Химические свойства цинка и его соединений. Общие характеристики цинка, его реакции с разбавленной и концентрированной серной кислотой Цинк взаимодействует с раствором каждого из веществ

Сплав цинка с медью - латунь - был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.
Латинское zincum переводится как "белый налет". Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского "ченг", хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово "цинк" встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16-17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому "цинко" - налет, бельмо на глазу. Общеупотребительным название "цинк" стало только в 1920-х гг.

Нахождение в природе, получение:

Наиболее распространенный минерал цинка - сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала - сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO 3 , цинкит ZnO, каламин 2ZnO·SiO 2 ·Н 2 O. На Алтае нередко можно встретить полосатую "бурундучную" руду - смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.
Выделение цинка начинается с концентрирования руды методами седиментации или флотации, затем ее обжигают до образования оксидов: 2ZnS + 3О 2 = 2ZnО + 2SO 2
Оксид цинка перерабатывают электролитическим методом или восстанавливают коксом. В первом случае цинк выщелачивают из сырого оксида разбавленным раствором серной кислоты, примесь кадмия осаждают цинковой пылью и раствор сульфата цинка подвергают электролизу. Металл 99,95%-ной чистоты осаждается на алюминиевых катодах.

Физические свойства:

В чистом виде - довольно пластичный серебристо-белый металл. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем "крик олова"). При 100-150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Температура плавления - 692°C, температура кипения - 1180°C

Химические свойства:

Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал -0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа. На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает. При нагревании цинк реагирует с галогенами, с фосфором, образуя фосфиды Zn 3 P 2 и ZnP 2 , с серой и ее аналогами, образуя различные халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe 2 и ZnTe. С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Нитрид Zn 3 N 2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550-600°C.
Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот и щелочей, образуя в последнем случае гидроксоцинкаты: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Очень чистый цинк растворами кислот и щелочей не реагирует.
Для цинка характерны соединения со степенью окисления: +2.

Важнейшие соединения:

Оксид цинка - ZnО, белый, амфотерный, реагирует как с растворами кислот, так и со щелочами:
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + Н 2 О (сплавление).
Гидроксид цинка - образуется в виде студенистого белого осадок при добавлении щелочи к водным растворам солей цинка. Амфотерный гидроксид
Соли цинка . Бесцветные кристаллические вещества. В водных растворах ионы цинка Zn 2+ образуют аквакомплексы 2+ и 2+ и подвергаются сильному гидролизу.
Цинкаты образуются при взаимодействии оксида или гидроксида цинка со щелочами. При сплавлении образуются метацинкаты (напр. Na 2 ZnO 2), которые растворяясь в воде переходят в тетрагидроксоцинкаты: Na 2 ZnO 2 + 2Н 2 О = Na 2 . При подкислении растворов в осадок выпадает гидроксид цинка.

Применение:

Производство антикоррозионных покрытий. - Металлический цинк в виде брусков используют для защиты от коррозии стальных изделий, соприкасающихся с морской водой. Примерно половина всего производимого цинка используется для производства оцинкованной стали, одна треть - в горячем цинковании готовых изделий, остальное - для полосы и проволоки.
- Большое практическое значение имеют сплавы цинка - латуни (медь плюс 20-50% цинка). Для литья под давлением, помимо латуней, используется быстро растущее число специальных сплавов цинка.
- Еще одна область применения - производство сухих батарей, хотя в последние годы оно существенно сократилось.
- Теллурид цинка ZnTe используется как материал для фоторезисторов, приемников инфракрасного излучения, дозиметров и счетчиков радиоактивного излучения. - Ацетат цинка Zn(CH 3 COO) 2 его используют как фиксатор при крашении тканей, консервант древесины, противогрибковое средство в медицине, катализатор в органическом синтезе. Ацетат цинка входит в состав зубных цементов, используется при производстве глазурей и фарфора.

Цинк - один из наиболее важных биологически активных элементов и необходим для всех форм жизни. Его роль обусловлена, в основном, тем, что он входит в состав более 40 важных ферментов. Установлена функция цинка в белках, отвечающих за распознавание последовательности оснований в ДНК и, следовательно, регулирующих перенос генетической информации в ходе репликации ДНК. Цинк участвует в углеводном обмене с помощью цинксодержащего гормона - инсулина. Только в присутствии цинка действует витамин А. Необходим цинк и для формирования костей.
В то же время ионы цинка токсичны.

Беспоместных С., Штанова И.
ХФ ТюмГУ, 571 группа.

Источники: Википедия:

Тестовые задания по теме:"Кислород,сера и их соединения"
1.Элемент,расположенный в Периодческой системе химических элементов Д.И.Менделеева в 4-м периоде VIА-группы,называется:
1)селен
2)кислород
3)теллур)
4)сера
2.Заряд ядра и число валентных электронов в атоме кислорода соответственно равны:
1) +8 и 6
2)+8 и 2
3)+16 и 2
4)+16 и 6
3Такую же валентность,как и кислород, сера проявляет в каждом из двух соединений:
1)SO2,Na2S
2)Al2S3,SO3
3)H2S,CaS
4)MgS,SO2
4.Химическая связь между атомами элементов с порядковыми номерами 6 и 16:
1)ионная
2)ковалентная неполярная
3)водородная
4)ковалентная полярнаяя
5.Степень окисления +6 сера имеет в соединении:
1)H2SO4
2)H2SO3
3)H2S
4)CS2
6.Оксид серы (IV) является:
1)основням
2)кислотным
3)амфотерным
4)несолеобразующим
7.С оксидом серы (VI) взаимодействуют все вещества,указанные в ряду:
1)H2O,O2,NaCl
2)Cu(OH)2,NaCl,CaO
3)Ca(OH)2,CO2,K2O
4)NaOH,H2O,BaO
8.С образованием осадка идет реакция между растворами:
1)Na2 и KCL
2)H2SO4 и BaCl2
3)H2SO4 и CuCl2
4)CuSO4 и HCl
9.Коэффициент перед восстановителем в уравнении реакции между сероводородом и кислородом равен:
1)4
2)3
3)2
4)1
10.Верны ли следующие суждения о свойствах серы:
а)в химических реакциях сера проявляет как свойства окислителя, так и свойства восстановителя;
б)с кислородом сера образует только кислотные оксиды
1)верно только а
2)верно только б
3)верны оба суждения
4)оба суждения неверны
11.Установите соответсвие между уравнением химической реакции и ее типом:
Уравнение реакции:
Тип реакции:
1)KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2 А)ионного обмена
Б)соединения
В)замещения
Г)нейтрализации
Д)окисления-восстановления
2)Pb(NO3)2+K2S=PbS+2KNO3
3)H2S+Ba(OH)2=BaS+2H2O
4)SO2+CaO=СASO3
12.Установите соответсвие между схемой химической реакции и изменением степени окисления окислителя в ней.
Схема реакции:
1)H2S+O2=SO2+H2O
2)H2SO4(конц.)+Zn=ZnSO4+H2S+H2O
3)CuSO4=CuO+SO2+O2
4)H2SO4(конц.)+C=H2O+CO2+SO2
Изменение степени оксиления:
А)S(+6)=S(+4)
Б)S(+4)=S(0)
В)S(2)=S(0)
Г)S=S
Д)S(+4)=S(+6)
Е)S(-2)=S(+4)
13.Практически осуществимы реакции между раствором сульфита натрия и растворами:
А)гидроксида кальция
Б)нитрата лития
В)хлорида натрия
Г)нитрата аммония
Д)азотной кислоты
Е)хлорида меди (II)
14.Составьте уравнения реакции, схема которой:
H2SO4()+Fe=Fe2(SO4)3+.....+H2O
Определить окислитель и восстановитель.
15.Определите массу оксида серы (IV), которая получится при взаимодйствии 71г сульфита натрия с 0,5 моль серной кислоты.

1)Почему технический цинк взаимодействует с кислотой более интенсивно, чем химически чистый?

2)Можно ли поверхность нержавеющей стали обрабатывать песком, содержащим примеси оксидов?
3)Железная и цинковая пластины погружены в сосуд с раствором серной кислоты так, что они не соприкасаются. Какие процессы будут протекать на поверхности пластинок, если: а)пластинки не соединены друг другом б) пластины соединены, в)пластины соединены с полюсами источника тока 1) цинк катод; 2)цинк анод?
Ответы подтвердить электрохимическими уравнениями

1.Число электронов в ионе железа Fe3+ равно: 1) 26 2) 28 3) 24 4) 23 2.Верно ли утверждение основные свойства оксида калия выражены сильнее, чем

у оксида натрия?

3.Магний взаимодействует с раствором 1)NA2SO4 2)CACL2 3)CuSO4 4)KCL

Может кто-нибудь сможет мне помочь)) Для полного взаимодействия с раствором нитрата бария объемом 28 мл и молярной концентрацией соли 0,2 моль/л

потребуется раствор карбоната калия с молярной концентрацией соли 0.05 моль/л минимальным объемом (мл):

А. 20 Б. 40 В. 60 Г. 80

№1Веществами Х и У в схеме превращений Mg+X->Y+H2S+H2O являются соответственно:1)H2SO4(конц) и MgSO4,2)H2SO3 и MgSO3,3)H2SO4(разб) и MgSO4,4)H2SO3 и

