Оксид цинка, характеристика, свойства и получение, химические реакции.
Оксид цинка – неорганическое вещество, имеет химическую формулу ZnO.
Краткая характеристика оксида цинка
Физические свойства оксида цинка
Получение оксида цинка
Химические свойства оксида цинка
Химические реакции оксида цинка
Применение и использование оксида цинка
Краткая характеристика оксида цинка:
Оксид цинка – неорганическое вещество белого цвета.
Так как валентность цинка равна двум, то оксид цинка содержит один атом кислорода и один атом цинка.
Химическая формула оксида цинка ZnO.
При нагревании желтеет. При температуре 1800 оС сублимируется.
В воде не растворяется.
Оксид цинка относится к малотоксичным веществам. Его пыль вредна для органов дыхания.
Физические свойства оксида цинка:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | ZnO |
| Синонимы и названия иностранном языке | zinc oxide (англ.)
цинкит (рус.) цинковые белила (рус.) |
| Тип вещества | неорганическое |
| Внешний вид | белые гексагональные кристаллы |
| Цвет | белый |
| Вкус | —* |
| Запах | — |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое вещество |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3 | 5610 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3 | 5,61 |
| Температура сублимации, °C | 1800 |
| Температура плавления, °C | 1975 |
| Молярная масса, г/моль | 81,408 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 54 |
* Примечание:
— нет данных.
Получение оксида цинка:
В природе встречается в виде минерала цинкита, который практически полностью состоит из оксида цинка.
Оксид цинка также получают в результате следующих химических реакций:
- 1. сжиганием цинка в кислороде:
2Zn + О2 → 2ZnО (t > 250 oC).
- 2. путем термического разложения гидроксида цинка:
Zn(OH)2 → ZnO + H2О (t = 100-250 oC).
- 3. путем термического разложения карбоната цинка:
ZnCO3 → ZnO + CO2 (t = 200-300 oC).
- 4. путем термического разложения нитрата цинка:
2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2 (t = 300-500 oC).
- 5. путем окислительного обжига сульфида цинка:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2 (t = 800-1000 oC).
- 6. путем термического разложения ацетата цинка.
Химические свойства оксида цинка. Химические реакции оксида цинка:
Оксид цинка относится к амфотерным оксидам. Он проявляет в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства.
Химические свойства оксида цинка аналогичны свойствам амфотерных оксидов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
1. реакция оксида цинка с углеродом:
ZnO + C → Zn + CO (t = 1200-1300 oC).
В результате реакции образуется цинк и оксид углерода (II). Таким образом, цинк восстанавливается из оксида цинка коксом или углем при температуре 1200-1300 oC.
2. реакция оксида цинка с оксидом кремния:
ZnО + SiО2 → ZnSiО3 (t = 1200-1400 oC),
2ZnО + SiО2 → Zn2SiО4 (t = 900-1000 oC).
Оксид кремния является кислотным оксидом. В результате реакции в первом случае образуется соль – метасиликат цинка, во втором – ортосиликат цинка.
3. реакция оксида цинка с оксидом серы:
ZnО + SО2 → ZnSО3.
Оксид серы является кислотным оксидом. В результате реакции образуется соль – сульфит цинка.
4. реакция оксида цинка с оксидом бора:
ZnО + B2О3 → Zn(BО2)2.
В результате реакции образуется соль – борат цинка.
5. реакция оксида цинка с оксидом углерода:
ZnО + СО → Zn + CO2 (t = 700 oC).
В результате реакции образуется цинк и углекислый газ.
6. реакция оксида цинка с оксидом бария:
ZnО + BaО → BaZnО2 (t = 1100 oC).
В результате реакции образуется соль – цинкат бария.
7. реакция оксида цинка с оксидом хрома:
ZnО + CrО3 → ZnCrО4.
В результате реакции образуется соль – хромат цинка.
8. реакция оксида цинка с оксидом железа:
ZnО + Fe2О3 → Fe2ZnО4 (t = 800-1000 oC),
ZnО + Fe2О3 → ZnFe2О4 (t = 800-1000 oC).
В результате реакции образуется оксид железа-цинка.
9. реакция оксида цинка с оксидом молибдена:
ZnО + MoО3 → ZnMoО4.
В результате реакции образуется соль – молибдат цинка.
10. реакция оксида цинка с оксидом ванадия:
2ZnО + VО2 → Zn2VО4 (t = 1500-1700 oC).
