A cink a második csoport másodlagos alcsoportjának, D. I. Mendelejev kémiai elemeinek periodikus rendszerének negyedik periódusának eleme, 30-as atomszámmal. Ezt a Zn (latin Zincum) szimbólum jelöli. Az egyszerű cinkanyag normál körülmények között kékesfehér színű törékeny átmeneti fém (a levegőben elszennyeződik, vékony cink-oxid réteggel fedve).

A negyedik periódusban a cink az utolsó d-elem, annak valens elektronjai 3d 10 4s 2. Csak a külső energiaszintű elektronok vesznek részt a kémiai kötések kialakulásában, mivel a d10 konfiguráció nagyon stabil. A cinkvegyületekben az oxidációs állapot +2.

A cink kémiailag aktív fém, kifejezett redukáló tulajdonságokkal rendelkezik, aktivitása alacsonyabb, mint az alkáliföldfémeké. Amfoter tulajdonságokat mutat.

A cink és nemfémek kölcsönhatása
Erősen a levegőben melegítve ragyogó kékes lánggal égve cink-oxidot képez:
2Zn + O2 → 2ZnO.

Meggyújtva erőteljesen reagál kénnel:
Zn + S → ZnS.

Halogénnel reagál normál körülmények között, vízgőz katalizátor jelenlétében:
Zn + Cl 2 → ZnCl 2.

A foszforgőzök cinkre gyakorolt ​​hatása alatt foszfidok képződnek:
Zn + 2P → ZnP 2 vagy 3Zn + 2P → Zn 3 P 2.

A cink nem lép kölcsönhatásba hidrogénnel, nitrogénnel, bórral, szilíciummal, szénnel.

A cink és a víz kölcsönhatása
Vízgőzzel vörös hő hatására cink-oxidot és hidrogént képez:
Zn + H2O → ZnO + H2.

A cink és savak kölcsönhatása
A fémfeszültségek elektrokémiai sorozatában a cink a hidrogén előtt található, és kiszorítja a nem oxidáló savakból:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Zn + H2S04 → ZnSO4 + H2.

Híg salétromsavval reagálva cink-nitrátot és ammónium-nitrátot képez:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Reagál tömény kénsavval és salétromsavval cink-sókat és savredukciós termékeket képezve:
Zn + 2H2S04 → ZnS04 + SO2 + 2H20;
Zn + 4HNO3 → Zn (NO3) 2 + 2NO2 + 2H 2O

A cink és lúgok kölcsönhatása
Reagál lúgos oldatokkal hidroxo-komplexeket képezve:
Zn + 2NaOH + 2H 2O → Na2 + H2

amikor a fúzió cinkátokat képez:
Zn + 2KOH → K2 ZnO2 + H2.

Kölcsönhatás ammóniával
Cink-nitridet képez gáznemű ammóniával 550–600 ° C-on:
3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
ammónia vizes oldatában oldódik, tetraamminezink-hidroxidot képezve:
Zn + 4NH3 + 2H20 → (OH) 2 + H2.

A cink kölcsönhatása oxidokkal és sókkal
A cink a tőle jobbra lévő feszültségsorozatban lévő fémeket kiszorítja sók és oxidok oldatából:
Zn + CuS04 → Cu + ZnS04;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Cink (II) -oxid ZnO - a fehér kristályok felmelegedve sárga színt kapnak. A sűrűség 5,7 g / cm 3, a szublimációs hőmérséklet 1800 ° C. 1000 ° C feletti hőmérsékleten szén, szén-monoxid és hidrogén redukálja fém-cinkké:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O

Nem lép kölcsönhatásba a vízzel. Amfoter tulajdonságokat mutat, reagál savak és lúgok oldataival:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H20;
ZnO + 2NaOH + H20 → Na2.

Amikor a fémoxidokkal történő fúzió cinkátokat képez:
ZnO + CoO → CoZnO 2.

Ha nemfém oxidokkal lép kölcsönhatásba, sókat képez, ahol ez kation:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn (BO 2) 2.

Cink (II) -hidroxid Zn (OH) 2 - színtelen kristályos vagy amorf anyag. Sűrűség 3,05 g / cm 3, 125 ° C feletti hőmérsékleten bomlik:
Zn (OH) 2 → ZnO + H20.

A cink-hidroxid amfoter tulajdonságokkal rendelkezik, könnyen feloldódik savakban és lúgokban:
Zn (OH) 2 + H2S04 → ZnS04 + 2H20;
Zn (OH) 2 + 2NaOH → Na2;

könnyen oldódik vizes ammóniában, így tetraamminezink-hidroxidot képez:
Zn (OH) 2 + 4NH3 → (OH) 2.

Fehér csapadék formájában kapjuk, amikor a cink-sók kölcsönhatásba lépnek lúgokkal:
ZnCl2 + 2NaOH → Zn (OH) 2 + 2NaCl.

