11.9: Реакції подвійної заміни

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19091

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Хочете торгувати?

Практика бартеру (торгівля однією справою за інше) існує дуже давно. На ілюстрації вище такі предмети, як кури, були обмінені на газети. У тебе є щось, що я хочу, і у мене є щось, що ти хочеш. Тож ми торгуємо, і у кожного з нас є щось нове. Деякі хімічні реакції такі. Склади поміняються частинами і у вас з'являються нові матеріали.

Реакції подвійної заміни

Реакція подвійного заміщення - це реакція, в якій позитивні і негативні іони двох іонних сполук обмінюються місцями з утворенням двох нових сполук. Загальна форма реакції подвійного заміщення (її також називають подвійним зміщенням) є:

\[\ce{AB} + \ce{CD} \rightarrow \ce{AD} + \ce{CB}\nonumber \]

У цій реакції\(\ce{A}\) і\(\ce{C}\) знаходяться позитивно заряджені катіони, тоді як\(\ce{B}\) і\(\ce{D}\) є негативно зарядженими аніонами. Реакції подвійного заміщення зазвичай відбуваються між речовинами у водному розчині. Для того, щоб відбулася реакція, одним з продуктів зазвичай є твердий осад, газ або молекулярна сполука, така як вода.

утворення осаду

Осад утворюється в реакції подвійного заміщення, коли катіони одного з реагентів поєднуються з аніонами іншого реагенту, утворюючи нерозчинну іонну сполуку. При змішуванні водних розчинів йодистого калію і нітрату свинцю (II) відбувається наступна реакція:

\[2 \ce{KI} \left( aq \right) + \ce{Pb(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{KNO_3} \left( aq \right) + \ce{PbI_2} \left( s \right)\nonumber \]

Існують дуже сильні сили привабливості, які виникають між\(\ce{I^-}\) іонами\(\ce{Pb^{2+}}\) і в результаті виходить блискучий жовтий осад (див. Малюнок нижче). Інший продукт реакції, нітрат калію, залишається розчинним.

утворення газу

Деякі реакції подвійного заміщення виробляють газоподібний продукт, який потім бульбашки з розчину і виходить у повітря. При змішуванні розчинів сульфіду натрію і соляної кислоти продуктами реакції є водний хлорид натрію і сірководневий газ.

\[\ce{Na_2S} \left( aq \right) + 2 \ce{HCl} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{H_2S} \left( g \right)\nonumber \]

Формування молекулярної сполуки

Інший вид реакції подвійного заміщення - це та, яка виробляє молекулярну сполуку як один із своїх продуктів. Багато прикладів у цій категорії - це реакції, які виробляють воду. Коли водна соляна кислота вступає у реакцію з водним гідроксидом натрію, продуктами є водний хлорид натрію і вода:

\[\ce{HCl} \left( aq \right) + \ce{NaOH} \left( aq \right) \rightarrow \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber \]

Приклад\(\PageIndex{1}\): Double-Replacement Reactions

Напишіть повне і збалансоване хімічне рівняння для наступних реакцій подвійного заміщення. Один продукт вказується як орієнтир.

\(\ce{NaCN} \left( aq \right) + \ce{HBr} \left( aq \right) \rightarrow\)(Утворюється газ ціаністий водень)
\(\ce{(NH_4)_2SO_4} \left( aq \right) + \ce{Ba(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow\)(утворюється осад сульфату барію)

Рішення

Крок 1: Плануйте проблему.

У А вироблення газу приводить в дію реакцію. У Б вироблення осаду приводить в дію реакцію. В обох випадках використовуйте іонні заряди обох реагентів для побудови правильних формул продуктів.

Крок 2: Вирішіть.

А. катіони обох реагентів є\(+1\) зарядженими іонами, в той час як аніони -\(-1\) заряджені іони. Після обміну партнерами збалансоване рівняння:

\[\ce{NaCN} \left( aq \right) + \ce{HBr} \left( aq \right) \rightarrow \ce{NaBr} \left( aq \right) + \ce{HCN} \left( g \right)\nonumber \]

B. іон амонію і нітратний іон є\(1+\) і\(1-\) відповідно, в той час як барій і сульфат -\(2+\) і\(2-\). Це необхідно враховувати при обміні партнерами і написанні нових формул. Потім рівняння збалансовано.

\[\ce{(NH_4)_2SO_4} \left( aq \right) + \ce{Ba(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{NH_4NO_3} \left( aq \right) + \ce{BaSO_4} \left( s \right)\nonumber \]

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Обидва є подвійними реакціями заміни. Всі формули правильні і рівняння збалансовані.

Іноді реакція буде виробляти як газ, так і молекулярну сполуку. Реакція розчину карбонату натрію з соляною кислотою утворює водний хлорид натрію, вуглекислий газ і воду.

\[\ce{Na_2CO_3} \left( aq \right) + 2 \ce{HCl} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{CO_2} \left( g \right) + \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber \]

Резюме

Реакція подвійного заміщення зазвичай приймає форму AB + CD → AD + CB, де A і C є позитивно зарядженими катіонами, тоді як B і D є негативно зарядженими аніонами.
У реакціях подвійного заміщення, як правило, одним з продуктів є осад, газ або молекулярна сполука.

Рецензія

У реакції подвійної заміни, який тип сполук зазвичай є реагентами? Реакція подвійного заміщення відбувається між сірководнем і сірководнем. Напишіть решту хімічного рівняння і збалансуйте його.
Na ₂ S + НСл →
У реакції подвійного заміщення зазвичай утворюється один з трьох можливих видів продуктів. Які три типи?