Уравнение реакции между цинком и серной кислотой

Как металл взаимодействует с сильным окислителем

Общая характеристика элемента

Цинк 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 степень окисления 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.

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.

Читайте также:  Amd a8 6500 apu

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, фосфором, щелочами, кислотами, аммонием (его солями), аммиаком. Цинк не взаимодействует с азотом, водородом, бором, углеродом и кремнием. Химически чистый цинк не реагирует с растворами кислот и щелочей. Цинк — металл амфотерный, и при реакциях со щелочами образует комплексные соединения — гидроксоцинкаты. Нажмите здесь, 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).

Читайте также:  Известковый налет удалить домашними средствами

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Проверено экспертом

H₂S⁺⁶O₄(конц. ) + Zn⁰ → Zn⁺²SO4 + H₂S⁻²↑ + H₂O

5H₂SO₄(конц. ) + 4Zn = 4ZnSO4 + H₂S↑ + 4H₂O

  • Комментарии
  • Отметить нарушение

Ответ

S6+ +8ē=S²- окислитель

Общий знаменатель будет 8, поэтому перед кальцием ставим коэффициент 4.

Закончите уравнение реакции Zn + H2SO4 (конц) = ? Расставьте стехиометрические коэффициенты. Запишите молекулярное и ионное уравнения реакции. Охарактеризуйте полученное газообразное соединение: приведите его основные физические и химические свойства. Каким образом его ещё можно получить?

В результате взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой (Zn + H2SO4 (конц) = ?) происходит образование сульфата цинка и воды, а также выделение газообразного сероводорода. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

Запишем ионное уравнение, учитывая, что простые и газообразные вещества, а также вода на ионы не распадаются, т.е. не диссоциируют.

Данная реакция относится к окислительно-восстановительным, поскольку химические элементы цинк и сера изменяют свои степени окисления. Схемы электронного баланса выглядят следующим образом:

Сероводород в обычных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным запахом гниющего белка. Он немного тяжелее воздуха и горит голубоватым пламенем, образуя диоксид серы и воду:

Сероводород легко воспламеняется; смесь его с воздухом взрывает. Очень ядовит. При один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой.
Сероводород – сильный восстановитель. При действии сильных окислителей он окисляется до диоксида серы или до серной кислоты; глубина окисления зависит от условий: температуры, рН раствора, концентрации окислителя. Например, реакция с хлором обычно протекает до образования серной кислоты:

Средние соли сероводорода называют сульфидами.
При высокой температуре сера взаимодействует с водородом, образуя газ сероводород.
Практически сероводород обычно получают действием разбавленных кислот на сернистые металлы, например на сульфид железа:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector