Цинк взаимодействует с каждым веществом. Химические свойства цинка и его соединений

• Обозначение - Zn (Zincum);
• Период - IV;
• Группа - 12 (IIb);
• Атомная масса - 65,39;
• Атомный номер - 30;
• Радиус атома = 138 пм;
• Ковалентный радиус = 125 пм;
• Распределение электронов - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ;
• t плавления = 419,88°C;
• t кипения = 907°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,65/1,66;
• Степень окисления: +2, 0;
• Плотность (н. у.) = 7,13 г/см 3 ;
• Молярный объем = 9,2 см 3 /моль.

Цинк люди использовали еще до нашей эры в виде его сплава с медью - латуни. Впервые чистый цинк удалось выделить англичанину Уильяму Чемпиону в 18 веке.

В земной коре цинка содержится 8,3·10 -3 % по массе. Много цинка содержится в термальных источниках, из которых происходит осаждение сульфидов цинка, имеющих важное промышленное значение. Цинк играет активную роль в жизни животных и растений, являясь важным биогенным микроэлементом.

Рис. Строение атома цинка .

Электронная конфигурация атома цинка - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 (см. Электронная структура атомов). Предпоследний электронный слой атома цинка полностью заполнен, а на внешнем слое находится два s-электрона, которые и взаимодействуют с другими элементами, поэтому в соединениях цинк проявляется степень окисления +2. (см. Валентность). Цинк обладает высокой химической активностью.

Физические свойства цинка:

• голубовато-белый металл;
• хрупкий при н. у.;
• при нагревании более 100°C хорошо куется и прокатывается;
• обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

Химические свойства цинка:

• на воздухе быстро окисляется, покрываясь тонкой пленкой оксида цинка, предохраняющей металл от дальнейшей реакции;
• при нагревании реагирует с кислородом, хлором, серой, образуя оксиды, хлориды, сульфиды соответственно:
  2Zn + O 2 = 2ZnO; Zn + Cl 2 = ZnCl 2 ; Zn + S = ZnS.
• реагирует с разбавленной серной кислотой и растворами кислот неокислителей, вытесняя из них водород:
  Zn + H 2 SO 4(рзб.) = ZnSO 4 + H 2 ; Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 ;
• реагирует с азотной и концентрированной серной кислотой, восстанавливая азот или серу соответственно:
  Zn + H 2 SO 4(кнц.) = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
• реагирует при нагревании с растворами щелочей, образуя гидроцинкаты: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 ;
• вытесняет менее активные металлы (см. электрохимический ряд напряжений металлов) из растворов их солей: Zn + CuCl 2 = ZnCl 2 + Cu.

Получение цинка:

• чистый цинк получают электролизом его солей;
• промышленным способом цинк получают из сульфидных руд:
  • на первом этапе получают оксид цинка, подвергая руду окислительному обжигу: 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2 ;
  • на втором этапе оксид цинка восстанавливают углем при высокой температуре: ZnO + C = Zn + CO.

Применение цинка:

• в качестве антикоррозионного покрытия металлических изделий (цинкование);
• для изготовления сплавов, широко применяющихся в машиностроении;
• в АКБ и сухих элементах;
• в лакокрасочной промышленности (изготовление цинковых белил);
• как восстановитель в реакциях органического синтеза.

Сплав цинка с медью - латунь - был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1746 А. С. Маргграф разработал способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.
Латинское zincum переводится как "белый налет". Происхождение этого слова точно не установлено. Предположительно, оно идет от персидского "ченг", хотя это название относится не к цинку, а вообще к камням. Слово "цинк" встречается в трудах Парацельса и других исследователей 16-17 вв. и восходит, возможно, к древнегерманскому "цинко" - налет, бельмо на глазу. Общеупотребительным название "цинк" стало только в 1920-х гг.

