1. Главная
  2. Реакции
  3. Ионные уравнения реакций

Ионные уравнения реакций

Ионное уравнение показывает, какие ионы на самом деле реагируют в растворе. В полном ионном уравнении сильные электролиты — растворимые соли, сильные кислоты и щёлочи — записывают в виде ионов, а осадки, газы, воду и слабые электролиты — формулами. В сокращённом ионном уравнении остаются только частицы, которые участвуют в реакции: одинаковые ионы в обеих частях вычёркивают. Например, суть реакции хлорида бария с сульфатом натрия — Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.

Полное и сокращённое ионное уравнение

Кислоты, щёлочи и соли в воде распадаются на ионы — об этом подробно на странице «Электролитическая диссоциация». Поэтому, когда сливают два раствора, реагируют не «молекулы» солей, а ионы. Одну и ту же реакцию BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl можно записать тремя способами:

  • молекулярное уравнение — формулы веществ целиком, как выше;
  • полное ионное: Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻;
  • сокращённое ионное: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.

Ионы Na⁺ и Cl⁻ есть и до, и после реакции — они в ней не участвуют, их называют ионами-наблюдателями. Сокращённое уравнение передаёт суть процесса: любая растворимая соль бария с любым растворимым сульфатом или серной кислотой даст тот же белый осадок. Поэтому одному сокращённому уравнению соответствует много молекулярных.

Как составить ионное уравнение: алгоритм

  1. Напишите молекулярное уравнение и расставьте коэффициенты.
  2. По таблице растворимости и силе электролитов определите, какие вещества записывают ионами.
  3. Запишите полное ионное уравнение: сильные электролиты — ионами с учётом индексов и коэффициентов (2Na₂SO₄ → 4Na⁺ + 2SO₄²⁻), остальное — формулами.
  4. Вычеркните одинаковые ионы в левой и правой части.
  5. Перепишите оставшееся — это сокращённое ионное уравнение. Если все коэффициенты делятся на общее число, сократите их.
  6. Проверьте: число атомов каждого элемента и суммарный заряд слева и справа должны совпадать.

Что не расписывают на ионы

Ионами записывают только сильные электролиты в растворе: сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄), щёлочи (NaOH, KOH, Ba(OH)₂ и другие) и растворимые соли. Формулами оставляют:

  • осадки — нерастворимые соли и основания: BaSO₄, AgCl, CaCO₃, Cu(OH)₂, Fe(OH)₃;
  • газы: CO₂, SO₂, H₂S, NH₃, H₂;
  • слабые электролиты: воду, уксусную кислоту CH₃COOH, H₂S, HF, H₂SO₃, гидрат аммиака NH₃·H₂O. Угольная кислота неустойчива, её записывают как CO₂↑ + H₂O;
  • оксиды — CuO, CaO, CO₂ и любые другие;
  • простые вещества — металлы, H₂, O₂, Cl₂, I₂.
Малорастворимые вещества — Ca(OH)₂, CaSO₄, Ag₂SO₄ — записывают ионами, если это прозрачный раствор (например, известковая вода), и формулой, если вещество выпадает в осадок или взято в виде взвеси. Фосфорную кислоту H₃PO₄ как электролит средней силы в сокращённых ионных уравнениях обычно оставляют формулой.

Когда реакция ионного обмена идёт до конца

Реакция обмена в растворе идёт, если ионы связываются в частицы, которые выходят из раствора или почти не распадаются на ионы:

  1. выпадает осадок: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓;
  2. выделяется газ: 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂↑ + H₂O;
  3. образуется слабый электролит, чаще всего вода: H⁺ + OH⁻ → H₂O.

Если ни одно условие не выполнено, после вычёркивания ничего не остаётся. Например, при сливании растворов Na₂SO₄ и KCl в стакане просто окажутся четыре вида ионов — Na⁺, SO₄²⁻, K⁺, Cl⁻, и сокращённого ионного уравнения нет: реакция не идёт.

Примеры ионных уравнений с решением

1. Нейтрализация: щёлочь и сильная кислота

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Полное: Na⁺ + OH⁻ + H⁺ + Cl⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + H₂O. Сокращённое: H⁺ + OH⁻ → H₂O. Такое же сокращённое уравнение у любой реакции сильной кислоты со щёлочью, например KOH + HNO₃ → KNO₃ + H₂O. Конец нейтрализации показывает индикатор — опыт «Нейтрализация».

2. Гидроксид бария и серная кислота

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O

Полное: Ba²⁺ + 2OH⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2H₂O. Вычёркивать нечего: все ионы связались — и в осадок, и в воду. Полное и сокращённое уравнения совпадают.

3. Хлорид серебра

AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

Полное: Ag⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ + Na⁺ + NO₃⁻. Сокращённое: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ — белый творожистый осадок, качественная реакция на хлорид-ион. С иодидом осадок жёлтый: Ag⁺ + I⁻ → AgI↓ (опыт «Иодид-ион»).

4. Гидроксид меди(II)

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Полное: Cu²⁺ + SO₄²⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + SO₄²⁻. Сокращённое: Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ — голубой осадок (опыт «Ионы меди»).

5. Углекислый газ из соды

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

Полное: 2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → 2Na⁺ + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O. Сокращённое: CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O.

6. Мрамор и кислота: нерастворимая соль

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

Карбонат кальция нерастворим, его пишут формулой. Полное: CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → Ca²⁺ + 2Cl⁻ + CO₂↑ + H₂O. Сокращённое: CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O. Горящая лучина в выделившемся газе гаснет (опыт «Углекислый газ»).

