воды — все четыре вещества растворимы. Ионы просто смешиваются, и никакого превращения не происходит.
- Шаг 6. Формулируем правило. Реакция обмена в растворе идёт до конца только в трёх случаях: выпал осадок, выделился газ или образовалось малодиссоциирующее вещество (вода, слабая кислота). Перед записью уравнения всегда проверяем эти три условия по таблице растворимости — иначе уравнение будет формально записано, а химически неверным.
Проверь себя
- Ответ: BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl; Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻; Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓. Реакция KCl с NaNO₃ не идёт, потому что все возможные продукты растворимы.
- Проверка вывода: в сокращённом уравнении слева заряд равен нулю: плюс два от бария и минус два от сульфата. Если после сокращения заряды не сходятся, значит часть ионов сокращена неверно.
- Ловушка: сокращать ионы, которые участвуют в образовании осадка. Если «сократить» Ba²⁺, уравнение станет пустым — а это сигнал, что мы вычеркнули не зрителя, а участника.
Как объяснить ребёнку
«Реакция обмена — это обмен партнёрами на танцполе. Часть пар тут же уходит в осадок, а часть просто меняется партнёрами и остаётся танцевать: в сокращённом уравнении мы записываем только тех, кто реально ушёл со сцены. Если уйти некому — осадка нет, газ не выделяется, вода не образуется, — значит все продолжают танцевать, и реакции нет».
Тема для отчёта родителю
«Когда реакция обмена идёт: осадок, газ или вода».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.