Молекулярное уравнение реакции гидроксида цинка
** §8.6 Амфотерные основания.
Гидроксид цинка Zn(OH) 2 является малорастворимым основанием. Его можно получить, действуя щелочью на какую-нибудь растворимую соль цинка – при этом Zn(OH) 2 выпадает в осадок:
ZnCl 2 + 2 NaOH = Zn(OH) 2 ↓ + 2 NaCl
Подобно всем другим основаниям, осадок гидроксида цинка легко растворяется при добавлении какой-нибудь кислоты:
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2 H 2 O
Если же вместо кислоты к осадку гидроксида цинка добавить избыток щелочи, то он также растворяется , чего не происходит с другими гидроксидами. Почему Zn(OH) 2 растворяется в щелочи?
Это явление объясняется тем, что в присутствии избытка сильного основания гидроксид цинка способен отдавать атомы водорода, подобно кислоте:
Zn(OH) 2 или H 2 ZnO 2
2 NaOH
Na 2 ZnO 2
2 H 2 O
гидроксид цинка
щелочь
Происходит реакция нейтрализации наподобие той, которая могла бы произойти между NaOH и кислотой. Эта кислота (цинковая кислота H 2 ZnO 2 ) и гидроксид цинка Zn(OH) 2 являются одним и тем же соединением! Сокращенная (но не структурная) формула этого соединения может быть записана двумя способами:
Zn(OH) 2 или H 2 ZnO 2 — это две сокращенные формулы;
H–O–Zn–O–H единственная структурная формула.
Поскольку прочность связей Н–О и O–Zn сравнимы между собой, гидроксид цинка способен быть как основанием в присутствии кислоты, так и кислотой – в присутствии основания:
H 2 SO 4
2 NaOH
2H 2 O + ZnSO 4
Zn(OH) 2 = H 2 ZnO 2
Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O
реагирует как основание
реагирует как кислота
Данное свойство гидроксидов называется амфотерностью .
Амфотерными называются такие гидроксиды, которые способны отдавать в реакциях с другими соединениями как атомы (ионы) водорода, так и гидрокси-группы (анионы гидроксила).
Помимо гидроксида цинка, амфотерными свойствами обладают гидроксиды некоторых других металлов: Al(OH) 3 , Cr(OH) 3 , Be(OH) 2 , Sn(OH) 4 , Pb(OH) 2 .
Объяснение проявления амфотерности у одних металлов и отсутствие ее у других следует искать в теории химической связи.
Можно заметить, что амфотерные свойства проявляют те металлы, которые в Периодической таблице находятся наиболее близко к неметаллам. Как известно, неметаллы обладают большей электроотрицательностью (по сравнению с металлами), поэтому их связь с кислородом носит ковалентный характер и отличается значительной прочностью.
Связи между металлами и кислородом, как правило, ионные (из-за низкой электроотрицательности металлов). Такие связи часто менее прочны, чем ковалентные (вспомните атомные кристаллы).
Рассмотрим структурные формулы трех разных соединений: гидроксида бора B(OH) 3 , гидроксида алюминия Al(OH) 3 и гидроксида кальция Ca(OH) 2 .
Соединение B(OH) 3 имеет внутри молекулы наиболее «ковалентную» связь бора с кислородом, поскольку бор ближе по электроотрицательности к кислороду, чем Al и Сa. Из-за высокой электроотрицательности бору энергетически выгоднее входить в состав отрицательно заряженной частицы – то есть кислотного остатка. Поэтому формулу B(OH) 3 чаще записывают как H 3 BO 3 :
H 3 BO 3 = 3H + + BO 3 3- (в растворе)
Кальций – наименее электроотрицательный из этих элементов, поэтому в его молекуле связь Са–О носит ионный характер. Из-за низкой электроотрицательности для кальция выгодно существование в виде катиона Ca 2+ :
Ca(OH) 2 = Ca 2+ + 2OH — (в растворе)
В связи с этим в структурных формулах пунктирными линиями отмечены связи, разрыв которых энергетически более выгоден.
Структурные формулы показывают, что соединение B(OH) 3 будет легче отдавать ионы водорода, чем ионы гидроксида, т.е. является кислотой (и по традиции должно быть записано сокращенной формулой H 3 BO 3 ). Напротив, Ca(OH) 2 – типичное основание. Гидроксид алюминия, в котором центральный атом имеет промежуточную электроотрицательность, может проявлять как свойства кислоты, так и основания – в зависимости от партнера по реакции нейтрализации. Это наблюдается в действительности. В первой из приведенных ниже реакций Al(OH) 3 реагирует как обычное основание, а в следующих – как кислота:
2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 H 2 O.
Al(OH) 3 º H 3 AlO 3 + NaOH = NaH 2 AlO 3 + H 2 O , причем если реакцию проводить при нагревании, то соль NaH 2 AlO 3 теряет одну молекулу воды и образуется алюминат натрия NaAlO 2 . В растворе алюминат натрия, наоборот, легко присоединяет воду и существует в виде соли Na[Al(OH) 4 ] . Итак:
Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2 H 2 O ( при сплавлении);
Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ] (при добавлении раствора NaOH без нагревания).
У цинка электроотрицательность практически такая же, как у алюминия (1,65), поэтому гидроксид цинка Zn(OH) 2 проявляет похожие свойства. Таким образом, амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с растворами кислот, так и с растворами щелочей.
8.18. Закончите уравнения реакций:
8.19 (ФМШ). Напишите уравнения реакций, описывающие следующие химические превращения:
а) ZnCl 2 + KOH (избыток) → осадок → растворение осадка;
б) Cr(NO 3 ) 2 + NaOH (избыток) → осадок → растворение осадка;
в) Be(NO 3 ) 2 + LiOH (избыток) → осадок → растворение осадка;
г) Al 2 (SO 4 ) 3 + KOH (избыток) → осадок → растворение осадка;
8.20 (НГУ). Осуществите следующие превращения:
Al 2 O 3 → Al → Al 2 O 3 → NaAlO 2 → AlCl 3
8.21 (НГУ). Из порошкообразной смеси, содержащей Na 2 CO 3 , Fe, Al и BaSO 4 , выделите химическим путем все соединения в чистом виде. Напишите уравнения реакций и последовательность их проведения (опишите технологию всей работы).
8.22 (НГУ). В трех разных пробирках без этикеток находятся растворы NH 4 Cl, ZnCl 2 , MgCl 2 . С помощью только одного химического реагента установите, какое соединение находится в каждой пробирке.
Гидроксид цинка
Гидроксид цинка
Способы получения
1. Гидроксид цинка можно получить пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоцинката натрия:
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:
Химические свойства
1. Гидроксид цинка реагирует с растворимыми кислотами .
Например , гидроксид цинка взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата цинка:
2. Гидроксид цинка взаимодействует с кислотными оксидами .
Например , гидроксид цинка взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата цинка:
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:
Гидроксид цинка растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоцинката:
4. Г идроксид цинка разлагается при нагревании :
Электронные и молекулярные уравнения реакций цинка и кадмия
Задание 393
Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций цинка: а) с раствором гидроксида натрия; б) с концентрированной серной кислотой, учитывая восстановление серы до нулевой степени окисления.
Решение:
Уравнения реакций цинка
а) с раствором гидроксида натрия
Zn 0 + 2H + = Zn 2+ + H2 0
б) с концентрированной серной кислотой
3Zn 0 + S 6+ = 3Zn 2+ + S 0
Задание: 396
Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:
Cd → Cd(NO3)2 → Cd(OH)2→ [Cd(NH3)6](OH)2→ CdSO4
Решение:
Уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:
будут иметь вид:
Задание 398
К какому классу соединений относятся вещества, полученные при действии избытка гидроксида натрия на растворы ZnCl2, CdCl2, HgCl2? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.
Решение:
При действии на растворы ZnCl2 и CdCl2 избытка гидроксида натрия сначала образуются соответственно нерастворимые Zn(OH)2 и Cd(OH):
Осадок гидроксида цинка как амфотерное основание растворяется в избытке гидроксида натрия с образованием комплексного иона [Zn(OH)4] 2- :
Гидроксид кадмия в отличие от гидроксида цинка не обладает ярко выраженными амфотерными свойствами, поэтому в избытке гидроксида натрия не растворяется.
При действии щелочей на растворы солей Hg 2+ выделяется высокодисперсный жёлтый осадок HgO:
Задание 403
На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения ре-акций?
Решение:
Гидроксиды цинка и кадмия амфотерные соединения, только амфотерные свойства у Cd(OH)2 выражены слабее, чем у Zn(OH)2.
а) При действии кислот на Cd(OH)2 и Zn(OH)2 образуются соответствующие соли:
б) При действии сильного основания на Zn(OH)2 образуется комплексная соль Na2[Zn(OH)4]:
Амфотерные свойства у Cd(OH)2 выражены гораздо слабее, чем у Zn(OH)2, поэтому гидроксид кадмия в избытке щёлочи не растворяется, но при длительном кипячении в растворе щёлочи гидроксид кадмия растворяется с образованием гексагидроксокадмиат(II)-ионы [Сd(OH)6] 4- :
в) При действии избытком раствора аммиака на гидроксиды цинка и кадмия образуются комплексные соединения:
http://chemege.ru/gidroksid-zinka/
http://buzani.ru/zadachi/khimiya-shimanovich/989-tsink-i-kadmij-zadaniya-393-396-398-403