Нахождение в природе, получение:

Наиболее распространенный минерал цинка - сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала - сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Видимо, за это минерал и называют обманкой. Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO 3 , цинкит ZnO, каламин 2ZnO·SiO 2 ·Н 2 O. На Алтае нередко можно встретить полосатую "бурундучную" руду - смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.
Выделение цинка начинается с концентрирования руды методами седиментации или флотации, затем ее обжигают до образования оксидов: 2ZnS + 3О 2 = 2ZnО + 2SO 2
Оксид цинка перерабатывают электролитическим методом или восстанавливают коксом. В первом случае цинк выщелачивают из сырого оксида разбавленным раствором серной кислоты, примесь кадмия осаждают цинковой пылью и раствор сульфата цинка подвергают электролизу. Металл 99,95%-ной чистоты осаждается на алюминиевых катодах.

Физические свойства:

В чистом виде - довольно пластичный серебристо-белый металл. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем "крик олова"). При 100-150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Температура плавления - 692°C, температура кипения - 1180°C

Химические свойства:

Типичный амфотерный металл. Стандартный электродный потенциал -0,76 В, в ряду стандартных потенциалов расположен до железа. На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает. При нагревании цинк реагирует с галогенами, с фосфором, образуя фосфиды Zn 3 P 2 и ZnP 2 , с серой и ее аналогами, образуя различные халькогениды, ZnS, ZnSe, ZnSe 2 и ZnTe. С водородом, азотом, углеродом, кремнием и бором цинк непосредственно не реагирует. Нитрид Zn 3 N 2 получают реакцией цинка с аммиаком при 550-600°C.
Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот и щелочей, образуя в последнем случае гидроксоцинкаты: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Очень чистый цинк растворами кислот и щелочей не реагирует.
Для цинка характерны соединения со степенью окисления: +2.

Важнейшие соединения:

Оксид цинка - ZnО, белый, амфотерный, реагирует как с растворами кислот, так и со щелочами:
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + Н 2 О (сплавление).
Гидроксид цинка - образуется в виде студенистого белого осадок при добавлении щелочи к водным растворам солей цинка. Амфотерный гидроксид
Соли цинка . Бесцветные кристаллические вещества. В водных растворах ионы цинка Zn 2+ образуют аквакомплексы 2+ и 2+ и подвергаются сильному гидролизу.
Цинкаты образуются при взаимодействии оксида или гидроксида цинка со щелочами. При сплавлении образуются метацинкаты (напр. Na 2 ZnO 2), которые растворяясь в воде переходят в тетрагидроксоцинкаты: Na 2 ZnO 2 + 2Н 2 О = Na 2 . При подкислении растворов в осадок выпадает гидроксид цинка.

Применение:

Производство антикоррозионных покрытий. - Металлический цинк в виде брусков используют для защиты от коррозии стальных изделий, соприкасающихся с морской водой. Примерно половина всего производимого цинка используется для производства оцинкованной стали, одна треть - в горячем цинковании готовых изделий, остальное - для полосы и проволоки.
- Большое практическое значение имеют сплавы цинка - латуни (медь плюс 20-50% цинка). Для литья под давлением, помимо латуней, используется быстро растущее число специальных сплавов цинка.
- Еще одна область применения - производство сухих батарей, хотя в последние годы оно существенно сократилось.
- Теллурид цинка ZnTe используется как материал для фоторезисторов, приемников инфракрасного излучения, дозиметров и счетчиков радиоактивного излучения. - Ацетат цинка Zn(CH 3 COO) 2 его используют как фиксатор при крашении тканей, консервант древесины, противогрибковое средство в медицине, катализатор в органическом синтезе. Ацетат цинка входит в состав зубных цементов, используется при производстве глазурей и фарфора.

Цинк - один из наиболее важных биологически активных элементов и необходим для всех форм жизни. Его роль обусловлена, в основном, тем, что он входит в состав более 40 важных ферментов. Установлена функция цинка в белках, отвечающих за распознавание последовательности оснований в ДНК и, следовательно, регулирующих перенос генетической информации в ходе репликации ДНК. Цинк участвует в углеводном обмене с помощью цинксодержащего гормона - инсулина. Только в присутствии цинка действует витамин А. Необходим цинк и для формирования костей.
В то же время ионы цинка токсичны.

Беспоместных С., Штанова И.
ХФ ТюмГУ, 571 группа.

Источники: Википедия:

1. Цинк взаимодействует с раствором

1) CuSO 4 2) MgCl 2 3) Na 2 SO 4 4) CaCl 2

2. Какой оксид реагирует с раствором НСl, но не реагирует с раствором NaOH?

1) CO 2) SO 3 3) P 2 O 5 4) MgO

3. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с медью при нагревании образуется

1) сера 2) водород 3) оксид серы (IV) 4) оксид серы (VI)

4. В схеме превращений P 2 O 5   →  X 1   → X 2   Ca 3 (PO 4) 2 веществами «X 1 » и «X 2 » являются соответственно

1) PH 3 и CaСO 3 2) H 3 PO 4 и NaOH 3) K 3 PO 4 и CaCl 2 4) Н 3 PO 3 и CaO

5. Установите соответствие между названием вещества и классом (группой) неорганических соединений, к которому(-ой) оно принадлежит.

6. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакции.

7. Даны вещества: хлор, гидросульфид натрия, гидроксид калия (раствор), железо.

Напишите уравнения четырёх

8. Среди перечисленных веществ:

А) NaHCO 3 Б) HCOOK В) (NH 4) 2 SO 4 Г) KHSO 3 Д) Na 2 HPO 4 Е) Na 3 PO 4

кислыми солями являются

1) АГД 2) АВЕ 3) БДЕ 4) ВДЕ

9. Щёлочь образуется при взаимодействии воды с

1) алюминием 2) цинком 3) кальцием 4) железом

10. Реакция возможна между

1) H 2 O и ВаО 2) SiO 2 и H 2 O 3) P 2 O 3 и SО 2 4) CO 2 и N 2

№ 31. ФИПИ - ЕГЭ: открытый банк заданий, 2015.

II. Неорганическая химия

1. С соляной кислотой реагирует каждый из двух металлов:

1) Al и Pt 2) Zn и Fe 3) Cr и Au 4) Mg и Hg

2. В схеме превращений S → X1 → X2→ CuS веществами «Х 1 » и «Х 2 » могут быть соответственно

1) H 2 S и SO 2 2) SO 2  и Н 2 SO 4 3) H 2 S и S 4) SO 2  и FeS 2

3. Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктами реакции.

4. Даны вещества: оксид азота(IV), медь, раствор гидроксида калия и концентрированная серная кислота. Напишите уравнения четырёх возможных реакций между всеми предложенными веществами, не повторяя пары реагентов.

5. Среди перечисленных веществ:

А) Na 2 O Б) СrO 3 В) Al 2 O 3 Г) SiO 2 Д) MgO Е) P 2 O 5

к кислотным оксидам относятся

1) АВД 2) БГЕ 3) БВД 4) ГДЕ

6. Водород образуется при взаимодействии

1) Cu и HNO 3 (р-р) 2) Zn и HCl (р-р) 3) Cu и H 2 SO 4 (конц.) 4) Hg и H 2 SO 4 (конц.)

Химия...Проверьте правильно ли я рассуждаю... и получил лучший ответ

Ответ от Надежда Лютова[гуру]
Нет, рассуждение совершенно неверное. Представленные уравнения реакций тоже. По легкости отдачи электронов металлы располагаются в ряду активности. Nа, Са, Мg -,более активны, чем Zn.Поэтому, менее активный металл (Zn) не может вытеснить более активный металл из раствора соли. Значит, реакции 2,3,4-не идут.
Реакция 1 возможна, т. к. Сu- менее активный металл, стоящий справа от водорода в ряду активности. Zn, как более активный металл, вытесняет Сu из растворов солей.
Zn +CuSО4=ZnsО4 +Cu.
Запомни пожалуйста: 1)Каждый металл ряда активности вытесняет (восстанавливает) все следующие за ним металлы из растворов их солей.
2)Чем левее стоит в ряду активности металл, тем больше его восстановительная способность.. .

Ответ от Алексей Галушко [гуру]
ответ верный, но совершенно бредовые рассуждения (без обид)
Поленциал Cu/Cu(2+) выше чем Zn/Zn(2+), а у кого больше потенциал, тот и окислитель. Будет такая реакция:
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu