Enkele en dubbele verplaatsingsreacties - Inleidende chemie - 1e Canadese editie (2023)

Hoofdstuk 4. Chemische reacties en vergelijkingen

leerdoelen

  1. Herken chemische reacties als enkelvoudige vervangingsreacties en dubbele vervangingsreacties.
  2. Gebruik het periodiek systeem, een activiteitenreeks of oplosbaarheidsregels om te voorspellen of enkelvoudige vervangingsreacties of dubbele vervangingsreacties zullen optreden.

Tot nu toe hebben we chemische reacties als onderwerp gepresenteerd, maar we hebben niet besproken hoe de producten van een chemische reactie kunnen worden voorspeld. Hier beginnen we met onze studie van bepaalde soorten chemische reacties waarmee we kunnen voorspellen wat de producten van de reactie zullen zijn.

A is een chemische reactie waarbij een element wordt vervangen door een ander element in een verbinding, waarbij een nieuw element en een nieuwe verbinding als producten worden gegenereerd. Bijvoorbeeld:

2HCl(aq) +Zn(s) →ZnCl2(aq) +H2(G)

is een voorbeeld van een enkelvoudige vervangingsreactie. De waterstofatomen in HCl worden vervangen door Zn-atomen en daarbij wordt een nieuw element - waterstof - gevormd. Een ander voorbeeld van een enkelvoudige vervangingsreactie is:

2NaCl(aq) + F2(g) →2NaF(s) +Cl2(G)

Hier verandert het negatief geladen ion van chloride in fluoride. Een typisch kenmerk van een enkelvoudige vervangingsreactie is dat er één element is als reactant en een ander element als product.

Niet alle voorgestelde enkelvoudige vervangingsreacties zullen optreden tussen twee gegeven reactanten. Dit wordt het gemakkelijkst aangetoond met fluor, chloor, broom en jodium. Gezamenlijk worden deze elementen de genoemdhalogenenen staan ​​in de voorlaatste kolom van het periodiek systeem (zie figuur 4.1 "Halogenen op het periodiek systeem"). De elementen bovenaan de kolom vervangen de elementen eronder in het periodiek systeem, maar niet andersom. Dus de reactie voorgesteld door:

CaI2(s) +Kl2(g) →CaCl2(s) +I2(S)

Deze reactie zal optreden, maar de reactie

CaF2(s) +Br2(ℓ) →CaBr2(s) +F2(G)

zal niet omdat broom lager is dan fluor op het periodiek systeem. Dit is slechts een van de vele manieren waarop het periodiek systeem ons helpt de chemie te begrijpen.

Enkele en dubbele verplaatsingsreacties - Inleidende chemie - 1e Canadese editie (1)

Voorbeeld 4.2

Zal er een enkelvoudige vervangingsreactie optreden? Zo ja, identificeer de producten.

  1. MgCl2+ ik2→ ?
  2. CaBr2+ F2→ ?

Oplossingen

  1. Omdat jodium lager is dan chloor op het periodiek systeem, zal er geen enkelvoudige vervangingsreactie plaatsvinden.
  2. Omdat fluor boven broom staat op het periodiek systeem, zal er een enkelvoudige vervangingsreactie optreden en zullen de producten van de reactie CaF zijn2en br2.

Zal er een enkelvoudige vervangingsreactie optreden? Zo ja, identificeer de producten.

FeI2+ Kl2→ ?

Antwoord

Ja; FeCl2en ik2

See Also
Kosten van levensonderhoud - laatste: Britten waarschuwden dat ze deze winter geen geld zullen besparen; mensen met krediet geadviseerd om energieleverancier te bellen

Trends in chemische reactiviteit zijn gemakkelijk te voorspellen bij het vervangen van anionen in eenvoudige ionische verbindingen - gebruik gewoon hun relatieve posities op het periodiek systeem. Bij het vervangen van de kationen zijn de trends echter niet zo eenvoudig. Dit komt deels omdat er zoveel elementen zijn die kationen kunnen vormen; een element in een kolom van het periodiek systeem kan een ander element in de buurt vervangen, of niet. Een lijst met de naam doet hetzelfde als het periodiek systeem voor halogenen: het somt de elementen op die de elementen eronder zullen vervangen in enkelvoudige vervangingsreacties. Hieronder wordt een eenvoudige activiteitenreeks weergegeven.

  • Li
  • K
  • Ba
  • sr
  • Ca
  • Al
  • mg
  • Al
  • Mn
  • Zn
  • Kr
  • Fe
  • In
  • sn
  • Pb
  • H2
  • Cu
  • Hg
  • Ag
  • Pd
  • Pt
  • Au

Het gebruik van de activiteitenreeks is vergelijkbaar met het gebruik van de posities van de halogenen op het periodiek systeem. Een element bovenop zal een element eronder vervangen in verbindingen die een enkele vervangingsreactie ondergaan. Elementen zullen geen elementen erboven vervangen in verbindingen.

Voorbeeld 4.3

Gebruik de activiteitenreeks om de eventuele producten van elke vergelijking te voorspellen.

  1. FeCl2+ Zn → ?
  2. HNO3+ Au → ?

Oplossingen

  1. Omdat zink in de activiteitenreeks boven ijzer staat, zal het ijzer in de verbinding vervangen. De producten van deze enkelvoudige vervangingsreactie zijn ZnCl2en Fe.
  2. Goud staat onder waterstof in de activiteitenreeks. Als zodanig zal het waterstof in een verbinding niet vervangen door het nitraation. Er wordt geen reactie voorspeld.

Gebruik de activiteitenreeks om de eventuele producten van deze vergelijking te voorspellen.

AlPO4+ Mg → ?

Antwoord

mg3(NA4)2en Al

A treedt op wanneer delen van twee ionische verbindingen worden uitgewisseld, waardoor twee nieuwe verbindingen ontstaan. Een kenmerk van een dubbele vervangingsvergelijking is dat er twee verbindingen zijn als reactanten en twee verschillende verbindingen als producten. Een voorbeeld is:

CuCl2(aq) +2AgNO3(aq) →Cu(NR3)2(aq) +2AgCl(s)

Er zijn twee equivalente manieren om een ​​dubbele vervangingsvergelijking te beschouwen: de kationen worden verwisseld of de anionen worden verwisseld. (Je kunt niet beide verwisselen; je zou eindigen met dezelfde stoffen waarmee je begon.) Elk perspectief zou je in staat moeten stellen de juiste producten te voorspellen, zolang je een kation koppelt aan een anion en niet een kation met een kation of een anion met een anion.

Voorbeeld 4.4

Voorspel de producten van deze dubbele vervangingsvergelijking: BaCl2+ Al2DUS4→ ?

Oplossing

Als we denken aan de reactie als het omschakelen van de kationen of het omschakelen van de anionen, zouden we verwachten dat de producten BaSO zijn4en NaCl.

Voorspel de producten van deze dubbele vervangingsvergelijking: KBr + AgNO3→ ?

Antwoord

KNO3en AgBr

Voorspellen of een dubbele vervangingsreactie optreedt, is iets moeilijker dan het voorspellen van een enkele vervangingsreactie. Er is echter één type dubbele vervangingsreactie die we kunnen voorspellen: de neerslagreactie. A treedt op wanneer twee ionische verbindingen worden opgelost in water en een nieuwe ionische verbinding vormen die niet oplost; deze nieuwe verbinding valt als een vaste stof uit de oplossing. De vorming van een vast neerslag is de drijvende kracht die de reactie doet verlopen.

Om te beoordelen of er dubbele vervangingsreacties zullen optreden, moeten we weten welke soorten ionische verbindingen neerslagen vormen. Hiervoor gebruiken we , wat algemene uitspraken zijn die voorspellen welke ionische verbindingen oplossen (oplosbaar zijn) en welke niet (niet oplosbaar of onoplosbaar zijn). Tabellen 4.1a en b "Enkele nuttige oplosbaarheidsregels" geven enkele algemene oplosbaarheidsregels weer. We moeten elke ionische verbinding (zowel de reactanten als de mogelijke producten) beschouwen in het licht van de oplosbaarheidsregels in tabel 4.1a en b. Als een verbinding oplosbaar is, gebruiken we het (aq)-label erbij, wat aangeeft dat het oplost. Als een verbinding niet oplosbaar is, gebruiken we het (s) label erbij en gaan we ervan uit dat het uit de oplossing zal neerslaan. Als alles oplosbaar is, wordt er geen reactie verwacht.

Tabel 4.1a Enkele nuttige oplosbaarheidsregels
Deze verbindingen lossen over het algemeen op in water (zijn oplosbaar):Uitzonderingen:
Alle verbindingen van Li+, al+, K+, Rb+, Cs+, en NH4+Geen
Alle verbindingen van NO3−en C2H3O2−Geen
Verbindingen van Cl−, Br−, I−Ag+, Hg22+, Pb2+
Verbindingen van SO42Hg22+, Pb2+, sr2+, Ba2+
Tabel 4.1b Enkele meer bruikbare oplosbaarheidsregels
Deze verbindingen lossen over het algemeen niet op in water (zijn onoplosbaar):Uitzonderingen:
Verbindingen van CO32-en PO43-Verbindingen van Li+, al+, K+, Rb+, Cs+, en NH4+
Verbindingen van OH−Verbindingen van Li+, al+, K+, Rb+, Cs+, NH4+, sr2+, en Ba2+

Beschouw bijvoorbeeld de mogelijke dubbele vervangingsreactie tussen Na2DUS4en SrCl2. De oplosbaarheidsregels zeggen dat alle ionische natriumverbindingen oplosbaar zijn en alle ionische chlorideverbindingen oplosbaar behalve Ag+, Hg22+, en Pb2+, die hier niet aan bod komen. Daarom Na2DUS4en SrCl2zijn beide oplosbaar. De mogelijke reactieproducten met dubbele vervanging zijn NaCl en SrSO4. Zijn deze oplosbaar? NaCl is (volgens dezelfde regel die we zojuist hebben geciteerd), maar hoe zit het met SrSO4? Verbindingen van het sulfaation zijn over het algemeen oplosbaar, maar Sr2+is een uitzondering: we verwachten dat het onoplosbaar is - een neerslag. Daarom verwachten we dat er een reactie optreedt, en de uitgebalanceerde chemische vergelijking zou zijn:

Al2DUS4(aq) +SrKl2(aq) → 2NaCl(aq) + SrSO4(S)

Je zou een visuele verandering verwachten die overeenkomt met SrSO4neerslaan uit de oplossing (Figuur 4.2 "Dubbele vervangingsreacties").

Enkele en dubbele verplaatsingsreacties - Inleidende chemie - 1e Canadese editie (2)

Voorbeeld 4.5

Zal er een dubbele vervangingsreactie optreden? Zo ja, identificeer de producten.

  1. Tuit3)2+KBr → ?
  2. NaOH + FeCl2→ ?

Oplossingen

  1. Volgens de oplosbaarheidsregels zijn zowel Ca(NO3)2en KBr zijn oplosbaar. Nu bekijken we wat de dubbele vervangingsproducten zouden zijn door de kationen (of de anionen) te verwisselen, namelijk CaBr2en KNO3. De oplosbaarheidsregels voorspellen echter dat deze twee stoffen ook oplosbaar zouden zijn, dus er zou geen neerslag ontstaan. We voorspellen dus geen reactie in dit geval.
  2. Volgens de oplosbaarheidsregels zijn zowel NaOH als FeCl2worden verwacht oplosbaar te zijn. Als we aannemen dat er een dubbele vervangingsreactie kan optreden, moeten we rekening houden met de mogelijke producten, namelijk NaCl en Fe (OH)2. NaCl is oplosbaar, maar volgens de oplosbaarheidsregels is Fe(OH)2is niet. Daarom zou er een reactie optreden en Fe(OH)2(s) zou uit de oplossing neerslaan. De uitgebalanceerde chemische vergelijking is: 2NaOH(aq) + FeCl2(aq) → 2NaCl(aq) + Fe(OH)2(S)

Komt er een dubbele vervangingsvergelijking voor? Zo ja, identificeer de producten.

Sorry. Nee3)2+KCl → ?

Antwoord

Geen gehoor; alle mogelijke producten zijn oplosbaar.

Belangrijkste leerpunten

  • Een enkelvoudige vervangingsreactie vervangt het ene element door het andere in een verbinding.
  • Het periodiek systeem of een activiteitenreeks kan helpen voorspellen of enkelvoudige vervangingsreacties optreden.
  • Een dubbele vervangingsreactie wisselt de kationen (of de anionen) van twee ionische verbindingen uit.
  • Een precipitatiereactie is een dubbele vervangingsreactie waarbij één product een vast neerslag is.
  • Oplosbaarheidsregels worden gebruikt om te voorspellen of sommige dubbele vervangingsreacties zullen optreden.

Opdrachten

  1. Wat zijn de algemene kenmerken die u helpen bij het herkennen van enkelvoudige vervangingsreacties?
  2. Wat zijn de algemene kenmerken die u helpen dubbele-vervangingsreacties te herkennen?
  3. Ervan uitgaande dat elke enkelvoudige vervangingsreactie plaatsvindt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Zn + Fe (NR3)2→ ?
    2. F2+ FeI3→ ?
  4. Ervan uitgaande dat elke enkelvoudige vervangingsreactie plaatsvindt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Li + MgSO4→ ?
    2. NaBr+Kl2→ ?
  5. Ervan uitgaande dat elke enkelvoudige vervangingsreactie plaatsvindt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Sn + H2DUS4→ ?
    2. Al + NiBr2→ ?
  6. Ervan uitgaande dat elke enkelvoudige vervangingsreactie plaatsvindt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Mg + HCl → ?
    2. HI + Br2→ ?
  7. Gebruik het periodiek systeem of de activiteitenreeks om te voorspellen of elke enkelvoudige vervangingsreactie zal plaatsvinden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. FeCl2+ Br2→ ?
    2. Fe (NR3)3+ Al → ?
  8. Gebruik het periodiek systeem of de activiteitenreeks om te voorspellen of elke enkelvoudige vervangingsreactie zal plaatsvinden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. Zn + Fe3(NA4)2→ ?
    2. Ag + KNO3→ ?
  9. Gebruik het periodiek systeem of de activiteitenreeks om te voorspellen of elke enkelvoudige vervangingsreactie zal plaatsvinden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. NaI + Cl2→ ?
    2. AgCl + Au → ?
  10. Gebruik het periodiek systeem of de activiteitenreeks om te voorspellen of elke enkelvoudige vervangingsreactie zal plaatsvinden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. Pt+H3NA4→ ?
    2. Li + HEM2O → ? (Hint: behandel H2O alsof het bestaat uit H+en OH−ionen.)
  11. Ervan uitgaande dat elke dubbele vervangingsreactie optreedt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Zn (NR3)2+ NaOH → ?
    2. HC1 + Na2Z → ?
  12. Ervan uitgaande dat elke dubbele vervangingsreactie optreedt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Ca(C2H3O2)2+ HNO3→ ?
    2. Al2CO3+ Zr(NR2)2→ ?
  13. Ervan uitgaande dat elke dubbele vervangingsreactie optreedt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Pb (NR3)2+KBr → ?
    2. K2O + MgCO3→ ?
  14. Ervan uitgaande dat elke dubbele vervangingsreactie optreedt, voorspel je de producten en schrijf je elke gebalanceerde chemische vergelijking op.
    1. Sn(OH)2+ FeBr3→ ?
    2. CsNO3+KCl → ?
  15. Gebruik de oplosbaarheidsregels om te voorspellen of elke dubbele vervangingsreactie zal optreden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. Pb (NR3)2+KBr → ?
    2. K2Van + Door2CO3→ ?
  16. Gebruik de oplosbaarheidsregels om te voorspellen of elke dubbele vervangingsreactie zal optreden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. Al2CO3+ Zr(NR2)2→ ?
    2. (NH4)2DUS4+ Ba (NR3)2→ ?
  17. Gebruik de oplosbaarheidsregels om te voorspellen of elke dubbele vervangingsreactie zal optreden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. K3NA4+ SrKl2→ ?
    2. NaOH + MgCl2→ ?
  18. Gebruik de oplosbaarheidsregels om te voorspellen of elke dubbele vervangingsreactie zal optreden en, zo ja, schrijf een uitgebalanceerde chemische vergelijking.
    1. KC2H3O2+ Li2CO3→ ?
    2. KOH + AgNO3→ ?
  1. Een element vervangt een ander element in een verbinding.
    1. Zn + Fe (NR3)2→ Zn(NR3)2+ Fe
    2. 3F2+ 2FeI3→ 3I2+2FeF3
    1. Sn + H2DUS4→ SnSO4+ H2
    2. 2Al + 3NiBr2→ 2AlBr3+3Ni
    1. Er treedt geen reactie op.
    2. Fe (NR3)3+ Al → Al(NR3)3+ Fe
    1. 2NaI + Cl2→ 2NaCl + I2
    2. Er treedt geen reactie op.
    1. Zn (NR3)2+ 2NaOH → Zn(OH)2+2NaNO3
    2. 2HCl + Na2S → 2NaCl + H2S
    1. Pb (NR3)2+ 2KBr → PbBr2+ 2 NOK3
    2. K2O + MgCO3→ K2CO3+ MgO
    1. Pb (NR3)2+ 2KBr → PbBr2(s) + 2KNO3
    2. Er treedt geen reactie op.
    1. 2k3NA4+3SrKl2→ Zr3(NA4)2(s) + 6KCl
    2. 2NaOH + MgCl2→ 2NaCl + Mg(OH)2(S)

Mediatoeschrijvingen

Figuur 4.1

Afbeelding 4.2

References

Top Articles
Latest Posts
Article information

Author: Jamar Nader

Last Updated: 06/11/2023

Views: 5255

Rating: 4.4 / 5 (55 voted)

Reviews: 94% of readers found this page helpful

Author information

Name: Jamar Nader

Birthday: 1995-02-28

Address: Apt. 536 6162 Reichel Greens, Port Zackaryside, CT 22682-9804

Phone: +9958384818317

Job: IT Representative

Hobby: Scrapbooking, Hiking, Hunting, Kite flying, Blacksmithing, Video gaming, Foraging

Introduction: My name is Jamar Nader, I am a fine, shiny, colorful, bright, nice, perfect, curious person who loves writing and wants to share my knowledge and understanding with you.