В результате реакции образуется соль – тетраоксованадат цинка.
11. реакция оксида цинка с оксидом марганца:
3ZnО + MnО2 → MnZn3О5 (t = 700-800 oC),
ZnО + Mn2О3 → ZnMn2О4 (t = 900 oC).
В результате реакции образуется в первом случае – оксид марганца-трицинка, во втором – оксид марганца-цинка.
12. реакция оксида цинка с оксидом вольфрама:
ZnО + WО3 → ZnWО4 (t = 600-800 oC).
В результате реакции образуется соль – вольфрамат цинка.
13. реакция оксида цинка с сульфидом цинка:
2ZnO + ZnS → 3Zn + SO2.
В результате химической реакции получается цинк и оксид цинка.
14. реакция оксида цинка с хлоридом цинка и водой:
ZnO + ZnCl2 + H2O → 2Zn(OH)Cl (t = 100-130 oC).
В результате химической реакции получается быстро (2-3 минуты) твердеющая масса – хлорид-гидроксид цинка (т.н. цинковый цемент). Хлорид цинка – концентрированный раствор.
15. реакция оксида цинка с плавиковой кислотой:
ZnO + 2HF → ZnF2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – фторид цинка и вода.
16. реакция оксида цинка с азотной кислотой:
ZnO + 2HNO3 → 2Zn(NO3)2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – нитрат цинка и вода.
17. реакция оксида цинка с ортофосфорной кислотой:
3ZnO + 2H3PO4 → Zn3(PO4)2 + 3H2O.
В результате химической реакции получается соль – ортофосфат цинка и вода. Ортофосфорная кислота изначально растворена в воде.
Аналогично проходят реакции оксида цинка и с другими кислотами.
18. реакция оксида цинка с бромистым водородом (бромоводородом):
ZnO + 2HBr → ZnBr2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – бромид цинка и вода.
19. реакция оксида цинка с йодоводородом:
ZnO + 2HI → ZnI2 + H2O.
В результате химической реакции получается соль – йодид цинка и вода.
20. реакция оксида цинка с сероводородом:
ZnO + H2S → ZnS + H2O (t = 450-550 oC).
В результате химической реакции получается соль – сульфид цинка и вода.
21. реакция оксида цинка с гидроксидом натрия:
ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O (t = 500-600 oC).
В результате химической реакции получается соль – цинкат натрия и вода.
22. реакция оксида цинка с гидроксидом натрия и водой:
ZnO + NaOH + H2O → Na[Zn(OН)3] (t = 100 oC),
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OН)4] (t = 90 oC).
В результате химической реакции в первом случае получается тригидроксоцинкат натрия. Гидроксид натрия изначально растворен в воде. Раствор гидроксида натрия в воде 40 %. Реакция протекает при кипении.
В результате химической реакции во втором случае получается тригидроксоцинкат натрия. Гидроксид натрия изначально растворен в воде. Раствор гидроксида натрия в воде 60 %. Реакция протекает при температуре 90 oC.
23. реакция оксида цинка с гидратом аммиака:
ZnО + 4(NH3•H2O) → [Zn(NH3)4](OH)2 + 3H2O.
В результате реакции образуются гидроксид тетраамминцинка и вода. Гидрат аммиака – концентрированный раствор.
24. реакция оксида цинка с хлоридом аммония:
ZnО + 2NH4Cl → ZnCl2 + 2NH3 + H2O (t°).
В результате реакции образуются хлорид цинка, аммиак и вода.
Применение и использование оксида цинка:
Оксид цинка применяется в качестве наполнителя, компонента или катализатора в химической, фармацевтической, резинотехнической, лакокрасочной и нефтеперерабатывающей промышленности, в производстве стекла и керамики, а также медицине.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com
оксид цинка реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие оксида цинка
реакции с оксидом цинка
Коэффициент востребованности
9 333
Не забываем, что для элементов с переменной валентностью, в названии соединения нужно указывать валентность римскими цифрами в скобках:
ZnO – оксид цинка;
B2O3 – оксид бора;
BeO – оксид бериллия;
CoO – оксид кобальта (II), Co2O3 – оксид кобальта (III);
PbO – оксид свинца (II), PbO2 – оксид свинца (IV);
NiO – оксид никеля (II), Ni2O3 – оксид никеля (III).
1. Определите валентность элементов по формулам: HgO, K2S, B2O3, ZnO, MnO2, NiO, Cu2O, SnO2, Ni2O3, SO3, As2O5, Cl2O7.
2. Даны химические символы элементов и указана их валентность. Составьте соответствующие химические формулы.
4. Определите валентность азота в следующих соединениях: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5.
5. Составьте формулы оксидов (соединений с кислородом): меди (I), железа (III), вольфрама (VI), железа (II), углерода (IV), серы (VI), олова (IV), марганца (VII).
6. Составьте формулы соединений с хлором следующих элементов: K, Ca, Al, Ba.
7. Составьте формулы водородных соединений следующих элементов: S (II), P (III), F (I), C (IV).
Тестовые задания.
Как составить формулы оксидов
Оксиды – это сложные химические вещества, которые состоят из двух элементов. Одним из них является кислород. Оксиды в большинстве случаев бывают кислотными и основными. Как легко понять из названия, кислотные оксиды реагируют с основаниями, образуя соль, то есть, проявляя свойства кислоты. Как составлять формулы оксидов?
Инструкция
Многие из оксидов способны реагировать с водой, образуя кислоту. Например:
SO3 + H2O = H2SO4 (образуется серная кислота).
SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O (нерастворимый в воде оксид кремния вступает в реакцию с гидроксидом калия.
Основные оксиды, напротив, вступают в реакции с кислотами, также образуя соль и воду. Те же из них, которые растворимы в воде, реагируют с ней, образуя основание. Характерные примеры:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O (нерастворимый в воде оксид цинка реагирует с соляной кислотой).
Na2O + H2O = 2NaOH
Следует запомнить, что валентность кислорода в оксиде всегда равняется 2. Исходя из этого, при составлении формулы надо лишь знать валентность второго элемента. Например: щелочные металлы первой группы – одновалентные. Поэтому общая формула оксидов будет выглядеть так: Эл2О. Т.е., Li2O, Na2O, K2O, Rb2O. (Эл – «Элемент»).
Щелочноземельные металлы второй группы – двухвалентные. Общая формула оксидов – ЭлО. И выглядеть она будет: ВеО, MgO, СаО, SrO.
Амфотерные элементы третьей группы, соответственно, трехвалентные. Общая формула оксидов – Эл2О3. Характерный пример – уже упоминавшийся оксид алюминия Al2O3.
Элементы четвертой группы проявляют или больше кислотных свойств (углерод, кремний), или больше основных (германий, олово, свинец). В любом случае, общая формула – ЭлО2 (СО2, SiO2).
Общая формула пятой группы – Эл2О5. Пример – высший оксид азота, N2O5, из которого получают азотную кислоту. Или высший оксид ванадия, V2О5 (хотя ванадий – металл, его высший оксид проявляет кислотные свойства).
Соответственно, формула шестой группы, где находится сам кислород – ЭлО3. Высшие оксиды – SO3, СrO3, WO3. Обратите внимание, что хоть хром и вольфрам – металлы, их высшие оксиды по аналогии с оксидом ванадия также проявляют кислотные свойства.
Следует уточнить, что указывались лишь высшие оксиды элементов. Так, например, помимо оксида хрома CrО3, где хром шестивалентен, есть оксид Cr2O3, где этот элемент имеет валентность, равную 3. Помимо оксида азота N2O5, существуют оксиды N2O, NO, NO2. Подобных примеров очень много. Поэтому, при написании формулы оксида, проверяйте, какую валентность имеет в этом соединении элемент, соединенный с кислородом!
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
В данном задании вам необходимо записать названия следующих соединений:
Оксида цинка;
Оксида натрия.
Задание выполняется в следующем порядке
- Определите формулы данных соединений;
- Определите класс соединений;
- Запишите общую характеристики.
Запишите формулы соединений и опишите их
ZnO — данное соединение называется оксид цинка. Относится к классу основных оксидов. Представляет собой бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании и сублимирующийся при 1800 °C.
Свойства оксида цинка обусловливают его широкое применение в химической, фармацевтической промышленности. Оксид цинка нашёл широкое применение в создании абразивных зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в кремах для загара и косметических процедурах.
Na2O — данное соединение называется оксидом натрия. Относится к классу основных оксидов. Представляет собой бинарное неорганическо вещество.
А также выглядит, как бесцветные кристаллы кубической синонии. Хранить оксид натрия Nа2O лучше всего в безводном бензоле .
