Условие
Запиши уравнения электролитической диссоциации серной кислоты H₂SO₄, гидроксида бария Ba(OH)₂, сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ и уксусной кислоты CH₃COOH. Объясни, почему для уксусной кислоты запись отличается от записи серной, и почему суммарный заряд ионов в каждом уравнении равен нулю.
Что известно и что ищем
- Известны четыре вещества: две кислоты, щёлочь и соль.
- Ищем уравнения диссоциации с правильными коэффициентами и объяснение разницы между сильным и слабым электролитом.
- Отдельно проверяем баланс зарядов — это самоконтроль, который работает всегда.
Ход решения
- Шаг 1. Начинаем с серной кислоты. Это сильный электролит, поэтому она распадается на ионы: два иона водорода и сульфат-ион. Индекс 2 при водороде и заряд сульфат-иона SO₄²⁻ согласованы: два «плюса» и один «минус на два» в сумме дают ноль.
- Шаг 2. Разбираем гидроксид бария. Щёлочи — сильные электролиты, они дают ион металла и гидроксид-ионы: Ba²⁺ и два OH⁻. Баланс зарядов снова сходится: плюс два и два минус один.
- Шаг 3. Разбираем сульфат алюминия. Соль диссоциирует на ионы металла и кислотного остатка: два иона Al³⁺ дают в сумме шесть плюсов, три сульфат-иона по минус два дают шесть минусов. Здесь особенно видно, зачем нужен баланс: коэффициенты подбираются так, чтобы заряд исчез.
- Шаг 4. Переходим к уксусной кислоте. Уксусная кислота — слабый электролит, в растворе большая часть её молекул остаётся целыми, и только небольшая доля распадается на ионы. Поэтому в уравнении диссоциации ставится знак обратимости: CH₃COOH ⇄ CH₃COO⁻ + H⁺.
- Шаг 5. Объясняем разницу между серной и уксусной кислотой. Серная кислота отдаёт ион водорода почти полностью, поэтому её записывают одним знаком «даёт ионы». Уксусная отдаёт его неохотно, поэтому процесс обратим и в ионных уравнениях её пишут целой формулой. Это не «другая химия», а разная степень диссоциации.
- Шаг 6. Формулируем рабочее правило для ионных уравнений. Раскладываем на ионы соли, щёлочи и сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄). Не раскладываем воду, слабые кислоты, слабые основания, нерастворимые вещества и газы — их пишем целыми формулами, потому что в растворе они остаются молекулами.
Проверь себя
- Ответ: H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻; Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻; Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻; CH₃COOH ⇄ CH₃COO⁻ + H⁺.
- Проверка вывода: в каждом уравнении суммарный заряд слева равен нулю и справа тоже. В серной кислоте это плюс два от ионов водорода и минус два от сульфата; в сульфате алюминия плюс шесть и минус шесть. Если баланс не сходится, где-то потерян индекс или заряд.
- Ловушка: записывать уксусную кислоту теми же ионами и с той же стрелкой, что серную. Разница принципиальна: у слабого электролита равновесие смещено в сторону молекул, и это меняет запись ионных уравнений.
Как объяснить ребёнку
«Сильный электролит — это как рассыпанная коробка спичек: все на месте, все отдельно. Слабый — как почти целая пачка: большинство спичек ещё в пачке, и только единицы высыпались. В ионных уравнениях мы показываем только то, что реально распалось: сильное расписываем на ионы, слабое оставляем целым. А проверка простая — сумма зарядов слева и справа должна быть одинаковой».
Тема для отчёта родителю
«Сильные и слабые электролиты: почему уксусную кислоту не расписывают на ионы».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.