7. Нерастворимое основание и кислота

Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O

Полное: Cu(OH)₂ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → Cu²⁺ + 2Cl⁻ + 2H₂O. Сокращённое: Cu(OH)₂ + 2H⁺ → Cu²⁺ + 2H₂O — голубой осадок растворяется, получается голубовато-зелёный раствор.

8. Аммиак из соли аммония

NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O при нагревании

Полное: NH₄⁺ + Cl⁻ + Na⁺ + OH⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + NH₃↑ + H₂O. Сокращённое: NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ + H₂O — качественная реакция на ион аммония: появляется запах аммиака, влажная красная лакмусовая бумажка синеет.

Как составить молекулярное уравнение по сокращённому ионному

Обратная задача часто встречается в контрольных и на ОГЭ: дано сокращённое ионное уравнение, нужно подобрать вещества. Каждый ион левой части берут в составе сильного электролита, а ион-партнёр выбирают так, чтобы он не дал своего осадка или газа.

Дано: Fe³⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓. Ионы Fe³⁺ даёт растворимая соль, например FeCl₃, ионы OH⁻ — щёлочь NaOH: FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl. Подошли бы и Fe(NO₃)₃ с KOH, а вот нерастворимая соль железа не годится — она не даёт ионов Fe³⁺ в раствор.

Дано: 2H⁺ + SO₃²⁻ → SO₂↑ + H₂O. Подходят растворимый сульфит и сильная кислота: Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + SO₂↑ + H₂O.

Таблица растворимости для ионных уравнений

Растворимость веществ определяют по таблице: «Р» — растворимо, «М» — малорастворимо, «Н» — нерастворимо, прочерк — вещество не существует или разлагается водой. Как пользоваться таблицей, подробно рассказано на странице «Таблица растворимости».

H⁺NH₄⁺Li⁺K⁺Na⁺Ag⁺Ba²⁺Ca²⁺Mg²⁺Zn²⁺Cu²⁺Hg²⁺Pb²⁺Fe²⁺Fe³⁺Al³⁺Cr³⁺Mn²⁺
OH⁻—РРРР—РМННН—НННННН
Cl⁻РРРРРНРРРРРРМРРРРР
Br⁻РРРРРНРРРРРММРРРРР
I⁻РРРРРНРРРР—ННР—РРР
S²⁻РРРРРНРМ—ННННН———Н
SO₃²⁻РРРРРНННММ——НН———Н
SO₄²⁻РРРРРМНМРРР—НРРРРР
NO₃⁻РРРРРРРРРРРРРРРРРР
PO₄³⁻РРНРРННННННННННННН
CO₃²⁻РРРРРННННН——НН———Н
SiO₃²⁻Н—РРР—НННН——НН———Н
CH₃COO⁻РРРРРМРРРРРРРР———Р
  • Р — растворимо (больше 1 г в 100 г воды)
  • М — малорастворимо (0,01–1 г)
  • Н — нерастворимо (меньше 0,01 г)
  • «—» — не существует или разлагается водой

Ионные реакции в лаборатории онлайн

Почти все готовые опыты лаборатории — реакции ионного обмена. Проведите опыт, запишите молекулярное уравнение, а затем полное и сокращённое ионное:

В свободном режиме есть растворы BaCl₂, Na₂SO₄, AgNO₃, NaCl, CuCl₂, FeCl₃, щёлочи и кислоты — проверьте любое ионное уравнение со страницы. Продолжение темы — гидролиз солей и качественные реакции на ионы.

Проведите опыт онлайн

Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.

Ионы меди(II)

Щёлочь к раствору медного купороса — голубой осадок гидроксида меди(II).

Открыть в лаборатории

Иодид-ион и нитрат серебра

Нитрат серебра с иодидом калия — жёлтый осадок иодида серебра.

Открыть в лаборатории

Нейтрализация

Щёлочь с фенолфталеином титруют кислотой, пока малиновая окраска не исчезнет.

Открыть в лаборатории

Углекислый газ

Мрамор или сода с кислотой: углекислый газ гасит горящую лучину.

Открыть в лаборатории

Гидроксид алюминия

Щёлочь к хлориду алюминия — белый студенистый осадок, в избытке растворяется.

Открыть в лаборатории

Золотой дождь

Нитрат свинца(II) и иодид калия — «золотой дождь» из кристаллов PbI₂.

Открыть в лаборатории

Читайте также

Частые вопросы

Чем полное ионное уравнение отличается от сокращённого?

В полном ионном уравнении все сильные электролиты записаны ионами, в том числе те, что не участвуют в реакции. В сокращённом одинаковые ионы из обеих частей вычеркнуты и остаются только частицы, которые действительно реагируют.

Какие вещества не расписывают на ионы?

Осадки (нерастворимые вещества), газы, слабые электролиты, включая воду, оксиды и простые вещества. Ионами записывают только сильные кислоты, щёлочи и растворимые соли.

Расписывают ли воду на ионы?

Нет. Вода — очень слабый электролит, в ионных уравнениях её всегда записывают формулой H₂O. Именно образование воды делает реакцию нейтрализации необратимой.

Как проверить ионное уравнение?

Посчитайте атомы каждого элемента и сложите заряды частиц в левой и правой части. И атомы, и суммарный заряд должны совпасть. Например, в Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂ заряд слева +2 − 2 = 0, справа — 0.

Почему у разных реакций одинаковое сокращённое ионное уравнение?

Потому что ионы-наблюдатели не влияют на суть процесса. Любая сильная кислота со щёлочью даёт H⁺ + OH⁻ → H₂O, а любая растворимая соль бария с растворимым сульфатом — Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄.