Zink (Zn) är ett kemiskt grundämne som tillhör gruppen alkaliska jordartsmetaller. I det periodiska systemet är Mendeleev placerad på nummer 30, vilket betyder att laddningen av atomkärnan, antalet elektroner och protoner också är 30. Zink är i sido II-gruppen av IV-perioden. Genom gruppnumret kan du bestämma antalet atomer som är på dess valens eller externa energinivå - respektive 2.
Zink som en typisk alkalimetall
Zink är en typisk representant för metaller, i normalt tillstånd har den en blågrå färg, den oxideras lätt i luft och får en oxidfilm (ZnO) på ytan.
Som en typisk amfoter metall interagerar zink med atmosfäriskt syre: 2Zn + O2 = 2ZnO - utan temperatur, med bildandet av en oxidfilm. Vid upphettning bildas ett vitt pulver.
Oxiden själv reagerar med syror och bildar salt och vatten:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
med sura lösningar. Om zink är av vanlig renhet, är reaktionsekvationen för HCl Zn nedan.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - molekylär reaktionsekvation.
Zn (laddning 0) + 2H (laddning +) + 2Cl (laddning -) = Zn (laddning +2) + 2Cl (laddning -) + 2H (laddning 0) - fullständig Zn HCl jonreaktionsekvation.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (förkortad jonreaktionsekvation).
Reaktionen av zink med saltsyra
Denna HCl Zn-reaktionsekvation tillhör redoxtypen. Detta kan bevisas av det faktum att laddningen av Zn och H2 förändrades under reaktionen, en kvalitativ manifestation av reaktionen observerades och närvaron av ett oxidationsmedel och ett reduktionsmedel observerades också.
I detta fall är H2 ett oxidationsmedel, eftersom c. O. väte innan reaktionens start var "+" och efter att det blev "0". Han deltog i reduktionsprocessen och gav 2 elektroner.
Zn är ett reduktionsmedel, det deltar i oxidation, accepterar 2 elektroner, vilket ökar s.d. (oxidationsgrad).
Det är också en substitutionsreaktion. Under den deltog 2 ämnen, enkel Zn och komplex - HCl. Som ett resultat av reaktionen bildades 2 nya ämnen, såväl som en enkel - H2 och en komplex - ZnCl2. Eftersom Zn finns i aktivitetsserien av metaller före H2, förträngde det det från ämnet som reagerade med det.
Zink (Zn) är ett kemiskt grundämne som tillhör gruppen alkaliska jordartsmetaller. I det periodiska systemet är Mendeleev placerad på nummer 30, vilket betyder att laddningen av atomkärnan, antalet elektroner och protoner också är 30. Zink är i sido II-gruppen av IV-perioden. Genom gruppnumret kan du bestämma antalet atomer som är på dess valens eller externa energinivå - respektive 2.
Zink som en typisk alkalimetall
Zink är en typisk representant för metaller, i normalt tillstånd har den en blågrå färg, den oxideras lätt i luft och får en oxidfilm (ZnO) på ytan.
Som en typisk amfoter metall interagerar zink med atmosfäriskt syre: 2Zn + O2 = 2ZnO - utan temperatur, med bildandet av en oxidfilm. Vid upphettning bildas ett vitt pulver.
Oxiden själv reagerar med syror och bildar salt och vatten:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
med sura lösningar. Om zink är av vanlig renhet, är reaktionsekvationen för HCl Zn nedan.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - molekylär reaktionsekvation.
Zn (laddning 0) + 2H (laddning +) + 2Cl (laddning -) = Zn (laddning +2) + 2Cl (laddning -) + 2H (laddning 0) - fullständig Zn HCl jonreaktionsekvation.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (förkortad jonreaktionsekvation).
Reaktionen av zink med saltsyra
Denna HCl Zn-reaktionsekvation tillhör redoxtypen. Detta kan bevisas av det faktum att laddningen av Zn och H2 förändrades under reaktionen, en kvalitativ manifestation av reaktionen observerades och närvaron av ett oxidationsmedel och ett reduktionsmedel observerades också.