Írja le a reakcióegyenleteket a pozhaaaluista sémák szerint: 1) kalcium-foszfát + bárium-klorid = bárium-foszfát + kalcium-klorid

kalcium + nátrium-nitrát 3) Kénsav + magnézium-hidroxid = magnézium-szulfát + foda 4) Lítium-oxid + sósav = lítium-klorid + víz 5) Kén-oxid (V1) + nátrium-hidroxid = nátrium-szulfát + víz 6) Alumínium + hidrogén-bromid = alumínium-bromid + hidrogén 7) Ólom-nitrát (11) + nátrium-szulfid = ólom-szulfid (11) + kovasav 8) Kálium-szilikát + foszforsav = kálium-foszfát + kovasav 9) cink-hidroxid-hidrogén-jodid sav = cink-jodid + víz 10) Nitrogén-oxid (V) + nátrium-hidroxid = kálium-netrát + víz 11) Bárium-nitrát + kénsav = bárium-szulfát + salétromsav 12) Szén-monoxid (1 V) -kalcium-hidroxid = kalcium-karbonát + víz 13) Kén-oxid (1 V) + oxid kálium = kálium-szulfát 14) Magnézium-oxid + foszfor (V) -oxid = magnézium-foszfát 15) Salétromsav + króm-hodroxid (111) = króm-nitrát (111) + víz 16) Hidrogén-szulfid-sav + ezüst-netrát = ezüst-szulfid + salétromsav 17 ) Vas-oxid (111) + hidrogén = vas + víz 18) Réz-nitrát (11) + alumínium = réz + alumínium-nitrát 19) Alumínium-hidroxid = alumínium-oxid + víz

a) nátrium --- nátrium-hidroxid - nátrium-szulfid --- nátrium-klorid --- nátrium-szulfát b) magnézium --- magnézium-szulfát --- magnézium-hidroxid --- magnézium-oxid - magnézium-klorid

c) ólom - ólom (II) -oxid - ólom (II) -nitrát - ólom (II) -hidroxid - ólom (II) -oxid - ólom (II) -szulfát g) kén --- hidrogén-szulfid --- kálium-szulfit - - kálium-klorid - kálium-klorid - sósav e) kalcium - kalcium-hidroxid - kalcium-karbonát - kalcium-nitrát - salétromsav f) alumínium - alumínium-szulfát - alumínium-hidroxid - alumínium-oxid - alumínium-nitrát g) kén - kén (IV) -oxid - kénsav - nátrium szulfit - kénsav h) oxigén - alumínium-oxid - alumínium-szulfát - alumínium-hidroxid - nátrium-metaaluminát j) alumínium - klorid-alumínium - alumínium-nitrát - alumínium-hidroxid - alumínium-szulfát l) réz - réz (II) -klorid - réz - réz (II) oxid - réz (II) nitrát m) vas - vas (II) klorid - vas (II) hidroxid - vas (II) szulfát - vas n) vas - vas (III) klorid - vas (III) nitrát - vas (III) szulfát - vas

1. Reagál nátrium-karbonát vizes oldatával

1) kálium-szulfát 3) réz (II) szulfid
2) szén-monoxid (IV) 4) kovasav

2. Reagál bárium-klorid-oldattal
1) kalcium-hidroxid 3) nátrium-szulfát
2) réz (II) hidroxid 4) hidrogén

3. Reagál kalcium-nitrát oldattal
1) nátrium-karbonát 3) szilícium
2) cink 4) brómhidrogénsav

4. 1 mol és 2 mol KoH forma kölcsönhatása
1) közepes só 3) savas só
2) bázikus só 4) anyagok nem reagálnak

5. A nátrium-szilikát sósavval történő reakciója eredményeként
1) nátrium-szilikid 3) kovasav
2) szilícium 4) szilícium-oxid

1. A só és az alkáli az oldatok kölcsönhatásával jön létre
1)

2. Reagál bárium-nitrát oldattal
1) nátrium-klorid 3) kálium-karbonát
2) réz 4) kalcium-karbonát

3. Reagál bárium-nitrát oldattal
1) nátrium-szulfát 3) vas
2) klorid szavak 4) réz

4. Reagál cink-szulfát oldattal
1) magnézium 3) kén
2) szilícium-oxid 4) alumínium-hidroxid

5. a kémiai reakció (oldatban) lehetséges

6) Milyen anyagok között megy végbe kémiai reakció?
1) kalcium-karbonát és nátrium-nitrát
2) magnézium-szilikát és kálium-foszfát
3) vas (II) -szulfát és ólom-szulfid
4) bárium-klorid és cink-szulfát

I.V. TRIGUBCHAK

Kémia oktatói juttatás

Folytatás. Az elejét lásd a 22/2005. 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11/2008

24. LECKE

10. évfolyam(első tanulmányi év)

Cink és vegyületei

1. Helyezze el DI Mendelejev táblázatában az atom szerkezetét.

2. A név eredete.

3. Fizikai tulajdonságok.

4. Kémiai tulajdonságok.

5. A természetben lenni.

6. A megszerzés alapvető módszerei.

7. Cink-oxid és hidroxid - tulajdonságok és előállítási módszerek.

A cink Mendelejev táblázatának II. Csoportjának másodlagos alcsoportjában található. Elektronikus képlete 1 s 2 2s 2 o 6 3s 2 o 6 d 10 4s 2. A cink az d-elem, a vegyületekben mutatja az egyetlen oxidációs állapotot +2 (mivel a cinkatom harmadik energiaszintje teljesen meg van töltve elektronokkal). Amfoter elemként a fémes tulajdonságok túlsúlyában lévén, a vegyületekben a cink gyakrabban szerepel a kationban, ritkábban az anionban. Például,

Úgy gondolják, hogy a cink neve az ősi germán "cink" (fehér, tövis) szóból származik. Viszont ez a szó az arab "harasin" -ra (Kínából származó fém) vezet vissza, amely a cink előállítási helyét jelzi, amelyet Kínából hoztak Európába a középkorban.

FIZIKAI TULAJDONSÁGOK

A cink fehér fém; a levegőben oxid filmmel borítja, felülete elhalványul. Hidegben meglehetősen törékeny fém, de 100–150 ° C hőmérsékleten a cink könnyen feldolgozható és ötvözeteket képez más fémekkel.

Kémiai tulajdonságok

A cink átlagos kémiai aktivitású fém, de aktívabb, mint a vas. Az oxid film elpusztítása után a cink a következő kémiai tulajdonságokkal rendelkezik.

