Цинкът (Zn) е химичен елемент, принадлежащ към групата на алкалоземните метали. В периодичната таблица Менделеев се намира под номер 30, което означава, че зарядът на атомното ядро, броят на електроните и протоните също е 30. Цинкът е в страничната II група на IV период. По номера на групата можете да определите броя на атомите, които са на нейното валентно или външно енергийно ниво - съответно 2.
Цинкът като типичен алкален метал
Цинкът е типичен представител на металите, в нормално състояние има синкаво-сив цвят, лесно се окислява във въздуха, придобивайки оксиден филм (ZnO) на повърхността.
Като типичен амфотерен метал, цинкът взаимодейства с атмосферния кислород: 2Zn + O2 = 2ZnO - без температура, с образуването на оксиден филм. При нагряване се образува бял прах.
Самият оксид реагира с киселини, за да образува сол и вода:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
с киселинни разтвори. Ако цинкът е с обикновена чистота, тогава уравнението на реакцията за HCl Zn е по-долу.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - уравнение на молекулярна реакция.
Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) = Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -) + 2H (заряд 0) - пълно уравнение на йонната реакция на Zn HCl.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (съкратено уравнение на йонна реакция).
Реакцията на цинк със солна киселина
Това уравнение на реакцията на HCl Zn принадлежи към редокс тип. Това може да се докаже от факта, че зарядът на Zn и H2 се променя по време на реакцията, наблюдава се качествена проява на реакцията, както и наличието на окислител и редуциращ агент.
В този случай Н2 е окислител, тъй като c. О. водород преди началото на реакцията беше "+", а след това стана "0". Той участва в процеса на редукция, давайки 2 електрона.
Zn е редуциращ агент, участва в окислението, като приема 2 електрона, повишава s.d. (степен на окисление).
Това също е реакция на заместване. По време на него участват 2 вещества, прост Zn и сложен - HCl. В резултат на реакцията се образуват 2 нови вещества, както и едно просто - H2 и едно сложно - ZnCl2. Тъй като Zn се намира в серията активност на металите преди H2, той го измества от веществото, което реагира с него.
Цинкът (Zn) е химичен елемент, принадлежащ към групата на алкалоземните метали. В периодичната таблица Менделеев се намира под номер 30, което означава, че зарядът на атомното ядро, броят на електроните и протоните също е 30. Цинкът е в страничната II група на IV период. По номера на групата можете да определите броя на атомите, които са на нейното валентно или външно енергийно ниво - съответно 2.
Цинкът като типичен алкален метал
Цинкът е типичен представител на металите, в нормално състояние има синкаво-сив цвят, лесно се окислява във въздуха, придобивайки оксиден филм (ZnO) на повърхността.
Като типичен амфотерен метал, цинкът взаимодейства с атмосферния кислород: 2Zn + O2 = 2ZnO - без температура, с образуването на оксиден филм. При нагряване се образува бял прах.
Самият оксид реагира с киселини, за да образува сол и вода:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
с киселинни разтвори. Ако цинкът е с обикновена чистота, тогава уравнението на реакцията за HCl Zn е по-долу.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - уравнение на молекулярна реакция.
Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) = Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -) + 2H (заряд 0) - пълно уравнение на йонната реакция на Zn HCl.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (съкратено уравнение на йонна реакция).
Реакцията на цинк със солна киселина
Това уравнение на реакцията на HCl Zn принадлежи към редокс тип. Това може да се докаже от факта, че зарядът на Zn и H2 се променя по време на реакцията, наблюдава се качествена проява на реакцията, както и наличието на окислител и редуциращ агент.
В този случай Н2 е окислител, тъй като c. О. водород преди началото на реакцията беше "+", а след това стана "0". Той участва в процеса на редукция, давайки 2 електрона.
Zn е редуциращ агент, участва в окислението, като приема 2 електрона, повишава s.d. (степен на окисление).
Това също е реакция на заместване. По време на него участват 2 вещества, прост Zn и сложен - HCl. В резултат на реакцията се образуват 2 нови вещества, както и едно просто - H2 и едно сложно - ZnCl2. Тъй като Zn се намира в серията активност на металите преди H2, той го измества от веществото, което реагира с него.
Време е да продължиш напред. Както вече знаем, пълното йонно уравнение трябва да бъде "почистено". Необходимо е да се премахнат онези частици, които присъстват както от дясната, така и от лявата страна на уравнението. Тези частици понякога се наричат "йони-наблюдатели"; те не участват в реакцията.
По принцип в тази част няма нищо сложно. Просто трябва да сте внимателни и да осъзнаете, че в някои случаи пълните и кратките уравнения могат да съвпадат (за повече подробности вижте пример 9).
Пример 5. Напишете пълно и кратко йонно уравнение, описващо взаимодействието на силициева киселина и калиев хидроксид във воден разтвор.
Решение. Нека започнем, разбира се, с молекулярното уравнение:
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.
Силициевата киселина е един от редките примери за неразтворими киселини; написано в молекулярна форма. KOH и K 2 SiO 3 са написани в йонна форма. H 2 O, разбира се, пишем в молекулярна форма:
H2SiO3+ 2K++ 2OH - = 2K++ SiO 3 2- + 2H 2 O.
Виждаме, че калиевите йони не се променят по време на реакцията. Тези частици не участват в процеса, трябва да ги премахнем от уравнението. Получаваме желаното кратко йонно уравнение:
H 2 SiO 3 + 2OH - \u003d SiO 3 2- + 2H 2 O.
Както можете да видите, процесът се свежда до взаимодействието на силициева киселина с ОН - йони. Калиевите йони не играят никаква роля в този случай: можем да заменим КОН с натриев хидроксид или цезиев хидроксид и същият процес ще се проведе в реакционната колба.
Пример 6. Меден (II) оксид се разтваря в сярна киселина. Напишете пълните и кратки йонни уравнения за тази реакция.
Решение. Основен оксидиреагират с киселини, за да образуват сол и вода:
H 2 SO 4 + CuO \u003d CuSO 4 + H 2 O.
Съответните йонни уравнения са дадени по-долу. Мисля, че е излишно да коментираме каквото и да било в случая.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+ H2O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
Пример 7. Използвайте йонни уравнения, за да опишете взаимодействието на цинка със солната киселина.
Решение. Вмъкнати метали серия от напрежениявляво от водорода, те реагират с киселини с освобождаване на водород (ние не обсъждаме специфичните свойства на окислителните киселини сега):
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2.
Пълното йонно уравнение може да бъде написано без затруднения:
Zn+2H++ 2Cl-= Zn2+ + 2Cl-+H2.
За съжаление при преминаване към кратко уравнение в задачи от този тип учениците често допускат грешки. Например, извадете цинка от две части на уравнението. Това е груба грешка! От лявата страна има просто вещество, незаредени цинкови атоми. От дясната страна виждаме цинкови йони. Това са напълно различни обекти! Има още по-фантастични опции. Например, H+ йони са зачеркнати от лявата страна, а H 2 молекулите са зачеркнати отдясно. Това се мотивира от факта, че и двете са водород. Но след това, следвайки тази логика, може например да се счита, че H 2 , HCOH и CH 4 са "едни и същи", тъй като всички тези вещества съдържат водород. Вижте колко абсурдно може да стане!
Естествено, в този пример можем (и трябва!) да изтрием само хлоридни йони. Получаваме окончателния отговор:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 .
За разлика от всички примери, обсъдени по-горе, тази реакция е редокс (по време на този процес настъпва промяна степени на окисление). За нас обаче това е напълно безпринципно: общият алгоритъм за писане на йонни уравнения продължава да работи и тук.
Пример 8. Медта се поставя във воден разтвор на сребърен нитрат. Опишете процесите, протичащи в разтвора.
Решение. По-активни метали (тези отляво в серия от напрежения) изместват по-малко активните от разтворите на техните соли. Медта е в серията напрежения вляво от среброто, следователно измества Ag от солевия разтвор:
Сu + 2AgNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓.
Пълните и кратки йонни уравнения са дадени по-долу:
Cu 0 + 2Ag + + 2НЕ 3 -= Cu 2+ + 2НЕ 3 -+ 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
Пример 9. Напишете йонни уравнения, описващи взаимодействието на водни разтвори на бариев хидроксид и сярна киселина.
Решение. Това е добре известна реакция на неутрализация, молекулярното уравнение може да бъде написано без затруднения:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Пълно йонно уравнение:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Време е да направим кратко уравнение и тук се оказва интересна подробност: всъщност няма какво да се намалява. Ние не наблюдаваме идентични частици от дясната и лявата страна на уравнението. Какво да правя? Търсите грешка? Не, тук няма грешка. Ситуацията, която попаднахме е нетипична, но съвсем приемлива. Тук няма наблюдателни йони; всички частици участват в реакцията: когато бариеви йони и сулфатни аниони се комбинират, се образува утайка от бариев сулфат, а когато H + и OH йони взаимодействат, се образува слаб електролит (вода).
— Но, позволете ми! - възкликвате вие. - "Как да напишем кратко йонно уравнение?"
Няма начин! Можете да кажете, че краткото уравнение е същото като пълното, можете да пренапишете предишното уравнение отново, но значението на реакцията няма да се промени от това. Да се надяваме, че компилаторите на USE опциите ще ви спестят от такива "хлъзгави" въпроси, но по принцип трябва да сте подготвени за всеки сценарий.
Време е да започнете да работите сами. Предлагам ви да изпълните следните задачи:
Упражнение 6. Напишете молекулни и йонни уравнения (пълни и кратки) за следните реакции:
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 \u003d
- SO 2 + KOH =
Как се решава задача 31 на изпита по химия
По принцип вече сме анализирали алгоритъма за решаване на този проблем. Единственият проблем е, че задачата на изпита е формулирана някак ... необичайно. Ще ви бъде представен списък с няколко вещества. Ще трябва да изберете две съединения, между които е възможна реакция, да съставите молекулно и йонно уравнение. Например една задача може да бъде формулирана по следния начин:
Пример 10. Предлагат се водни разтвори на натриев хидроксид, бариев хидроксид, калиев сулфат, натриев хлорид и калиев нитрат. Изберете две вещества, които могат да реагират едно с друго; напишете молекулярното уравнение за реакцията, както и пълните и кратките йонни уравнения.
Решение. запомняне свойства на основните класове неорганични съединения, заключаваме, че единствената възможна реакция е взаимодействието на водни разтвори на бариев хидроксид и калиев сулфат:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
Пълно йонно уравнение:
Ба 2+ + 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
Кратко йонно уравнение:
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓.
Между другото, обърнете внимание на един интересен момент: кратките йонни уравнения се оказаха идентични в този пример и в пример 1 от първа часттази статия. На пръв поглед това изглежда странно: напълно различни вещества реагират, но резултатът е един и същ. Всъщност тук няма нищо странно: йонните уравнения помагат да се види същността на реакцията, която може да бъде скрита под различни черупки.
И един момент. Нека се опитаме да вземем други вещества от предложения списък и да направим йонни уравнения. Е, например, помислете за взаимодействието на калиев нитрат и натриев хлорид. Нека напишем молекулярното уравнение:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
Дотук всичко изглежда достатъчно правдоподобно и преминаваме към пълното йонно уравнение:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - \u003d Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
Започваме да премахваме излишното и откриваме неприятна подробност: ВСИЧКО в това уравнение е „излишно“. Всички частици, които присъстват от лявата страна, намираме в дясната. Какво означава това? Възможно ли е? Да, може би, просто в този случай няма реакция; частиците, които първоначално са присъствали в разтвора, ще останат в него. Никаква реакция!
Виждате ли, в молекулярното уравнение тихомълком написахме глупости, но не успяхме да "излъжем" краткото йонно уравнение. Такъв е случаят, когато формулите са по-умни от нас! Запомнете: ако, когато пишете кратко йонно уравнение, стигнете до необходимостта да премахнете всички вещества, това означава, че или сте направили грешка и се опитвате да „намалите“ нещо излишно, или тази реакция като цяло е невъзможна.
Пример 11. Натриев карбонат, калиев сулфат, цезиев бромид, солна киселина, натриев нитрат. От предложения списък изберете две вещества, които могат да реагират помежду си, напишете молекулното уравнение на реакцията, както и пълните и кратките йонни уравнения.
Решение. В горния списък има 4 соли и една киселина. Солите могат да реагират една с друга само ако се образува утайка по време на реакцията, но нито една от изброените соли не може да образува утайка при реакцията с друга сол от този списък (проверете този факт, като използвате таблица за разтворимост!) Една киселина може да реагира със сол само когато солта е образувана от по-слаба киселина. Сярната, азотната и бромоводородната киселина не могат да бъдат изместени от действието на HCl. Единственият разумен вариант е взаимодействието на солна киселина с натриев карбонат.
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
Моля, обърнете внимание: вместо формулата H 2 CO 3, която на теория би трябвало да се образува по време на реакцията, пишем H 2 O и CO 2. Това е правилно, тъй като въглеродната киселина е изключително нестабилна дори при стайна температура и лесно се разлага на вода и въглероден диоксид.
Когато пишем пълното йонно уравнение, вземаме предвид, че въглеродният диоксид не е електролит:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - \u003d 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.
Премахваме излишъка, получаваме кратко йонно уравнение:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2.
Сега експериментирайте малко! Опитайте се, както направихме в предишната задача, да напишете йонни уравнения за невъзможни реакции. Вземете например натриев карбонат и калиев сулфат или цезиев бромид и натриев нитрат. Уверете се, че краткото йонно уравнение отново е "празно".
- разгледайте още 6 примера за решаване на задачи USE-31,
- обсъдете как да напишете йонни уравнения за сложни редокс реакции,
- даваме примери за йонни уравнения, включващи органични съединения,
- Нека се докоснем до йонообменните реакции, протичащи в неводна среда.