I detta fall är H2 ett oxidationsmedel, eftersom c. O. väte innan reaktionens start var "+" och efter att det blev "0". Han deltog i reduktionsprocessen och gav 2 elektroner.
Zn är ett reduktionsmedel, det deltar i oxidation, accepterar 2 elektroner, vilket ökar s.d. (oxidationsgrad).
Det är också en substitutionsreaktion. Under den deltog 2 ämnen, enkel Zn och komplex - HCl. Som ett resultat av reaktionen bildades 2 nya ämnen, såväl som en enkel - H2 och en komplex - ZnCl2. Eftersom Zn finns i aktivitetsserien av metaller före H2, förträngde det det från ämnet som reagerade med det.
Det är dags att gå vidare. Som vi redan vet måste den kompletta joniska ekvationen "rensas upp". Det är nödvändigt att ta bort de partiklar som finns på både höger och vänster sida av ekvationen. Dessa partiklar kallas ibland "observatörjoner"; de deltar inte i reaktionen.
I princip är det inget komplicerat i denna del. Du behöver bara vara försiktig och inse att i vissa fall kan de fullständiga och korta ekvationerna sammanfalla (för mer information, se exempel 9).
Exempel 5. Skriv en komplett och kort jonisk ekvation som beskriver interaktionen mellan kiselsyra och kaliumhydroxid i en vattenlösning.
Lösning. Låt oss naturligtvis börja med den molekylära ekvationen:
H2SiO3 + 2KOH = K2SiO3 + 2H2O.
Kiselsyra är ett av de sällsynta exemplen på olösliga syror; skriven i molekylär form. KOH och K 2 SiO 3 skrivs i jonform. H 2 O, naturligtvis, vi skriver i molekylär form:
H2SiO3+ 2K++ 2OH- = 2K++ SiO32- + 2H2O.
Vi ser att kaliumjoner inte förändras under reaktionen. Dessa partiklar deltar inte i processen, vi måste ta bort dem från ekvationen. Vi får den önskade korta joniska ekvationen:
H 2 SiO 3 + 2OH - \u003d SiO 3 2- + 2H 2 O.
Som du kan se kommer processen ner på interaktionen av kiselsyra med OH - joner. Kaliumjoner spelar ingen roll i det här fallet: vi skulle kunna ersätta KOH med natriumhydroxid eller cesiumhydroxid, och samma process skulle äga rum i reaktionskolven.
Exempel 6. Koppar(II)oxid löstes i svavelsyra. Skriv de fullständiga och korta joniska ekvationerna för denna reaktion.
Lösning. Main oxider reagerar med syror och bildar salt och vatten:
H 2 SO 4 + CuO \u003d CuSO 4 + H 2 O.
Motsvarande joniska ekvationer ges nedan. Jag tycker att det är onödigt att kommentera något i det här fallet.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu2++ SO 4 2-+ H2O
2H + + CuO = Cu2+ + H2O
Exempel 7. Använd joniska ekvationer för att beskriva interaktionen mellan zink och saltsyra.
Lösning. Metaller som står i serie av spänningar till vänster om väte reagerar de med syror med frisättning av väte (vi diskuterar inte de specifika egenskaperna hos oxiderande syror nu):
Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H 2.
Den fullständiga joniska ekvationen kan skrivas utan svårighet:
Zn+2H++ 2Cl-= Zn2++ 2Cl-+H2.
Tyvärr, när eleverna byter till en kort ekvation i uppgifter av denna typ, gör eleverna ofta misstag. Ta till exempel zink ur två delar av ekvationen. Detta är ett grovt misstag! På vänster sida finns ett enkelt ämne, oladdade zinkatomer. På höger sida ser vi zinkjoner. Det här är helt olika föremål! Det finns ännu fler fantastiska alternativ. Till exempel är H+-joner överstrukna på vänster sida och H2-molekyler är överstrukna till höger. Detta motiveras av det faktum att båda är väte. Men sedan, efter denna logik, kan man till exempel anse att H 2 , HCOH och CH 4 är "en och samma", eftersom alla dessa ämnen innehåller väte. Se hur absurt det kan bli!
