Пособие-репетитор по химии занятие 24
10-й класс (первый год обучения)
Цинк и его соединения
П л а н
1. Положение в таблице Д.И.Менделеева, строение атома.
2. Происхождение названия.
3. Физические свойства.
4. Химические свойства.
5. Нахождение в природе.
6. Основные методы получения.
7. Оксид и гидроксид цинка – свойства и методы получения.
Цинк расположен в побочной подгруппе II группы таблицы Д.И.Менделеева. Его электронная формула 1s22s2p63s2p6d104s2. Цинк является d-элементом, проявляет в соединениях единственную степень окисления +2 (т.к. третий энергетический уровень в атоме цинка полностью заполнен электронами). Являясь амфотерным элементом с преобладанием металлических свойств, в соединениях цинк чаще входит в состав катиона, реже – аниона. Например,
Предполагают, что название цинка происходит от древнегерманского слова «цинко» (белый, бельмо). В свою очередь, это слово восходит к арабскому «харасин» (металл из Китая), что указывает на место выработки цинка, завезенного в средние века в Европу из Китая.
Ф и з и ч е с к и е с в о й с т в а
Цинк – металл белого цвета; на воздухе покрывается оксидной пленкой, и его поверхность тускнеет. На холоде это довольно хрупкий металл, но при температуре 100–150 °С цинк легко обрабатывается, образует сплавы с другими металлами.
Х и м и ч е с к и е с в о й с т в а
Цинк – металл средней химической активности, однако он более активен, чем железо. Цинк после разрушения оксидной пленки проявляет следующие химические свойства.
Н2 (+):
Zn + H2 ZnH2.
О2 (+):
2Zn + O2 2ZnO.
Металлы (–).
Неметаллы (+):
Zn + Cl2 ZnCl2,
Zn + S ZnS,
3Zn + 2P Zn3P2.
Н2О (+):
Zn + 2H2O Zn(OH)2 + H2.
Основные оксиды (–).
Кислотные оксиды (–).
Основания (+):
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2,
Zn + 2NaOH (расплав) = Na2ZnO2 + H2.
Кислоты-неокислители (+):
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2.
Кислоты-окислители (+):
3Zn + 4H2SO4 (конц.) = 3ZnSO4 + S + 4H2O.
4Zn + 5H2SO4 (конц.) = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O,
4Zn + 10HNO3 (оч. разб.) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.
Соли (+/–):*
Zn + CuCl2 = Cu + ZnCl2,
Zn + NaCl нет реакции.
В п р и р о д е цинк встречается в виде соединений, важнейшими из которых являются сфалерит, или цинковая обманка (ZnS), смитсонит, или цинковый шпат (ZnCO3), красная цинковая руда (ZnO).
В промышленности д л я п о л у ч е н и я цинка производят обжиг цинковой руды с целью получения оксида цинка, который затем восстанавливают углеродом:
2ZnS + 3O22ZnO + 2SO2,
2ZnO + C2Zn + CO2.
К важнейшим соединениям цинка относятся его о к с и д (ZnO) и г и д р о к с и д (Zn(OH)2). Это кристаллические вещества белого цвета, проявляют амфотерные свойства:
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O,
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4],
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O,
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].
Оксид цинка можно получить окислением цинка, разложением гидроксида цинка или обжигом цинковой обманки:
2Zn + O22ZnO,
Zn(OH)2ZnO + H2O,
2ZnS + 3O22ZnO + 3SO2.
Гидроксид цинка получают реакцией обмена между раствором соли цинка и щелочи:
ZnCl2 + 2NaOH (недостаток) = Zn(OH)2 + 2NaCl.
Эти соединения н а д о з а п о м н и т ь: цинковая обманка (ZnS), цинковый купорос (ZnSO4•7H2O).