Zn + H2 ZnH2.

2Zn + O 2 2ZnO.

Fémek (-).

Nemfémek (+):

Zn + Cl 2 ZnCl 2,

3Zn + 2P Zn 3 P 2.

Zn + 2H 2O Zn (OH) 2 + H2.

Bázikus oxidok (-).

Savas oxidok (-).

Okok (+):

Zn + 2NaOH + 2H 2O = Na2 + H2,

Zn + 2NaOH (olvadék) = Na2ZnO2 + H2.

Nem oxidáló savak (+):

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2.

Oxidáló savak (+):

3Zn + 4H2S04 (koncentráció) = 3ZnSO4 + S + 4H20.

4Zn + 5H2S04 (koncentráció) = 4ZnSO4 + H2S + 4H20,

4Zn + 10HNO 3 (nagyon híg) = 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Sók (+/–): *

Zn + CuCl2 = Cu + ZnCl2,

Zn + NaCl nincs reakció.

Egyfajta cink vegyületek formájában található meg, amelyek közül a legfontosabbak a szfalerit vagy a cinkkeverék (ZnS), a smithsonit vagy a cink-spar (ZnCO 3), a vörös cinkérc (ZnO).

Az iparban a cink előállításához a cinkércet megpirítják annak érdekében, hogy cink-oxidot nyerjenek, amelyet aztán szénnel redukálnak:

2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2,

2ZnO + C2Zn + CO 2.

A legfontosabb cinkvegyületek az o – c és d (ZnO), valamint a g és a c és a d-re (Zn (OH) 2). Ezek fehér kristályos anyagok, amelyek amfoter tulajdonságokkal rendelkeznek:

ZnO + H2S04 = ZnSO4 + H20,

ZnO + 2NaOH + H20 = Na2,

Zn (OH) 2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H 2O,

Zn (OH) 2 + 2NaOH = Na2.

Cink-oxidot a cink oxidálásával, cink-hidroxid lebontásával vagy cink-keverék elégetésével nyerhetünk:

Zn (OH) 2 ZnO + H20,

2ZnS + 3O 2 2ZnO + 3SO 2.

A cink-hidroxidot cink-só és lúg oldatának cseréjével állítják elő:

ZnCl2 + 2NaOH (hiány) = Zn (OH) 2 + 2NaCl.

Ezekről a vegyületekről nem szabad megfeledkezni: cink-blende (ZnS), cink-szulfát (ZnSO 4 7H 2 O).

Teszt a "Cink és vegyületei" témában

1. A cink és nagyon híg salétromsav reakciójának egyenletében szereplő együtthatók összege:

a) 20; b) 22; c) 24; d) 29.

2. A koncentrált nátrium-karbonát-oldatból származó cink kiszorítja:

a) hidrogénatom; b) szén-monoxid;

c) szén-dioxid; d) metán.

3. A lúgos oldatok a következő anyagokkal reagálhatnak (több helyes válasz is lehetséges):

a) réz-szulfát és klór;

b) kalcium-oxid és réz;

c) nátrium-hidrogén-szulfát és cink;

d) cink-hidroxid és réz-hidroxid.

4. A 27,4% -os nátrium-hidroxid-oldat sűrűsége 1,3 g / ml. Az alkáli moláris koncentrációja ebben az oldatban a következő:

a) 0,0089 mol / ml; b) 0,0089 mol / l;

c) 4 mol / l; d) 8,905 mol / l.

5. A cink-hidroxid előállításához:

a) cseppenként hozzáadjuk a nátrium-hidroxid-oldatot a cink-klorid oldathoz;

b) cseppenként hozzáadjuk a cink-klorid-oldatot a nátrium-hidroxid-oldathoz;

c) adjunk feleslegben nátrium-hidroxid-oldatot a cink-klorid oldathoz;

d) cseppenként hozzáadjuk a nátrium-hidroxid-oldatot a cink-karbonát-oldathoz;

6. Szüntesse meg az "extra" kapcsolatot:

a) H2Zn02; b) ZnCl2; c) ZnO; d) Zn (OH) 2.

7. 24,12 g tömegű réz és cink ötvözetet felesleges híg kénsavval kezeltünk. Ugyanakkor 3,36 liter gáz (n.u.) szabadult fel. A cink tömegaránya ebben az ötvözetben (% -ban):

a) 59,58; b) 40,42; c) 68,66; d) 70,4.

8. A cinkszemcsék kölcsönhatásba lépnek egy vizes oldattal (több helyes válasz lehetséges):

a) sósav; b) salétromsav;

c) kálium-hidroxid; d) alumínium-szulfát.

9. A 16,8 liter (NU) térfogatú szén-dioxidot 400 g 28% -os kálium-hidroxid-oldat szívja fel. Az anyag tömegaránya az oldatban (%):

a) 34,5; b) 31,9; c) 69; d) 63,7.

10. A 4,816 10 24 oxigénatomot tartalmazó cink-karbonát minta tömege (g-ban):

a) 1000; b) 33,3; c) 100; d) 333,3.

A teszt kulcsa

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
b	de	a, be	r	de	b	b	a B C D	b	r

Feladatok és gyakorlatok az amfoter fémekhez

Az átalakulás láncai

1. Cink -> cink-oxid -> cink-hidroxid -> cink-szulfát -> cink-klorid -> cink-nitrát -> cink-szulfid -> cink-oxid -> kálium-cinkát.

2. Alumínium-oxid -> kálium-tetrahidroxoaluminát -> alumínium-klorid -> alumínium-hidroxid -> kálium-tetrahidroxo-aluminát.

