Электролиты и ионные уравнения — урок 46 курса «Неорганическая химия для олимпиад»
Неорганическая химияКурс для олимпиад

Электролиты и ионные уравнения

9 заданий

Сильные и слабые электролиты

Раствор соли проводит ток, раствор сахара — нет. В 1887 году Сванте Аррениус объяснил: соли, кислоты и основания в воде распадаются на ионы — электролитическая диссоциация.

history_eduДиссертация «на тройку»

Аррениус изложил идею диссоциации в докторской диссертации 1884 года в Уппсале. Профессора оценили работу низшим проходным баллом: мысль, что в растворе соли «гуляют» отдельные ионы натрия, казалась абсурдной — ведь натрий бурно реагирует с водой. Поддержали Аррениуса Вильгельм Оствальд и Якоб Вант-Гофф, и в 1903 году он получил Нобелевскую премию — за ту же теорию.

Степень диссоциации \(\alpha\) — доля молекул, распавшихся на ионы.

Сильные (\(\alpha \approx 1\))Слабые (\(\alpha \ll 1\))
\(\ce{HCl}\), \(\ce{HBr}\), \(\ce{HI}\), \(\ce{HNO3}\), \(\ce{HClO4}\), \(\ce{H2SO4}\) (первая ступень)\(\ce{HF}\), \(\ce{H2S}\), \(\ce{H2CO3}\), \(\ce{HNO2}\), \(\ce{H2SO3}\), \(\ce{CH3COOH}\), \(\ce{H3PO4}\) (средней силы)
щёлочи: \(\ce{NaOH}\), \(\ce{KOH}\), \(\ce{Ba(OH)2}\)\(\ce{NH3*H2O}\), малорастворимые гидроксиды
почти все растворимые соли\(\ce{HgCl2}\), \(\ce{CdI2}\), вода

Не путайте силу электролита с растворимостью: \(\ce{BaSO4}\) почти нерастворим, но та малость, что растворилась, полностью распалась на ионы — это сильный электролит. А хлорид ртути(II) хорошо растворим, но в растворе остаётся в виде молекул \(\ce{HgCl2}\) — слабый электролит.

auto_awesomeЛампочка в растворе

Опыт школьного кабинета: электроды с лампочкой опускают в раствор. В соляной кислоте лампа горит ярко, в уксусной той же концентрации — тускло, в дистиллированной воде — не горит. Если к уксусной кислоте добавить раствор аммиака (тоже тусклый), лампа вспыхнет ярко: образуется соль — ацетат аммония, сильный электролит.

Ионные уравнения

Ионное уравнение показывает, что на самом деле происходит в растворе. Правила записи:

  1. Ионами пишут растворимые сильные электролиты.
  2. Молекулами (формулами) — осадки, газы, слабые электролиты, воду, оксиды, простые вещества.
  3. Ионы, одинаковые слева и справа (ионы-наблюдатели), сокращают.
  4. Проверяют баланс атомов и зарядов.

edit_noteКарбонат кальция и соляная кислота

Молекулярное: \(\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}\). Полное ионное: \(\ce{CaCO3 + 2H+ + 2Cl- -> Ca^2+ + 2Cl- + H2O + CO2 ^}\) — карбонат нерастворим, пишем формулой. Сокращённое: \(\ce{CaCO3 + 2H+ -> Ca^2+ + H2O + CO2 ^}\).

scienceСокращённые ионные уравнения, которые стоит узнавать с первого взгляда

  1. \(\ce{H+ + OH- -> H2O}\) — любая сильная кислота с любой щёлочью.
  2. \(\ce{Ba^2+ + SO4^2- -> BaSO4 v}\) — качественная реакция на сульфат-ион.
  3. \(\ce{CO3^2- + 2H+ -> H2O + CO2 ^}\) — растворимые карбонаты с кислотами.
  4. \(\ce{Fe^3+ + 3OH- -> Fe(OH)3 v}\) — бурый осадок.
  5. \(\ce{NH4+ + OH- ->[t] NH3 ^ + H2O}\) — качественная реакция на ион аммония.
  6. \(\ce{Ag+ + Cl- -> AgCl v}\) — белый творожистый осадок.

errorОдно сокращённое уравнение — много молекулярных

\(\ce{H+ + OH- -> H2O}\) описывает и \(\ce{HCl + NaOH}\), и \(\ce{HNO3 + KOH}\), но не \(\ce{H2SO4 + Ba(OH)2}\) (там выпадает \(\ce{BaSO4}\)) и не \(\ce{CH3COOH + NaOH}\) (уксусная кислота — слабый электролит, её пишут молекулой).

Когда реакция обмена идёт

Реакция обмена в растворе идёт, если ионы связываются — уходят из раствора. Это правила Бертолле (Клод Луи Бертолле, 1801): образуется

  • осадок (\(\ce{BaSO4}\), \(\ce{AgCl}\), \(\ce{CaCO3}\));
  • газ (\(\ce{CO2}\), \(\ce{H2S}\), \(\ce{NH3}\) при нагревании, \(\ce{SO2}\));
  • слабый электролит (\(\ce{H2O}\), слабая кислота, \(\ce{NH3*H2O}\)).

Смесь растворов \(\ce{KNO3}\) и \(\ce{NaCl}\) — просто раствор четырёх ионов: ничего не связывается, реакции нет.

Важный частный случай — вытеснение кислот. Сильная кислота вытесняет слабую из её соли. Но и нелетучая кислота вытесняет летучую при нагревании, даже если та сильнее: концентрированная серная кислота выгоняет хлороводород из поваренной соли, потому что HCl уходит газом.

scienceРеакции вытеснения

  1. \(\ce{NaCl (тв) + H2SO4 (конц) ->[t] NaHSO4 + HCl ^}\) — летучая кислота уходит из смеси.
  2. \(\ce{KNO3 (тв) + H2SO4 (конц) ->[t] KHSO4 + HNO3 ^}\) — старинный способ получения азотной кислоты («селитряный спирт»).
  3. \(\ce{NaBr + H3PO4 ->[t] NaH2PO4 + HBr ^}\) — для бромоводорода берут фосфорную кислоту: серная окислила бы его до брома.
  4. \(\ce{Na2SiO3 + CO2 + H2O -> Na2CO3 + H2SiO3 v}\) — даже угольная кислота вытесняет кремниевую: студенистый осадок.
  5. \(\ce{FeS + 2HCl -> FeCl2 + H2S ^}\), но \(\ce{CuS + HCl}\) — не идёт: \(\ce{CuS}\) слишком малорастворим (урок 2).
  6. \(\ce{Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 -> 3CaSO4 v + 2H3PO4}\) — сильная кислота вытесняет слабую: так в промышленности получают фосфорную кислоту.
  7. \(\ce{Na2CO3 + SiO2 ->[t] Na2SiO3 + CO2 ^}\) — при сплавлении, наоборот, нелетучий кремнезём вытесняет летучий углекислый газ из карбоната.

push_pinГлавное

Сильные электролиты (сильные кислоты, щёлочи, почти все соли) в растворе полностью распадаются на ионы, слабые (\(\ce{CH3COOH}\), \(\ce{NH3*H2O}\), \(\ce{H2S}\), \(\ce{HF}\), вода) — лишь частично. В ионных уравнениях ионами пишут только растворимые сильные электролиты; осадки, газы, слабые электролиты и воду — молекулами. Реакция обмена идёт, если связываются ионы: образуется осадок, газ или слабый электролит (правило Бертолле).

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Неорганическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Программа — авторская, по официальным комплектам ВсОШ, «Высшей пробы», «Ломоносова» и программе IChO; последовательность уроков и критерии перехода — методика курса.