Реакции обмена в растворах электролитов

В обменных реакциях, протекающих в растворах электролитов, наряду с недиссоциированными молекулами слабых электролитов, твердыми веществами и газами участвуют также находящиеся в растворе ионы. Поэтому сущность протекающих процессов наибо­лее полно выражается при записи их в форме ионно-молекулярных уравнений. В таких уравнениях слабые электролиты, малораство­римые соединения и газы записываются в молекулярной форме, а находящиеся в растворе сильные электролиты – в виде соста­вляющих их ионов. Например,

2HNO3 + Mg(OH)2 ® Mg(NO3)2 + 2H2O	– молекулярное уравнение,
2H++ 2NO 3– + Mg(OH)2 ®Mg2+ + 2NO 3– + 2H2O	– полное ионно-молекулярное уравнение,
2H+ + Mg(OH)2 ® Mg2+ + 2H2O	– сокращенное ионно-молекулярное уравнение.

Обменные реакции в растворах электролитов протекают в направлении связыва­ния ионов, в направлении образования более слабых электролитов, более устойчивых соединений с меньшим значением константы диссоциации или константы нестойкости.

Реакции обмена в растворах электролитов протекают практически до конца, если:

1) выпадает осадок:

ZnSO₄ + Na₂S ® ZnS¯ + Na₂SO₄

Zn²⁺ + S^2– ® ZnS¯;

2) выделяется газ:

Na₂S + 2HCl ® 2NaCl + H₂S­

S^2– + 2H⁺ ® H₂S­;

3) образуется слабый электролит (например, вода или комплексный ион):

HCl + NaOH ® NaCl + H₂O

H⁺ + OH^– ® H₂O;

Zn(OH)₂ + 2NaOH ® Na₂[Zn(OH)₄]

Zn(OH)₂ + 2OH^– ® [Zn(OH)₄] ^2–.

В тех случаях, когда малорастворимые вещества (или слабые электролиты) имеются как среди исходных веществ, так и среди продуктов реакции, равновесие смещается в сторону образования наименее растворимых или наименее диссоциированных веществ. Например, при нейтрализации слабой кислоты сильным основанием

CH₃COOH + NaOH Û CH₃COONa + H₂O

CH₃COOH + OH^– Û CH₃COO^– + H₂O.

в реакции участвуют два слабых электролита – слабая кислота (CH₃COOH) и вода. При этом равновесие смещается в сторону образования более слабого электролита – воды, константа диссоциации которой (1, 8 ^. 10^–16) значительно мень­ше константы диссоциации уксусной кислоты (1, 8 ^. 10^–5). Однако до конца такая реакция протекать не будет: в растворе останет­ся небольшое количество недиссоциированных молекул CH₃COOH и ионов OH^–, так что реакция раствора будет не нейтральной (как при нейтрализации сильной кислоты сильным основанием), а слабощелочной.

Аналогично при нейтрализации слабого основания сильной ки­слотой

2HNO₃ + Mg(OH)₂ ® Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

равновесие будет сильно смещено вправо – в сторону образования более слабого электролита (воды), но при достижении равновесия в растворе останется небольшое количество недиссоциированных молекул основания и ионов Н⁺; реакция раствора будет слабоки­слой.