3. Nátrium -> nátrium-hidroxid -> nátrium-hidrogén-karbonát -> nátrium-karbonát -> nátrium-hidroxid -> nátrium-hexahidroxi-kromát (III).

4. Króm -> króm (II) -klorid -> króm (III) -klorid -> kálium-hexahidroxokromát (III) + bróm + kálium-hidroxid -> kálium-kromát -> kálium-dikromát -> króm (VI) -oxid.

5. Vas (II) szulfid -> X 1 -> vas (III) -oxid -> X 2 -> vas (II) -szulfid.

6. Vas (II) -klorid -> A -> B -> C -> D -> E -> vas (II) -klorid (minden anyag vasat tartalmaz; a sémában csak három redoxireakció van sorban).

7. Króm -> X 1 -> króm (III) -szulfát -> X 2 -> kálium-dikromát -> X 3 -> króm.

A SZINT

1. 1,26 g magnéziumötvözet alumíniummal való oldásához 35 ml 19,6% -os kénsavoldatot (sűrűség - 1,14 g / ml) használunk. A savfelesleg 28,6 ml 1,4 mol / l kálium-hidrogén-karbonát-oldattal reagált. Határozza meg a kiindulási ötvözet összetételét és az ötvözet oldódása során felszabaduló gáz térfogatát (n.o.).

Válasz. 57,6% Mg; 42,4% Al; 1,34 L H2.

2. 18,8 g tömegű kalcium és alumínium keverékét levegő hiányában kalcináljuk grafitpor feleslegével. A reakcióterméket híg sósavval kezeljük, miközben 11,2 liter gáz (NU) képződik. Határozza meg az eredeti keverék összetételét.

Döntés

Reakcióegyenletek:

Legyen (Ca) = x mol, (Al) = 4 y anyajegy.

Aztán: 40 x + 4 27y = 18,8.

A probléma állapota szerint:

v (C 2H 2 + CH 4) = 11,2 l.

Ennélfogva,

(C 2H 2 + CH 4) = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol.

A reakcióegyenlet szerint:

(C 2H 2) = (CaC 2) = (Ca) = x anyajegy,

(CH4) = 3/4 (Al) = 3 y anyajegy,

x + 3y = 0,5.

Megoldjuk a rendszert:

x = 0,2, y = 0,1.

Ennélfogva,

(Ca) = 0,2 mol,

(Al) = 4 0,1 = 0,4 mol.

Az eredeti keverékben:

m(Ca) = 0,2 40 = 8 g,

(Ca) = 8 / 18,8 = 0,4255 vagy 42,6%;

m(Al) = 0,4 27 = 10,8 g,

(Al) = 10,8 / 18,8 = 0,5744 vagy 57,4%.

Válasz... 42,6% Ca; 57,4% Al.

3. Amikor a periódusos rendszer 11,2 g, a VIII. Csoportjába tartozó fém kölcsönhatásba lép a klórral, 32,5 g klorid keletkezett. Azonosítsa a fémet.

Válasz... Vas.

4. A pirit elégetésével 25 m 3 kén-dioxid keletkezett (25 ° C hőmérséklet és 101 kPa nyomás). Számítsa ki a kapott szilárd anyag tömegét.

Válasz. 40,8 kg Fe 2 O 3.

5. 69,5 g vas-szulfátos kristályos hidrát kalcinálásakor 38 g vízmentes só képződik. Határozza meg a kristályos hidrát képletét.

Válasz. Heptahidrát FeSO 4 7H 2 O

6. 20 g réz és vas tartalmú keverék fölös sósavfeleslegének hatására 3,36 liter (NU) térfogatú gáz szabadult fel. Határozza meg az eredeti keverék összetételét.

Válasz. 58% Cu; 42% Fe.

B szint

1. Mekkora mennyiségű 40% -os kálium-hidroxid-oldatot (sűrűség - 1,4 g / ml) kell hozzáadni 50 g 10% -os alumínium-klorid-oldathoz a kezdetben kicsapódott csapadék teljes feloldása érdekében?

Válasz. 15 ml.

2. A fémet oxigénben elégették, 2,32 g oxid képződésével, amelynek redukciójához a fémre 0,896 liter (NU) szén-monoxidot kellett elkölteni. A redukált fémet feloldjuk híg kénsavban, a kapott oldat kék színű csapadékot eredményez vörös vérsóval. Határozza meg az oxid képletet.

Válasz: Fe 3 O 4.

3. Mekkora térfogatú 5,6 M kálium-hidroxid-oldat szükséges 5 g króm (III) és alumínium-hidroxid keverékének teljes feloldásához, ha az oxigén tömegaránya ebben a keverékben 50%?

Válasz. 9,3 ml.

4. Nátrium-szulfidot adunk a króm (III) -nitrát 14% -os oldatához, a kapott oldatot szűrjük és forraljuk (vízveszteség nélkül), miközben a króm-só tömegaránya 10% -ra csökken. Határozza meg a kapott oldatban a maradék anyagok tömegfrakcióit.

Válasz. 4,38% NaN03.

5. Vas (II) -klorid és kálium-dikromát keverékét vízben oldjuk, és az oldatot sósavval megsavanyítjuk. Egy idő után feleslegben lévő kálium-hidroxid-oldatot csepegtetünk az oldathoz, a képződött csapadékot kiszűrjük és állandó tömegig kalcináljuk. A száraz maradék tömege 4,8 g. Keresse meg a kiindulási sókeverék tömegét, figyelembe véve, hogy a benne lévő vas (II) -klorid és kálium-dikromát tömegaránya 3: 2.