1. Положение цинка в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение цинка
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой
7.1.3. Взаимодействие с фосфором
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с щелочами
7.2.6. Взаимодействие с окислителями
Оксид цинка
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с основными оксидами
2.2. Взаимодействие с основаниями
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.5. Взаимодействие с кислотами
2.6. Взаимодействие с восстановителями
2.7. Вытеснение более летучих оксидов из солей
Гидроксид цинка
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с щелочами
2.4. Разложение при нагревании
Соли цинка
Цинк
Положение в периодической системе химических элементов
Цинк расположены в побочной подгруппе II группы (или в 12 группе в современной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Электронное строение цинка и свойства
Электронная конфигурация цинка в основном состоянии:
+30Zn 1s22s22p63s23p63d104s2
1s 
2s 2p 
3s 3p 3d 
4s
Характерная степень окисления цинка в соединениях +2.
Физические свойства
Цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (быстро тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).
Температура плавления цинка 420°С, температура кипения 906°С, плотность 7,13 г/см3.
Нахождение в природе
Среднее содержание цинка в земной коре 8,3·10-3 мас.%. Основной минерал цинка: сфалерит (цинковая обманка) ZnS..
Цинк играет важную роль в процессах, протекающих в живых организмах.
В природе цинк как самородный металл не встречается.
Способы получения
Цинк получают из сульфидной руды. На первом этапе руду обогащают, повышая концентрацию сульфидов металлов. Сульфид цинка обжигают в печи кипящего слоя:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
Чистый цинк из оксида получают двумя способами.
При пирометаллургическом способе, который использовался издавна, оксид цинка восстанавливают углём или коксом при 1200—1300 °C:
ZnO + С → Zn + CO
Далее цинк очищают от примесей.
В настоящее время основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). При этом сульфид цинка обрабатывают серной кислотой:
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
При это получаемый раствор сульфата цинка очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу.
При электролизе чистый цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его удаляют и подвергают плавлению в индукционных печах. Таким образом можно получить цинк с высокой чистотой (до 99,95 %).
Качественные реакции
Качественная реакция на ионы цинка — взаимодействие избытка солей цинка с щелочами. При этом образуется белый осадок гидроксида цинка.
Например, хлорид цинка взаимодействует с гидроксидом натрия:
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl
При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид цинка растворяется с образованием комплексной соли тетрагидроксоцинката:
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Обратите внимание, если мы поместим соль цинка в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида цинка не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения цинка сразу переходят в комплекс:
ZnCl2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl
Химические свойства
1. Цинк – сильный восстановитель. Цинк – довольно активный металл, но на воздухе он устойчив, так как покрывается тонким слоем оксида, предохраняющим его от дальнейшего окисления. При нагревании цинк реагирует со многими неметаллами.
1.1. Цинк реагируют с галогенами с образованием галогенидов:
Zn + I2 → ZnI2
Реакция цинка с иодом при добавлении воды:
1.2. Цинк реагирует с серой с образованием сульфидов:
Zn + S → ZnS
1.3. Цинк реагируют с фосфором. При этом образуется бинарное соединение — фосфид:
3Zn + 2P → Zn3P2
1.4. С азотом цинк непосредственно не реагирует.
1.5. Цинк непосредственно не реагирует с водородом, углеродом, кремнием и бором.
1.6. Цинк взаимодействует с кислородом с образованием оксида:
2Zn + O2 → 2ZnO
2. Цинк взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Цинк реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:
Zn0 + H2+O → Zn+2O + H20
2.2. Цинк взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород.
Например, цинк реагирует с соляной кислотой:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Демонстрация количества выделения водорода при реакции цинка с кислотой:
Цинк реагирует с разбавленной серной кислотой:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
2.3. Цинк реагирует с концентрированной серной кислотой. В зависимости от условий возможно образование различных продуктов. При нагревании гранулированного цинка с концентрированной серной кислотой образуются оксид серы (IV), сульфат цинка и вода:
Zn + 2H2SO4(конц.) → ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Порошковый цинк реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сероводорода, сульфата цинка и воды:
4Zn + 5H2SO4(конц.) → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
2.4. Аналогично: при нагревании гранулированного цинка с концентрированной азотной кислотой образуются оксид азота (IV), нитрат цинка и вода:
Zn + 4HNO3(конц.)→ Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
При нагревании цинка с очень разбавленной азотной кислотой образуются нитрат аммония, нитрат цинка и вода:
4Zn + 10HNO3(оч. разб.) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2.5. Цинк – амфотерный металл, он взаимодействует с щелочами. При взаимодействии цинка с раствором щелочи образуется тетрагидроксоцинкат и водород:
Zn + 2KOH + 2H2O = K2[Zn(OH)4] + H2
Цинк реагирует с расплавом щелочи с образованием цинката и водорода:
Zn + 2NаОН(крист.) Nа2ZnО2 + Н2
В отличие от алюминия, цинк растворяется и в водном растворе аммиака:
Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2
2.6. Цинк вытесняет менее активные металлы из оксидов и солей.
