Реакции ионного обмена – наиболее знакомая для большинства людей тема из курса химии. H2O, H2SO4, C2H5OH и то, что реакция идет, если выделяется газ, осадок или вода – вот «багаж знаний», которым обладает среднестатистический выпускник.
На самом деле все, конечно, несколько сложнее. Рассмотрим вопрос подробнее.
Реакции обмена – это процессы вида AB + CD → AD + CB, в которых участвуют оксиды и гидроксиды, обладающие кислотными или основными свойствами (амфотерные соединения могут выступать как в роли кислоты, так и в роди основания), а так же соли.
1) Взаимодействие основного или амфотерного (оксида или гидроксида) с кислотным называется реакцией нейтрализации. Но не каждая пара кислота + основание вступают в реакцию друг с другом.
а) Растворимые гидроксиды – щелочи и гидроксид аммония – взаимодействуют с любой кислотой и кислотным оксидом. Для нерастворимой кремниевой кислоты реакция возможна только при нагревании.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
LiOH + CH3COOH → CH3COOLi + H2O
Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3↓ + H2O .
Также щелочи взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидрокидами с образованием комплексных солей (в растворе) и смешанных оксидов, которые можно отнести и к классу солей (при сплавлении):
![2KOH+ZnO+H_{2}O \rightarrow K_{2}[ZnOH_{4}]](https://lh4.googleusercontent.com/lp_sU6eYK1KthT10FIYxlcqv5hqbWFFxBHEBgLYyfpgeQ1ELwWNp6kVXJ32A1v2ej9zQuAvHnnfMFIKG4IIrWBicYZqB-_2PgvcCaDnkTqGTeVMD1IECFEOkiQkDPCLIyrUEjZ7uAvAxMvjNA9KYuCM "2KOH+ZnO+H_{2}O \rightarrow K_{2}[ZnOH_{4}]")
![Ba(OH)_{2}+2Al(OH)_{3} \rightarrow Ba[Al(OH)_{4}]_{2}](https://lh3.googleusercontent.com/E4cnZzl1kDCiUbyvPM-KkddRYKh4o9N8y0OcXpLJCvf3qCSr-hzXPTRWdBgdQj1XDVR5NOJG1Q8u-WeBCrkNTYsHp8NjKo1W2zgc9s9zpsDrLgW1s9fvWMX9E_uARjlH9oQ8Q88uwBhX3n_fKyLL_Cs "Ba(OH)_{2}+2Al(OH)_{3} \rightarrow Ba[Al(OH)_{4}]_{2}")
![NaOH+Al(OH)_{3} \rightarrow Na[Al(OH)_{4}]](https://lh3.googleusercontent.com/oIaTmNFfrJ9vpNg1OUjSmBG2kNa-o-3bJGi5KmeIH8fXcWZIJ05nwkV4bGEQBY61rGKxowDvOQHmiHVipB1C5MvkGjqFJ3RMLCtj5IjfCTcN8sPAT79UKbeh2tJkkVqwKvgCDCxLwbEzFfxZdsN7XBs "NaOH+Al(OH)_{3} \rightarrow Na[Al(OH)_{4}]")
б) Нерастворимые основания и амфотерные гидроксиды не взаимодействуют со слабыми кислотами. Правило, действующее в большинстве случаев: реакция протекает, если предполагаемый продукт растворим. Исключение – взаимодействие с фосфорной кислотой, с ней реагируют даже оксиды и гидроксиды металлов, образующих нерастворимые ортофосфаты.
Mg(OH)2 + 2HCL → MgCl2 + 2H2O
Ag2 O+2CH3COOH → 2CH3COOAg+H2O
CuO + H2S реакция не идет, так как H2S – слабая кислота и сульфид меди нерастворим.
2) Обменные процессы с участием солей:
а) Растворимые соли взаимодействуют с другими растворимыми солями и гидроксидами, если в результате образуется газ или осадок:
2Na3PO4+3CuSO4 → 3Na2SO4+Cu3(PO4)2↓
FeCl3+3NaOH → 3NaCl+Fe(OH)3↓
BaSO4 + K2CO3 реакция не идет, так как реагент сульфат бария нерастворим
MnSO4 + KNO3 реакция не идет, так как не образуется ни газа, ни осадка, ни малодиссоциирующего вещества.
б) Соли взаимодействуют с кислотами, если в результате сильная кислота может вытеснить из соли слабую или нелетучая ‑ летучую:
CH3COONa + HCl → NaCl+CH3COOH
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2↑
CaSO4 + HCl реакция не идет, так как серная кислота – сильная и вытеснить ее из соли другой кислотой нельзя.
в) Соли многоосновных кислот взаимодейсвуют с той же кислотой с образованием кислых солей:
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3 )2
г) Растворимые кислые соли нейтрализуются щелочами:
KHCO3 + KOH → K2CO3 + H2O
Итого:
если вещество растворимо, оно легко вступает в реакцию обмена.
Если же нерастворимо, то оно вступает в обменный процесс только в агрессивной среде: сильная кислота или щелочь (только для амфотерных соединений).
Потренируйтесь:
Закончить уравнения реакций ионного обмена (внимание, идут не все реакции!)
MgCl2 + AgNO3 →
ZnSO4 + Ba(NO3)2 →
K2SO3 + H3PO4 →
CaSO4 + BaCl2 →
NaOH + ZnCl2 →
Li2SO4 + CuCl2 →
NH4NO3 + KOH →
MgO+HCl →
Ba(OH)2 + SO3→
BaCl2 + HCl →
NH4Br + AgNO3 →
Cu(NO3)2 + Rb2S →
(NH4)2SO4 + NaCl→
CaCO3 + H2O + CO2 →
HCl + NaOH →
H2SiO3 + NaOH →
MnHPO4 + NaOH →
Na2SO4 + H2SO4 →
Fe(NO3)2 + K2S→
NaHCO3 + NaOH →
KCl + ….. → KNO3 + ……
ZnSO4 + …… → ZnCl2 + …..
Ba(NO3)2 + ….. → KNO3 + …..
LiCl + ….. → NaCl + …..
HCl + ….. → CO2 + H2O + ….
Внимание! Идут не все реакции!