Válasz. 4,5 g

6. 139 g vas-szulfátot feloldunk 20 ° C hőmérsékletű vízben, és telített oldatot kapunk. Amikor ezt az oldatot 10 ° C-ra hűtjük, vas-szulfát csapadék válik ki. Megtaláljuk a csapadék tömegét és a vas (II) -szulfát tömegarányát a maradék oldatban (a vas (II) -szulfát oldhatósága 20 ° C-on 26 g, 10 ° C-on - 20 g).

Válasz. 38,45 g FeSO 4 7H 2O; 16,67%.

Minőségi feladatok

1. A jó hő- és elektromos vezetőképességű, ezüstfehér, könnyű egyszerű A anyag reagál, ha egy másik egyszerű B anyaggal melegítjük. A kapott szilárd anyag kénsavoldatban áthaladva C gáz felszabadulásával oldódik, a B anyag csapadék kicsapódik, anyagokat írjuk fel a reakcióegyenleteket.

Válasz. Anyagok: A - Al, B - S, C - H 2 S.

2. Két gáz van, A és B, amelyek molekulái triatomiák. Amikor mindegyiket hozzáadjuk a kálium-aluminát-oldathoz, csapadék képződik. Javasoljon lehetséges képleteket az A és B gázokra, tekintve, hogy ezek a gázok binárisak. Írja fel a reakcióegyenleteket! Hogyan lehet ezeket a gázokat kémiailag megkülönböztetni?

Döntés

A gáz - CO 2; gáz B - H 2 S.

2KAlO 2 + CO 2 + 3H 2 O = 2Al (OH) 3 + K 2 CO 3,

2KA1O2 + H2S + 2H20 = 2Al (OH) 3 + K2S.

3. A vízben oldhatatlan A barna vegyület hevítésre bomlik és két oxidot képez, amelyek közül az egyik víz. Egy másik oxidot, a B-t szénnel redukálva C fém képződik, amely a természetben a második leggyakoribb fém. Azonosítsa az anyagokat, írja le a reakcióegyenleteket.

Válasz. Anyagok: A - Fe (OH) 3,
B - Fe 2 O 3, C - Fe.

4. Az A sót két elem alkotja; levegőben lőve két oxid képződik: B - szilárd, barna és gáznemű. A B oxid helyettesítő reakcióba lép az ezüstfehér C fémmel (melegítés közben). Azonosítsa az anyagokat, írja le a reakcióegyenleteket.

Válasz. Anyagok: A - FeS 2, B - Fe 2 O 3, C - Al.

* A +/– jel azt jelenti, hogy ez a reakció nem minden reagenssel, vagy meghatározott körülmények között megy végbe.

Folytatjuk

A réz (Cu) a d-elemek közé tartozik, és Mendelejev periódusos rendszerének IB csoportjában található. Az alapállapotban lévő rézatom elektronikus konfigurációját 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1-nek írják fel a feltételezett 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 képlet helyett. Más szavakkal, rézatom esetén az úgynevezett „elektroncsúszás” figyelhető meg a 4s alszinttől a 3d alszintig. A réz esetében a nulla mellett az oxidációs állapotok +1 és +2 is lehetségesek. Az +1 oxidációs állapot hajlamos az aránytalanságra, és csak oldhatatlan vegyületekben, például CuI, CuCl, Cu20, stb., Valamint komplex vegyületekben, például Cl és OH-ban stabil. A +1 oxidációs állapotban lévő rézvegyületeknek nincs meghatározott színük. Tehát a réz (I) -oxid a kristályok méretétől függően lehet sötétvörös (nagy kristályok) és sárga (kis kristályok), CuCl és CuI - fehér, és Cu2S - fekete és kék. Kémiailag stabilabb a réz oxidációs állapota, amely egyenlő +2-vel. Az ebben az oxidációs állapotban lévő rézt tartalmazó sók kék és kék-zöld színűek.

A réz nagyon puha, képlékeny és képlékeny fém, nagy elektromos és hővezető képességgel. A fémréz színe vörös-rózsaszín. A réz a fémaktivitás vonalában található a hidrogéntől jobbra, azaz alacsony aktivitású fémekre utal.

oxigénnel

Normál körülmények között a réz nem lép kölcsönhatásba az oxigénnel. Ahhoz, hogy a reakció lejátszódjon közöttük, melegítésre van szükség. Az oxigén feleslegétől vagy hiányától és a hőmérsékleti körülményektől függően réz (II) -oxidot és réz (I) -oxidot képezhet:

szürkével

A kén reakciója a rézzel, az üzemi körülményektől függően, réz (I) -szulfid és réz (II) -szulfid képződéséhez vezethet. Amikor a porított Cu és S keverékét 300-400 ° C hőmérsékletre melegítjük, réz (I) -szulfid képződik:

Kénhiány esetén a reakciót 400 ° C-nál magasabb hőmérsékleten hajtják végre, így réz (II) -szulfid képződik. Az egyszerű anyagokból a réz (II) -szulfid előállításának egyszerűbb módja a réz és a szén-diszulfidban oldott kén kölcsönhatása:

Ez a reakció szobahőmérsékleten megy végbe.

halogénekkel

A réz fluorral, klórral és brómmal reagál, halogenideket képezve a CuHal 2 általános képlettel, ahol Hal jelentése F, Cl vagy Br:

Cu + Br 2 = CuBr 2

A halogénatomok közül a leggyengébb oxidálószer a jód, a réz (I) jodid képződik:

A réz nem lép kölcsönhatásba hidrogénnel, nitrogénnel, szénnel és szilíciummal.

nem oxidáló savakkal

Szinte minden sav nem oxidáló sav, a tömény kénsav és a bármilyen koncentrációjú salétromsav kivételével. Mivel a nem oxidáló savak csak azokat a fémeket képesek oxidálni, amelyek aktivitási tartományban vannak hidrogénné; ez azt jelenti, hogy a réz nem reagál ilyen savakkal.

oxidáló savakkal

- tömény kénsav

A réz melegítés közben és szobahőmérsékleten is reagál tömény kénsavval. Hevítve a reakció az alábbi egyenletnek megfelelően halad:

Mivel a réz nem erős redukálószer, a kén ebben a reakcióban csak +4 oxidációs állapotra redukálódik (SO 2-ban).

- hígított salétromsavval

A réz és híg HNO 3 reakciója réz (II) -nitrát és nitrogén-monoxid képződéséhez vezet:

3Cu + 8HNO 3 (híg) = 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

- tömény salétromsavval

A koncentrált HNO 3 normál körülmények között könnyen reagál a rézzel. A réz és a tömény salétromsav reakciója és a híg salétromsav reakciója közötti különbség a nitrogén redukciójának termékében rejlik. Koncentrált HNO 3 esetén a nitrogén kisebb mértékben redukálódik: nitrogén-oxid (II) helyett nitrogén-oxid (IV) képződik, amely a tömény savban lévő salétromsav-molekulák közötti nagyobb versennyel jár a redukáló elektronokért ügynök (Cu):

Cu + 4HNO3 = Cu (N03) 2 + 2NO2 + 2H20

nemfém oxidokkal

A réz reagál néhány nemfém oxiddal. Például olyan oxidokkal, mint NO 2, NO, N 2 O, a réz oxidálódik réz (II) oxiddá, és a nitrogén 0 oxidációs állapotba, azaz egyszerű N 2 anyag képződik:

A kén-dioxid esetében egyszerű anyag (kén) helyett réz (I) -szulfid képződik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a nitrogénnel ellentétben a réz és a kén reagál:

fémoxidokkal

Ha a fémrézet 1000-2000 ° C hőmérsékleten réz (II) -oxiddal zsugorítják, réz (I) -oxidot nyerhetünk:

A fémréz redukálható a vas (III) -oxid kalcinálásával vas (II) -oxiddá is:

fémsókkal

A réz a kevésbé aktív fémeket (tőle jobbra az aktivitási sorban) kiszorítja sóik oldatából:

Cu + 2AgNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓

Érdekes reakció zajlik le, amelyben a réz egy aktívabb fém - vas + 3 oxidációs állapotban - sójában oldódik. Nincsenek azonban ellentmondások, mivel a réz nem szorítja ki a vasat sójából, hanem csak a +3 oxidációs állapotból a +2 oxidációs állapotba állítja vissza:

Fe2 (SO 4) 3 + Cu = CuSO 4 + 2FeSO 4

Cu + 2FeCl 3 = CuCl 2 + 2FeCl 2

Ez utóbbi reakciót alkalmazzák mikrokapcsolások gyártásában a rézlemezek maratásának szakaszában.

A réz korróziója

A réz idővel korrodálódik, amikor nedvességgel, szén-dioxiddal és oxigénnel érintkezik a levegőben:

2Cu + H 2 O + CO 2 + O 2 = (CuOH) 2 CO 3

Ennek a reakciónak az eredményeként a réztermékeket laza kék-zöld réz (II) -hidroxi-karbonát virágzással borítják.

Cink kémiai tulajdonságai

A Zn cink a IV. Periódus IIB csoportjába tartozik. Az alapállapotban lévő kémiai elem atomjainak vegyértékpályáinak elektronikus konfigurációja 3d 10 4s 2. A cink esetében csak egyetlen oxidációs állapot lehetséges, egyenlő +2-vel. A ZnO cink-oxid és a Zn (OH) 2 cink-hidroxid kifejezett amfoter tulajdonságokkal rendelkezik.

Levegőben tárolva a cink elszennyeződik, vékony ZnO-oxid-réteggel fedve. Az oxidáció magas páratartalom mellett és szén-dioxid jelenlétében különösen könnyen megy végbe a reakció következtében:

2Zn + H 2 O + O 2 + CO 2 → Zn 2 (OH) 2 CO 3

A cinkgőz ég a levegőben, és egy vékony cinkcsík, miután égett az égő lángjában, zöldes lánggal ég benne:

Melegítéskor a cinkfém kölcsönhatásba lép a halogénekkel, a kénnel, a foszforral is:

A cink nem reagál közvetlenül hidrogénnel, nitrogénnel, szénnel, szilíciummal és bórral.

A cink nem oxidáló savakkal reagálva hidrogént bocsát ki:

Zn + H2S04 (20%) → ZnS04 + H2

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

A technikai cink különösen könnyen oldódik savakban, mivel más kevésbé aktív fémek, különösen kadmium és réz szennyeződéseit tartalmazza. A nagy tisztaságú cink bizonyos okokból ellenáll a savaknak. A reakció felgyorsítása érdekében egy nagy tisztaságú cink mintát érintkeztetünk rézzel, vagy egy kevés rézsót adunk a savas oldathoz.

800–900 o C (vörös hő) hőmérsékleten a fémcink olvadt állapotban kölcsönhatásba lép a túlhevített gőzzel, és hidrogént szabadít fel belőle:

Zn + H20 = ZnO + H2

A cink reagál oxidáló savakkal is: tömény kénsavval és salétromsavval.

A cink mint aktív fém kén-dioxidot, elemi ként, sőt tömény kénsavval hidrogén-szulfidot is képezhet.

Zn + 2H 2SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

A salétromsav-redukciós termékek összetételét az oldat koncentrációja határozza meg:

Zn + 4HNO 3 (koncentráció) = Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

3Zn + 8HNO 3 (40%) = 3Zn (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2O

4Zn + 10HNO3 (20%) = 4Zn (NO3) 2 + N2O + 5H20

5Zn + 12HNO3 (6%) = 5Zn (NO3) 2 + N2 + 6H20

4Zn + 10HNO 3 (0,5%) = 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

A folyamat irányát a hőmérséklet, a sav mennyisége, a fém tisztasága és a reakcióidő is befolyásolja.

A cink lúgos oldatokkal reagálva képződik tetrahidroxozinkátokés hidrogén:

Zn + 2NaOH + 2H20 = Na2 + H2

Zn + Ba (OH) 2 + 2H20 = Ba + H2

Vízmentes lúgokkal ötvözve cink képződik cinkátokés hidrogén:

Erősen lúgos környezetben a cink rendkívül erős redukálószer, amely képes nitrátok és nitritek nitrogénjét ammóniává redukálni:

4Zn + NaNO3 + 7NaOH + 6H 2O → 4Na2 + NH3

A komplexképződés miatt a cink lassan oldódik ammóniaoldatban, redukálva a hidrogént:

Zn + 4NH 3H 2O → (OH) 2 + H 2 + 2H 2O

A cink a kevésbé aktív fémeket (tőle jobbra a tevékenység sorában) helyreállítja sóik vizes oldataiból is:

Zn + CuCl2 = Cu + ZnCl2

Zn + FeSO 4 = Fe + ZnSO 4

A króm kémiai tulajdonságai

A króm a periódusos rendszer VIB csoportjának eleme. A krómatom elektronikus konfigurációja 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1, azaz. a króm, valamint a rézatom esetében az úgynevezett "elektroncsúszás" figyelhető meg

A króm leggyakoribb oxidációs állapota +2, +3 és +6. Nem szabad megfeledkezni róluk, és a kémia USE programjának keretében feltételezhető, hogy a krómnak nincs más oxidációs állapota.

Normál körülmények között a króm korrózióálló mind levegőben, mind vízben.

Kölcsönhatás nemfémekkel

oxigénnel

600 ° C-nál magasabb hőmérsékletre hevített porított fémkróm tiszta oxigénben króm (III) -oxidot képez:

4Cr + 3O2 = o t=> 2Cr 2 O 3

halogénekkel

A króm alacsonyabb hőmérsékleten reagál klórral és fluorral, mint oxigénnel (250, illetve 300 o C):

2Cr + 3F2 = o t=> 2CrF 3

2Cr + 3Cl2 = o t=> 2CrCl3

A króm vörös hő hőmérsékletén (850–900 o C) reagál brómmal:

2Cr + 3Br 2 = o t=> 2CrBr 3

nitrogénnel

A fémkróm 1000 o С feletti hőmérsékleten kölcsönhatásba lép a nitrogénnel:

2Cr + N2 = ot=> 2CrN

szürkével

Kénnel a króm mind króm (II), mind króm (III) szulfidot képezhet, amely a kén és a króm arányától függ:

Cr + S = o t=> CrS

2Cr + 3S = o t=> Cr2S3

A króm nem reagál hidrogénnel.

Kölcsönhatás összetett anyagokkal

Kölcsönhatás vízzel

A króm az átlagos aktivitású (az alumínium és a hidrogén közötti fémaktivitás sorában található) fémek közé tartozik. Ez azt jelenti, hogy a reakció vörösre forró króm és túlhevített gőz között zajlik:

2Cr + 3H20 = o t=> Cr203 + 3H2

5interakciók savakkal

A króm normál körülmények között tömény kénsavval és salétromsavval passziválódik, forralás közben azonban feloldódik bennük, miközben oxidációs állapotba +3:

Cr + 6HNO 3 (koncentráció) = nak nek=> Cr (N03) 3 + 3NO2 + 3H20

2Cr + 6H2S04 (konc) = nak nek=> Cr2 (S04) 3 + 3S02 + 6H20

Híg salétromsav esetében a nitrogén redukciójának fő terméke az egyszerű N 2 anyag:

10Cr + 36HNO 3 (hígítva) = 10Cr (NO 3) 3 + 3N 2 + 18H 2O

A króm a hidrogéntől balra található aktivitási vonalon helyezkedik el, ami azt jelenti, hogy képes a H 2 felszabadítására a nem oxidáló savak oldataiból. Az ilyen reakciók során a levegő oxigénhez való hozzáférése nélkül króm (II) sók képződnek:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Cr + H2S04 (hígítás) = CrSO4 + H2

Ha a reakciót szabad levegőn hajtják végre, a kétértékű krómot a levegőben lévő oxigén azonnal +3 oxidációs állapotba oxidálja. Ebben az esetben például a sósavval való egyenlet a következő formát ölti:

4Cr + 12HCl + 3O2 = 4CrCl3 + 6H20

Ha a fémkrómot erős oxidálószerekkel ötvözzük lúgok jelenlétében, a króm oxidációra +6 oxidációs állapotba kerül, kromátok:

Vas kémiai tulajdonságai

Vas-Fe, a VIIIB csoport kémiai eleme, amelynek a periódusos rendszerben 26-os sorszáma van. Az elektronok megoszlása ​​a vasatomban a következő 26 Fe1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2, vagyis a vas a d-elemekhez tartozik, mivel a d-alszint kitölti az esetét. Leginkább két oxidációs állapot jellemzi: +2 és +3. A FeO-oxidban és a Fe (OH) 2-hidroxidban a bázikus tulajdonságok érvényesülnek, míg a Fe 2 O 3-oxid és a Fe (OH) 3-hidroxid markánsan amfoter. Így a vas-oxid és a hidroxid (11) koncentrált alkáli-oldatokban forralva bizonyos mértékben feloldódik, és fúzió során vízmentes lúgokkal is reagál. Meg kell jegyezni, hogy a vas +2 oxidációs állapota nagyon instabil, és könnyen átalakul +3 oxidációs állapotba. Ismertek a ritka oxidációs állapotban lévő vasvegyületek +6 - ferrátok, nem létező "vassav" H 2 FeO 4 sói. Ezek a vegyületek viszonylag stabilak csak szilárd állapotban vagy erősen lúgos oldatokban. A közeg elégtelen lúgossága miatt a ferrátok elég gyorsan oxidálják a vizet is, oxigént szabadítva fel belőle.

Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal

Oxigénnel

Tiszta oxigénben elégetve a vas az ún Vas skála amelynek Fe3O4 képlete van, és valójában vegyes oxidot képvisel, amelynek összetételét szokásosan FeO ∙ Fe 2 O 3 képlettel ábrázolhatjuk. A vas égési reakciója a következő:

3Fe + 2O2 = nak nek=> Fe3O4

Szürkével

Melegítéskor a vas kénnel reagálva vas-szulfidot képez:

Fe + S = nak nek=> FeS

Vagy kénfelesleggel vas-diszulfid:

Fe + 2S = nak nek=> FeS 2

Halogénnel

Az összes halogén esetében, kivéve a jódot, a fémvas oxidálódik +3-os oxidációs állapotba, vas-halogenideket (lll) képezve:

2Fe + 3F2 = nak nek=> 2FeF 3 - vas-fluorid (lll)

2Fe + 3Cl2 = nak nek=> 2FeCl 3 - vas-klorid (lll)

A jód, mint leggyengébb oxidálószer a halogének között, a vasat csak +2 oxidációs állapotig oxidálja:

Fe + I 2 = nak nek=> FeI 2 - vas-jodid (ll)

Meg kell jegyezni, hogy a vas-vas-vegyületek vizes oldatban könnyen oxidálják a jodid-ionokat az I 2 jód szabaddá tételére, miközben az oxidációs állapotra +2-re redukálódnak. Példák a FIPI bank hasonló reakcióira:

2FeCl 3 + 2KI = 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl

2Fe (OH) 3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 6H20

Fe203 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 3H20

Hidrogénnel

A vas nem reagál a hidrogénnel (csak alkálifémek és alkáliföldfémek reagálnak a fémek hidrogénjével):

Kölcsönhatás összetett anyagokkal

5interakciók savakkal

Nem oxidáló savakkal

Mivel a vas a hidrogéntől balra található aktivitási sorban helyezkedik el, ez azt jelenti, hogy képes kiszorítani a hidrogént a nem oxidáló savakból (szinte minden sav kivételével bármilyen koncentrációjú H 2 SO 4 (koncentrált) és HNO 3:

Fe + H 2SO 4 (hígítás) = FeSO 4 + H 2

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H2

Figyelni kell egy ilyen trükköre a vizsga feladataiban, mivel a témakör kérdése, hogy a vas milyen mértékben oxidálódik, ha híg és tömény sósavnak van kitéve. A helyes válasz mindkét esetben +2.

A csapda itt a vas mélyebb oxidációjának intuitív elvárásában rejlik (legfeljebb +3), koncentrált sósavval való kölcsönhatása esetén.

Kölcsönhatás oxidáló savakkal

A vas normál körülmények között a passziválás miatt nem reagál tömény kénsavval és salétromsavval. Főzve azonban reagál velük:

2Fe + 6H2S04 = o t=> Fe2 (S04) 3 + 3S02 + 6H20

Fe + 6HNO3 = o t=> Fe (N03) 3 + 3NO2 + 3H20

Felhívjuk figyelmét, hogy a híg kénsav a vasat +2, a tömény vas pedig +3-ra oxidálja.

Vas korróziója (rozsdásodása)

A vas nagyon gyorsan rozsdásodik nedves levegőben:

4Fe + 6H20 + 3O2 = 4Fe (OH) 3

A vas normál körülmények között vagy forrás közben sem reagál oxigén hiányában a vízzel. A vízzel való reakció csak a vörös hőhőmérséklet feletti hőmérsékleten (> 800 o C) megy végbe. azok..

1,2H 2SO 4 (koncentrált) + Cu = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2O

rézszulfát

H 2SO 4 (híg) + Zn = ZnSO 4 + H 2
cink-szulfát
2. FeO + H 2 = Fe + H 2O
CuSO 4 + Fe = Cu ↓ + FeSO 4

3. Állítsuk össze a salétromsav sóit:
salétromsav képlete HNO3 savmaradék NO3- - nitrát
Állítsuk össze a sóképleteket:
Na + NO3- Az oldhatósági táblázat szerint meghatározzuk az ionok töltését. Mivel a nátriumion és a nitrátion töltései "+" és "-", ennek a képletnek az előfizetői feleslegesek. A következő képletet kapja:
Na + NO3- - nátrium-nitrát
Ca2 + NO3- - Az oldhatósági táblázat szerint meghatározzuk az ionok töltését. Az indexeket a kereszt szabálya szerint rendezzük, de mivel a nitrátion összetett ion, amelynek töltése "-", zárójelben kell feltüntetni:
Ca2 + (NO3) -2 - kalcium-nitrát
Al3 + NO3- - Az oldhatósági táblázat szerint meghatározzuk az ionok töltését. Rendezzük az indexeket a kereszt szabálya szerint, de mivel a nitrátion komplex ion, amelynek töltése "-", zárójelben kell feltüntetni:
Al3 + (NO3) -3 - alumínium-nitrát
további fémek
cink-klorid ZnCl2
alumínium-nitrát Al (NO3) 3