Например, цинк вытесняет медь из оксида меди (II):
Zn + CuO → Cu + ZnO
Еще пример: цинк восстанавливает медь из раствора сульфата меди (II):
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu
И свинец из раствора нитрата свинца (II):
Pb(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Pb
Восстановительные свойства цинка также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: нитратами и сульфитами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):
4Zn + KNO3 + 7KOH = NН3 + 4K2ZnO2 + 2H2O
4Zn + 7NaOH + 6H2O + NaNO3 = 4Na2[Zn(OH)4] + NH3
3Zn + Na2SO3 + 8HCl = 3ZnCl2 + H2S + 2NaCl + 3H2O
Zn + NaNO3 + 2HCl = ZnCl2 + NaNO2 + H2O
Оксид цинка
Способы получения
Оксид цинка можно получить различными методами:
1. Окислением цинка кислородом:
2Zn + O2 → 2ZnO
2. Разложением гидроксида цинка при нагревании:
Zn(OН)2 → ZnO + H2O
3. Оксид цинка можно получить разложением нитрата цинка:
2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2
Химические свойства
Оксид цинка — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.
1. При взаимодействии оксида цинка с основными оксидами образуются соли-цинкаты.
Например, оксид цинка взаимодействует с оксидом натрия:
ZnO + Na2O → Na2ZnO2
2. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—цинкаты, а в растворе – комплексные соли. При этом оксид цинка проявляет кислотные свойства.
Например, оксид цинка взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием цинката натрия и воды:
ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O
Оксид цинка растворяется в избытке раствора щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]
3. Оксид цинка не взаимодействует с водой.
ZnO + H2O ≠
4. Оксид цинка взаимодействует с кислотными оксидами. При этом образуются соли цинка. В этих реакциях оксид цинка проявляет основные свойства.
Например, оксид цинка взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата цинка:
ZnO + SO3 → ZnSO4
5. Оксид цинка взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием солей.
Например, оксид цинка реагирует с соляной кислотой:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
6. Оксид цинка проявляет слабые окислительные свойства.
Например, оксид цинка при нагревании реагирует с углеродом и угарным газом:
ZnO + С(кокс) → Zn + СО
ZnO + СО → Zn + СО2
7. Оксид цинка — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.
Например, из карбоната бария:
ZnO + BaCO3 → BaZnO2 + СО2
Гидроксид цинка
Способы получения
1. Гидроксид цинка можно получить пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоцинката натрия:
Na2[Zn(OH)4] + 2СО2 = Zn(OH)2 + 2NaНCO3
Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить исходное вещество Na2[Zn(OH)4] на составные части: NaOH и Zn(OH)2. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Zn(OH)2 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Zn(OH)2 без изменения.
2. Гидроксид цинка можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли цинка.
Например, хлорид цинка реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида цинка и хлорида калия:
ZnCl2 + 2KOH(недост.) = Zn(OH)2↓+ 2KCl
Химические свойства
1. Гидроксид цинка реагирует с растворимыми кислотами.
Например, гидроксид цинка взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата цинка:
Zn(OН)2 + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + 2H2O
Zn(OН)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Zn(OН)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O
Zn(OН)2 + 2HBr → ZnBr2 + 2H2O
2. Гидроксид цинка взаимодействует с кислотными оксидами.
Например, гидроксид цинка взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата цинка:
Zn(OH)2 + SO3 → ZnSO4 + H2O
3. Гидроксид цинка взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—цинкаты, а в растворе – комплексные соли. При этом гидроксид цинка проявляет кислотные свойства.
Например, гидроксид цинка взаимодействует с гидроксидом калия в расплаве с образованием цинката калия и воды:
2KOH + Zn(OН)2 → 2KZnO2 + 2H2O
Гидроксид цинка растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:
Zn(OН)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
4. Гидроксид цинка разлагается при нагревании:
Zn(OH)2 → ZnO + H2O
Соли цинка
Нитрат и сульфат цинка
Нитрат цинка при нагревании разлагается на оксид цинка, оксид азота (IV) и кислород:
2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2
Сульфат цинка при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид цинка, сернистый газ и кислород:
2ZnSO4 → 2ZnO + 2SO2 + O2
Комплексные соли цинка
Для описания свойств комплексных солей цинка — гидроксоцинкатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоцинкат на две отдельные частицы — гидроксид цинка и гидроксид щелочного металла.
Например, тетрагидроксоцинкат натрия разбиваем на гидроксид цинка и гидроксид натрия:
Na2[Zn(OH)4] разбиваем на NaOH и Zn(OH)2
Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.
Таким образом, гидроксокомплексы цинка реагируют с кислотными оксидами.
Например, гидроксокомплекс разрушается под действием избытка углекислого газа. При этом с СО2 реагирует NaOH с образованием кислой соли (при избытке СО2), а амфотерный гидроксид цинка не реагирует с углекислым газом, следовательно, просто выпадает в осадок:
Na2[Zn(OH)4] + 2CO2 = Zn(OH)2 + 2NaHCO3
Аналогично тетрагидроксоцинкат калия реагирует с углекислым газом:
K2[Zn(OH)4] + 2CO2 = Zn(OH)2 + 2KHCO3
А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид цинка реагирует с сильными кислотами.
Например, с соляной кислотой:
Na2[Zn(OH)4] + 4HCl(избыток) → 2NaCl + ZnCl2 + 4H2O
Правда, под действием небольшого количества (недостатка) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида цинка кислоты не будет хватать:
Na2[Zn(OH)4] + 2НCl(недостаток) → Zn(OH)2↓ + 2NaCl + 2H2O
Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид цинка:
Na2[Zn(OH)4] + 2HNO3(недостаток) → Zn(OH)2↓ + 2NaNO3 + 2H2O
Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-цинкат:
Na2[Zn(OH)4] → Na2ZnO2 + 2H2O↑
K2[Zn(OH)4] → K2ZnO2 + 2H2O↑
Гидролиз солей цинка
Растворимые соли цинка и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:
I ступень: Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+
II ступень: ZnOH+ + H2O = Zn(OH)2 + H+
Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.
Цинкаты
Соли, в которых цинк образует кислотный остаток (цинкаты) — образуются из оксида цинка при сплавлении с щелочами и основными оксидами:
ZnO + Na2O → Na2ZnO2
Для понимания свойств цинкатов их также можно мысленно разбить на два отдельных вещества.
Например, цинкат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид цинка и оксид натрия.
Na2ZnO2 разбиваем на Na2O и ZnO
Тогда нам станет очевидно, что цинкаты реагируют с кислотами с образованием солей цинка:
K2ZnO2 + 4HCl (избыток) → 2KCl + ZnCl2 + 2H2O
СaZnO2 + 4HCl (избыток) = CaCl2 + ZnCl2 + 2H2O
Na2ZnO2 + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NaNO3 + 2H2O
Na2ZnO2 + 2H2SO4 → ZnSO4 + Na2SO4 + 2H2O
Под действием избытка воды цинкаты переходят в комплексные соли:
K2ZnO2 + 2H2O = K2[Zn(OH)4]
Na2ZnO2 + 2H2O = Na2[Zn(OH)4]
Сульфид цинка
Сульфид цинка — так называемый «белый сульфид». В воде сульфид цинка нерастворим, зато минеральные кислоты вытесняют из сульфида цинка сероводород (например, соляная кислота):
ZnS + 2HCl → ZnCl2 + H2S
Под действием азотной кислоты сульфид цинка окисляется до сульфата:
ZnS + 8HNO3(конц.) → ZnSO4 + 8NO2 + 4H2O
(в продуктах также можно записать нитрат цинка и серную кислоту).
