Растворы, электролитическая диссоциация и ионный обмен

Слайд 1. Растворы, электролитическая диссоциация и ионный обмен

Слайд 2. Что называют раствором

Раствор — это однородная смесь растворителя и растворённого вещества. В растворе частицы вещества равномерно распределены между частицами растворителя. Например, в растворе поваренной соли вода является растворителем, а соль — растворённым веществом.

Слайд 3. Растворитель и растворённое вещество

Компонент, которого обычно больше.

Определяет агрегатное состояние раствора.

Чаще всего растворителем бывает вода.

Компонент, частицы которого распределяются в растворителе.

Это может быть соль, кислота, основание или газ.

В растворе вещество сохраняет свои частицы или превращается в ионы.

Слайд 4. Растворение — не просто исчезновение вещества

При растворении частицы вещества отделяются друг от друга и окружаются частицами растворителя. Если вещество является электролитом, его частицы могут распадаться на ионы. Поэтому раствор соли проводит электрический ток, хотя сухие кристаллы соли ток почти не проводят.

Слайд 5. Электролиты и неэлектролиты

Слайд 6. Электролиты

Электролиты — вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К ним относятся многие кислоты, основания и соли.

Проводимость появляется потому, что в растворе или расплаве есть подвижные заряженные частицы — ионы. Чем больше подвижных ионов и чем легче они перемещаются, тем заметнее проводимость.

Слайд 7. Неэлектролиты

• Неэлектролиты не образуют ионов в растворе.

• Их растворы практически не проводят электрический ток.

• Примеры: сахар, глюкоза, этиловый спирт.

• Молекулы таких веществ могут хорошо растворяться в воде, но остаются электрически нейтральными.

Слайд 8. Сравним вещества в воде

Образует положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислотного остатка.

Образует положительные ионы металла и отрицательные гидроксид-ионы.

Распадается на положительные ионы металла и отрицательные ионы кислотного остатка.

Растворяется молекулами и не распадается на ионы.

Слайд 9. Теория электролитической диссоциации

Слайд 10. Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация — это распад электролита на ионы при растворении в воде или плавлении. Ионы существуют в растворе не изолированно: они взаимодействуют с молекулами воды и гидратируются.

Слайд 11. Как происходит диссоциация соли

В кристалле положительные и отрицательные ионы удерживаются силами притяжения.

Полярные молекулы воды направляются к ионам противоположными сторонами.

Ионы отделяются от кристалла и свободно перемещаются между молекулами воды.

Слайд 12. Уравнение диссоциации хлорида натрия

При растворении хлорида натрия в воде образуются ионы натрия и хлорид-ионы:

$NaCl\to N{a}^{+}+C{l}^{-}$

Ионы движутся в растворе хаотично.

В электрическом поле катионы движутся к катоду, а анионы — к аноду.

Слайд 13. Диссоциация сильных и слабых электролитов

Сильные электролиты в растворе диссоциируют практически полностью. Примеры: растворимые соли, сильные кислоты и сильные основания.

Слабые электролиты диссоциируют частично, поэтому в растворе одновременно присутствуют молекулы и ионы. Пример слабого электролита — уксусная кислота.

Слайд 14. Сильные и слабые электролиты

Большинство частиц превращается в ионы.

Раствор хорошо проводит ток.

Пример: $HCl$, $NaOH$, $KN{O}_3$.

Диссоциирует только частично.

В растворе есть молекулы и ионы.

Пример: $C{H}_{3}COOH$.

Слайд 15. Ионы: катионы и анионы

• Катионы — положительно заряженные ионы: $N{a}^{+}$, $C{a}^{2+}$, $A{l}^{3+}$

• Анионы — отрицательно заряженные ионы: $C{l}^{-}$, $S{O}_4^{2-}$, $O{H}^{-}$

• Заряд иона показывает, сколько электронов атом или группа атомов потеряли или приобрели.

• Раствор в целом остаётся электрически нейтральным.

Слайд 16. Диссоциация кислот, оснований и солей

Кислоты образуют ионы водорода и анионы кислотных остатков:

$H_{2}S{O}_4\to 2H^{+}+S{O}_4^{2-}$

Основания образуют катионы металлов и гидроксид-ионы:

$Ba(OH{)}_2\to B{a}^{2+}+2O{H}^{-}$

Соли распадаются на катионы металлов и анионы кислотных остатков:

$CaC{l}_2\to C{a}^{2+}+2C{l}^{-}$

Слайд 17. Ионные реакции в растворах

Слайд 18. Что такое ионный обмен

Ионный обмен — это реакция между электролитами в растворе, при которой ионы обмениваются партнёрами. Реакция идёт до конца, если образуется осадок, газ или слабый электролит, например вода.

Слайд 19. Три признака реакции ионного обмена

Появляется малорастворимое вещество, которое выпадает из раствора.

Образуются пузырьки газа, который удаляется из реакционной смеси.

Образуются слабый электролит или вода, поэтому свободных ионов становится меньше.

Слайд 20. Молекулярное уравнение реакции с осадком

При смешивании растворов нитрата серебра и хлорида натрия появляется белый осадок хлорида серебра:

$AgN{O}_3+NaCl\to AgCl\downarrow +NaN{O}_3$

Осадок образуется потому, что хлорид серебра практически не растворяется в воде.

Слайд 21. Полное ионное уравнение

В полном ионном уравнении растворимые сильные электролиты записывают в виде ионов:

$A{g}^{+}+N{O}_3^{-}+N{a}^{+}+C{l}^{-}\to AgCl\downarrow +N{a}^{+}+N{O}_3^{-}$

Ионы $N{a}^{+}$ и $N{O}_3^{-}$ не изменились. Их называют ионами-наблюдателями.

Слайд 22. Сокращённое ионное уравнение

Из полного ионного уравнения убирают ионы, которые присутствуют слева и справа без изменений. Получаем сокращённое ионное уравнение:

$A{g}^{+}+C{l}^{-}\to AgCl\downarrow$

Оно показывает сущность реакции: именно эти ионы образуют осадок.

Слайд 23. Реакция кислоты с основанием

• Кислота и основание обмениваются ионами.

• Образуются соль и вода.

• Такая реакция называется нейтрализацией.

• Сокращённое ионное уравнение для сильных электролитов:

$H^{+}+O{H}^{-}\to H_{2}O$

Слайд 24. Реакция кислоты с карбонатом

Кислоты реагируют с карбонатами. Сначала образуется угольная кислота, которая быстро распадается на воду и углекислый газ.

Пример молекулярного уравнения:

$2HCl+N{a}_{2}C{O}_3\to 2NaCl+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$

Сокращённое ионное уравнение:

$2H^{+}+C{O}_3^{2-}\to H_{2}O+C{O}_2\uparrow$

Слайд 25. Алгоритм составления ионного уравнения

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Запишите молекулярное уравнение и расставьте коэффициенты.

Определите растворимые сильные электролиты и запишите их в виде ионов.

Найдите ионы-наблюдатели и сократите их.

Проверьте сохранение атомов и электрического заряда.

Слайд 26. Практическое задание

Предскажите результат смешивания растворов $BaC{l}_2$ и $N{a}_{2}S{O}_4$.

Определите, будет ли реакция между $KOH$ и $HN{O}_3$.

Составьте сокращённое ионное уравнение для реакции кислоты с карбонатом.

Слайд 27. Главные выводы

• Раствор состоит из растворителя и растворённого вещества.

• Электролиты образуют в растворах подвижные ионы и проводят электрический ток.

• Электролитическая диссоциация — распад электролита на ионы.

• Катионы заряжены положительно, анионы — отрицательно.

• Ионный обмен идёт до конца при образовании осадка, газа или слабого электролита.

• Сокращённое ионное уравнение показывает частицы, которые непосредственно участвуют в реакции.