№2Бутаналь и метилэтилкетон являются:1)гомологами,2)структурными изомерами,3)геометрическими изомерами,4)одним и тем же веществом №3Преобладающим продуктом взаимодействия водного раствора щелочи с 2-хлорбутаном является:1)бутаналь,2)бутанол-2,3)бутен-2,4)1-метилпропанол-1 №4Взаимодействуют между собой:1)диэтиловый эфир и натрий,2)этилацетат и хлороводород,3)этаналь и гидроксид меди 2,4)этанол и хлорид железа 3 №5Уравнение реакции практически осуществимой в водном растворе имеет вид:1)Ba(NO3)2+2NaOH=2NaNO3+(BaOH)2 2 . NaNO3 + НС1 = NaCl + HNO3 3. CuSO4 + 2KOH = K2SO4 + Cu(OH) 2 4. Fe2(SO4)3 + 6HNO3 = 2Fе(NО3)3 + 3H2SO4

• Обозначение - Zn (Zincum);
• Период - IV;
• Группа - 12 (IIb);
• Атомная масса - 65,39;
• Атомный номер - 30;
• Радиус атома = 138 пм;
• Ковалентный радиус = 125 пм;
• Распределение электронов - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ;
• t плавления = 419,88°C;
• t кипения = 907°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,65/1,66;
• Степень окисления: +2, 0;
• Плотность (н. у.) = 7,13 г/см 3 ;
• Молярный объем = 9,2 см 3 /моль.

Цинк люди использовали еще до нашей эры в виде его сплава с медью - латуни. Впервые чистый цинк удалось выделить англичанину Уильяму Чемпиону в 18 веке.

В земной коре цинка содержится 8,3·10 -3 % по массе. Много цинка содержится в термальных источниках, из которых происходит осаждение сульфидов цинка, имеющих важное промышленное значение. Цинк играет активную роль в жизни животных и растений, являясь важным биогенным микроэлементом.

Рис. Строение атома цинка .

Электронная конфигурация атома цинка - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 (см. Электронная структура атомов). Предпоследний электронный слой атома цинка полностью заполнен, а на внешнем слое находится два s-электрона, которые и взаимодействуют с другими элементами, поэтому в соединениях цинк проявляется степень окисления +2. (см. Валентность). Цинк обладает высокой химической активностью.

Физические свойства цинка:

• голубовато-белый металл;
• хрупкий при н. у.;
• при нагревании более 100°C хорошо куется и прокатывается;
• обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

Химические свойства цинка:

• на воздухе быстро окисляется, покрываясь тонкой пленкой оксида цинка, предохраняющей металл от дальнейшей реакции;
• при нагревании реагирует с кислородом, хлором, серой, образуя оксиды, хлориды, сульфиды соответственно:
  2Zn + O 2 = 2ZnO; Zn + Cl 2 = ZnCl 2 ; Zn + S = ZnS.
• реагирует с разбавленной серной кислотой и растворами кислот неокислителей, вытесняя из них водород:
  Zn + H 2 SO 4(рзб.) = ZnSO 4 + H 2 ; Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ;
• реагирует с азотной и концентрированной серной кислотой, восстанавливая азот или серу соответственно:
  Zn + H 2 SO 4(кнц.) = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
• реагирует при нагревании с растворами щелочей, образуя гидроцинкаты: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 ;
• вытесняет менее активные металлы (см. электрохимический ряд напряжений металлов) из растворов их солей: Zn + CuCl 2 = ZnCl 2 + Cu.

Получение цинка:

• чистый цинк получают электролизом его солей;
• промышленным способом цинк получают из сульфидных руд:
  • на первом этапе получают оксид цинка, подвергая руду окислительному обжигу: 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2 ;
  • на втором этапе оксид цинка восстанавливают углем при высокой температуре: ZnO + C = Zn + CO.

Применение цинка:

• в качестве антикоррозионного покрытия металлических изделий (цинкование);
• для изготовления сплавов, широко применяющихся в машиностроении;
• в АКБ и сухих элементах;
• в лакокрасочной промышленности (изготовление цинковых белил);
• как восстановитель в реакциях органического синтеза.

Химия...Проверьте правильно ли я рассуждаю... и получил лучший ответ

Ответ от Надежда Лютова[гуру]
Нет, рассуждение совершенно неверное. Представленные уравнения реакций тоже. По легкости отдачи электронов металлы располагаются в ряду активности. Nа, Са, Мg -,более активны, чем Zn.Поэтому, менее активный металл (Zn) не может вытеснить более активный металл из раствора соли. Значит, реакции 2,3,4-не идут.
Реакция 1 возможна, т. к. Сu- менее активный металл, стоящий справа от водорода в ряду активности. Zn, как более активный металл, вытесняет Сu из растворов солей.
Zn +CuSО4=ZnsО4 +Cu.
Запомни пожалуйста: 1)Каждый металл ряда активности вытесняет (восстанавливает) все следующие за ним металлы из растворов их солей.
2)Чем левее стоит в ряду активности металл, тем больше его восстановительная способность.. .