Naturligtvis kan (och bör!) vi i det här exemplet bara radera kloridjoner. Vi får det slutgiltiga svaret:
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2.
Till skillnad från alla exempel som diskuterats ovan är denna reaktion redox (under denna process sker en förändring oxidationstillstånd). För oss är detta dock helt principlöst: den allmänna algoritmen för att skriva joniska ekvationer fortsätter att fungera även här.
Exempel 8. Koppar placerades i en vattenlösning av silvernitrat. Beskriv de processer som sker i lösningen.
Lösning. Mer aktiva metaller (de till vänster i serie av spänningar) ersätta mindre aktiva från lösningar av deras salter. Koppar är i spänningsserien till vänster om silver, därför förskjuter den Ag från saltlösningen:
Сu + 2AgNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓.
De fullständiga och korta joniska ekvationerna ges nedan:
Cu O + 2 Ag + + 2NO 3 -= Cu2++ 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
Exempel 9. Skriv joniska ekvationer som beskriver växelverkan mellan vattenlösningar av bariumhydroxid och svavelsyra.
Lösning. Detta är en välkänd neutraliseringsreaktion, den molekylära ekvationen kan skrivas utan svårighet:
Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2H2O.
Full jonisk ekvation:
Ba2+ + 2OH - + 2H + + SO42- = BaSO4 ↓ + 2H2O.
Det är dags att göra en kort ekvation, och här visar det sig en intressant detalj: det finns faktiskt inget att minska. Vi observerar inte identiska partiklar på höger och vänster sida av ekvationen. Vad ska man göra? Letar du efter en bugg? Nej, det är inget fel här. Situationen vi mötte är atypisk, men ganska acceptabel. Det finns inga observatörjoner här; alla partiklar deltar i reaktionen: när bariumjoner och sulfatanjoner kombineras bildas en fällning av bariumsulfat, och när H + och OH-joner interagerar bildas en svag elektrolyt (vatten).
"Men låt mig!" - utbrister du. - "Hur skriver vi en kort jonisk ekvation?"
Aldrig! Du kan säga att den korta ekvationen är densamma som den fullständiga, du kan skriva om den föregående ekvationen igen, men betydelsen av reaktionen kommer inte att ändras från detta. Låt oss hoppas att kompilatorerna för USE-alternativen kommer att rädda dig från sådana "hala" frågor, men i princip bör du vara beredd på alla scenarion.
Det är dags att börja arbeta på egen hand. Jag föreslår att du slutför följande uppgifter:
Övning 6. Skriv molekylära och joniska ekvationer (fullständiga och korta) för följande reaktioner:
- Ba(OH)2 + HNO3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 \u003d
- SO2 + KOH =
Hur man löser uppgift 31 på tentan i kemi
I princip har vi redan analyserat algoritmen för att lösa detta problem. Problemet är bara att uppgiften på tentan är formulerad något ... ovanligt. Du kommer att presenteras med en lista över flera ämnen. Du måste välja två föreningar mellan vilka en reaktion är möjlig, göra en molekylär och jonisk ekvation. En uppgift kan till exempel formuleras enligt följande:
Exempel 10. Vattenlösningar av natriumhydroxid, bariumhydroxid, kaliumsulfat, natriumklorid och kaliumnitrat finns tillgängliga. Välj två ämnen som kan reagera med varandra; skriv molekylekvationen för reaktionen, samt de fullständiga och korta joniska ekvationerna.
Lösning. komma ihåg egenskaper hos huvudklasserna av oorganiska föreningar, drar vi slutsatsen att den enda möjliga reaktionen är interaktionen mellan vattenhaltiga lösningar av bariumhydroxid och kaliumsulfat:
Ba(OH)2 + K2SO4 = BaSO4 ↓ + 2KOH.
Full jonisk ekvation:
Ba 2++ 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
Kort jonisk ekvation:
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓.
Var förresten uppmärksam på en intressant punkt: de korta joniska ekvationerna visade sig vara identiska i detta exempel och i exempel 1 från första delen Denna artikel. Vid första anblicken verkar detta konstigt: helt olika ämnen reagerar, men resultatet är detsamma. I själva verket är det inget konstigt här: joniska ekvationer hjälper till att se essensen av reaktionen, som kan döljas under olika skal.
Och ett ögonblick. Låt oss försöka ta andra ämnen från den föreslagna listan och göra joniska ekvationer. Tja, till exempel, överväga interaktionen mellan kaliumnitrat och natriumklorid. Låt oss skriva molekylekvationen:
KNO3 + NaCl = NaNO3 + KCl.
Än så länge ser allt rimligt ut och vi går vidare till den fullständiga joniska ekvationen:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - \u003d Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
Vi börjar ta bort överskottet och hittar en obehaglig detalj: ALLT i denna ekvation är "överflödigt". Alla partiklar som finns på vänster sida hittar vi i den högra. Vad betyder det här? Är det möjligt? Ja, kanske, bara ingen reaktion inträffar i detta fall; partiklar som ursprungligen fanns i lösningen kommer att förbli i den. Ingen reaktion!
Du förstår, i den molekylära ekvationen skrev vi tyst nonsens, men vi misslyckades med att "lura" den korta joniska ekvationen. Så är fallet när formlerna är smartare än oss! Kom ihåg: om du, när du skriver en kort jonisk ekvation, kommer till behovet av att ta bort alla ämnen, betyder det att du antingen gjorde ett misstag och försöker "minska" något överflödigt, eller så är denna reaktion i allmänhet omöjlig.
Exempel 11. Natriumkarbonat, kaliumsulfat, cesiumbromid, saltsyra, natriumnitrat. Från den föreslagna listan väljer du två ämnen som kan reagera med varandra, skriv molekylekvationen för reaktionen, samt de fullständiga och korta joniska ekvationerna.
Lösning. I listan ovan finns det 4 salter och en syra. Salter kan endast reagera med varandra om en fällning bildas under reaktionen, men inget av de listade salterna kan bilda en fällning i reaktionen med ett annat salt från denna lista (verifiera detta med löslighetstabell!) En syra kan reagera med ett salt endast när saltet bildas av en svagare syra. Svavelsyra, salpetersyra och bromvätesyra kan inte ersättas av inverkan av HCl. Det enda rimliga alternativet är växelverkan mellan saltsyra och natriumkarbonat.
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
Observera: istället för formeln H 2 CO 3, som i teorin borde ha bildats under reaktionen, skriver vi H 2 O och CO 2. Detta är korrekt, eftersom kolsyra är extremt instabil även vid rumstemperatur och lätt sönderfaller till vatten och koldioxid.
När vi skriver hela joniska ekvationen tar vi hänsyn till att koldioxid inte är en elektrolyt:
2Na + + CO3 2- + 2H + + 2Cl - \u003d 2Na + + 2Cl - + H2O + CO2.
Vi tar bort överskottet, vi får en kort jonisk ekvation:
CO32- + 2H+ = H2O + CO2.
Experimentera lite nu! Försök, som vi gjorde i föregående uppgift, att skriva joniska ekvationer för omöjliga reaktioner. Ta till exempel natriumkarbonat och kaliumsulfat, eller cesiumbromid och natriumnitrat. Se till att den korta joniska ekvationen är "tom" igen.
- överväg 6 fler exempel på att lösa USE-31-uppgifter,
- diskutera hur man skriver joniska ekvationer för komplexa redoxreaktioner,
- vi ger exempel på joniska ekvationer som involverar organiska föreningar,
- Låt oss beröra de jonbytesreaktioner som sker i ett icke-vattenhaltigt medium.