Концентрированная серная кислота также окисляет сульфид цинка:
ZnS + 4H2SO4(конц.) = ZnSO4 + 4SO2 + 4H2O
При окислении сульфида цинка сильными окислителями в щелочной среде образуется комплексная соль:
ZnS + 4NaOH + Br2 = Na2[Zn(OH)4] + S + 2NaBr
Упражнения типа «мысленный эксперимент» по химии цинка (тренажер задания 32 ЕГЭ по химии)
- Оксид цинка растворили в растворе хлороводородной кислоты и раствор нейтрализовали, добавляя едкий натр. Выделившееся студенистое вещество белого цвета отделили и обработали избытком раствора щелочи, при этом осадок полностью растворился. нейтрализация полученного раствора кислотой, например, азотной, приводит к повторному образованию студенистого осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
- Цинк растворили в очень разбавленной азотной кислоте и в полученный раствор добавили избыток щелочи, получив прозрачный раствор. Напишите уравнения описанных реакций.
- Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной кислотой, прокалили при температуре 800°С. Твердый продукт реакции обработали концентрированным раствором щелочи, и через полученный раствор пропустили углекислый газ. Напишите уравнения описанных реакций.
- Нитрат цинка прокалили, продукт реакции при нагревании обработали раствором едкого натра. Через образовавшийся раствор пропустили углекислый газ до прекращения выделения осадка, после чего обработали избытком концентрированного нашатырного спирта, при этом осадок растворился. Напишите уравнения описанных реакций.
- Цинк растворили в очень разбавленной азотной кислоте, полученный раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Продукты реакции смешали с коксом и нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.
- Несколько гранул цинка растворили при нагревании в растворе едкого натра. В полученный раствор небольшими порциями добавляли азотную кислоту до образования осадка. Осадок отделили, растворили в разбавленной азотной кислоте, раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
- В концентрированную серную кислоту добавили металлический цинк. образовавшуюся соль выделили, растворили в воде и в раствор добавили нитрат бария. После отделения осадка в раствор внесли магниевую стружку, раствор профильтровали, фильтрат выпарили и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
- Сульфид цинка подвергли обжигу. Полученное твердое вещество полностью прореагировало с раствором гидроксида калия. Через полученный раствор пропустили углекислый газ до выпадения осадка. Осадок растворили в соляной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.
- Некоторое количество сульфида цинка разделили на две части. Одну из них обработали соляной кислотой, а другую подвергли обжигу на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое вещество. Это вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой, причем выделился бурый газ. Напишите уравнения описанных реакций.
- Цинк растворили в растворе гидроксида калия. Выделившийся газ прореагировал с литием, а к полученному раствору по каплям добавили соляную кислоту до прекращения выпадения осадка. Его отфильтровали и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
1)
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Na2[Zn(OH)4] + 2HNO3(недостаток) = Zn(OH)2↓ + 2NaNO3 + 2H2O
2)
4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
NH4NO3 + NaOH = NaNO3 + NH3↑ + H2O
Zn(NO3)2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaNO3
3)
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
2ZnSO4 2ZnO + 2SO2 + O2
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]
Na2[Zn(OH)4] + 2CO2 = Zn(OH)2↓ + 2NaHCO3
4)
2Zn(NO3)2 2ZnO + 4NO2 + O2
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]
Na2[Zn(OH)4] + 2CO2 = Zn(OH)2↓ + 2NaHCO3
Zn(OH)2 + 4(NH3 · H2O) = [Zn(NH3)4](OH)2 + 4H2O
5)
4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2Zn(NO3)2 2ZnO + 4NO2 + O2
NH4NO3 N2O + 2H2O
ZnO + C Zn + CO
6)
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑
Na2[Zn(OH)4] + 2HNO3 = Zn(OH)2↓ + 2NaNO3 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O
2Zn(NO3)2 2ZnO + 4NO2 + O2
7)
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O
ZnSO4 + Ba(NO3)2 = Zn(NO3)2 + BaSO4
Zn(NO3)2 + Mg = Zn + Mg(NO3)2
2Mg(NO3)2 → 2MgO + 4NO2 + O2↑
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑
ZnO + 2KOH + H2O = K2[Zn(OH)4]
K2[Zn(OH)4] + CO2 = Zn(OH)2 + K2CO3 + H2O
(также возможная версия: K2[Zn(OH)4] + 2CO2 = Zn(OH)2 + 2KHCO3)
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
9)
ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
10)
Zn + 2KOH + 2H2O = K2[Zn(OH)4] + H2
H2 + 2Li = 2LiH
K2[Zn(OH)4] + 2HCl = 2KCl + Zn(OH)2↓ + 2H2O
Zn(OH)2 = ZnO + H2O