Ответ от Алексей Галушко [гуру]
ответ верный, но совершенно бредовые рассуждения (без обид)
Поленциал Cu/Cu(2+) выше чем Zn/Zn(2+), а у кого больше потенциал, тот и окислитель. Будет такая реакция:
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

Располагается во второй группе, побочной подгруппе периодической системы Менделеева и является переходным металлом. Порядковый номер элемента - 30, масса - 65,37. Электронная конфигурация внешнего слоя атома - 4s2. Единственная и постоянная равна «+2». Для переходных металлов характерно образование комплексных соединений, в которых они выступают в качестве комплексообразователя с разными координационными числами. Это относится и к цинку. Существует 5 устойчивых в природе изотопов с массовыми числами от 64 до 70. При этом изотоп 65Zn является радиоактивным, период его полураспада составляет 244 дня.

Цинк - это серебристо-голубой металл, который на воздухе быстро покрывается защитной оксидной пленкой, скрывающей его блеск. При удалении оксидной пленки цинк проявляет свойства металлов - сияние и характерный яркий блеск. В природе цинк содержится в составе многих минералов и руд. Самые распространенные: клейофан, цинковая обманка (сфалерит), вюрцит, марматит, каламин, смитсонит, виллемит, цинкит, франклинит.

Смитсонит

В составе смешанных руд цинк встречается со своими постоянными спутниками: таллием, германием, индием, галлием, кадмием. В земной коре содержится 0,0076% цинка, а 0,07 мг/л этого металла содержится в морской воде в виде солей. Формула цинка как простого вещества - Zn, химическая связь - металлическая. У цинка гексагональная плотная кристаллическая решетка.

Физические и химические свойства цинка

Температура плавления цинка - 420 °С. При нормальных условиях это хрупкий металл. При нагревании до 100-150 °С ковкость и пластичность цинка повышается, возможно изготовление из металла проволоки и прокатка фольги. Температура кипения цинка - 906 °С. Этот металл - отличный проводник. Начиная от 200 °С, цинк легко растирается в серый порошок и теряет пластичность. У металла хорошая теплопроводность и теплоемкость. Описанные физические параметры позволяют использовать цинк в соединениях с другими элементами. Латунь - наиболее известный сплав цинка.

Духовые инструменты из латуни

При обычных условиях поверхность цинка мгновенно покрывается оксидом в виде серо-белого тусклого налета. Он образуется из-за того, что кислород воздуха окисляет чистое вещество. Цинк как простое вещество реагирует с халькогенами, галогенами, кислородом, щелочами, кислотами, аммонием (его солями), . Цинк не взаимодействует с азотом, водородом, бором, углеродом и кремнием. Химически чистый цинк не реагирует с растворами кислот и щелочей. - металл амфотерный, и при реакциях со щелочами образует комплексные соединения - гидроксоцинкаты. Нажмите , чтобы узнать, какие опыты на изучение свойств цинка можно провести дома.

Реакция серной кислоты с цинком и получение водорода

Взаимодействие разбавленной серной кислоты с цинком - основной лабораторный способ получения водорода. Для этого используется чистый зерненый (гранулированный) цинк либо технический цинк в виде обрезков и стружек.

Если взяты очень чистые цинк и серная кислота, то водород выделяется медленно, особенно в начале реакции. Поэтому к остывшему после разбавления раствору иногда добавляют немного раствора медного купороса. Осевшая на поверхности цинка металлическая медь ускоряет реакцию. Оптимальный способ разбавить кислоту для получения водорода - разбавить водой концентрированную серную кислоту плотностью 1,19 в соотношении 1:1.

Реакция концентрированной серной кислоты с цинком

В концентрированной серной кислоте окислителем является не катион водорода, а более сильный окислитель - сульфат-ион. Он не проявляет себя как окислитель в разбавленной серной кислоте из-за сильной гидратации, и, как следствие, малоподвижности.

То, как концентрированная серная кислота будет реагировать с цинком, зависит от температуры и концентрации. Уравнения реакций:

Zn + 2H₂­SO₄ = Zn­SO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Zn + 4H₂­SO₄ = 3Zn­SO₄ + S + 4H₂O

4Zn + 5H₂­SO₄ = 4Zn­SO₄ + H₂S + 4H₂O

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем благодаря степени окисления серы (S⁺⁶). Она взаимодействует даже с малоактивными металлами, то есть с металлами до и после водорода, и, в отличие от разбавленной кислоты, никогда не выделяет водород при этих реакциях. В реакциях концентрированной серной кислоты с металлами всегда образуются три продукта: соль, вода и продукт восстановления серы. Концентрированная серная кислота - это такой сильный окислитель, что окисляет даже некоторые неметаллы (уголь, серу, фосфор).