Zn іонну. Рівняння реакції HCl Zn, ОВР, скорочене-іонну рівняння. Реакція цинку з соляною кислотою

Цинк (Zn) - хімічний елемент, що належить до групи лужноземельних металів. У періодичній таблиці Менделєєва розташовується під номером 30, що означає, що заряд ядра атома, число електронів і протонів теж дорівнює 30. Цинк знаходиться в побічної II групі IV періоду. За номером групи можна визначити кількість атомів, які знаходяться на його валентном або зовнішньому енергетичному рівні - відповідно, 2.

Цинк як типовий лужний метал

Цинк - це типовий представник металів, в нормальному стані має голубувато-сірий колір, легко окислюється на повітрі, набуваючи на поверхні оксидну плівку (ZnO).

Як типовий амфотерний метал цинк взаємодіє з киснем повітря: 2Zn + O2 \u003d 2ZnO - без температури, з утворенням оксидної плівки. При нагріванні утворюється білий порошок.

Сам оксид реагує з кислотами з утворенням солі і води:

2ZnO + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2O.

З розчинами кислот. Якщо цинк звичайної чистоти, то рівняння реакції HCl Zn нижче.

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2 - молекулярне рівняння реакції.

Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) \u003d Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -) + 2H (заряд 0) - повне Zn HCl іонне рівняння реакції.

Zn + 2H (+) \u003d Zn (2 +) + H2 - С.І.У. (Скорочене іонне рівняння реакції).

Реакція цинку з соляною кислотою

Дане рівняння реакції HCl Zn відноситься до типу окисно-відновних. Це можна довести тим, що у Zn і H2 в ході реакції змінився заряд, спостерігалося якісне прояв реакції, а також спостерігалося присутність окислювача і відновника.

В даному випадку H2 є окислювачем, так як с. о. водню до початку реакції була "+", а після стала "0". Він брав участь в процесі відновлення, віддаючи 2 електрона.

Zn є відновником, він бере участь в окисленні, приймаючи 2 електрона, підвищуючи С.О. (ступінь окислення).

Також це реакція заміщення. В ході неї брало участь 2 речовини, просте Zn і складне - HCl. В результаті реакції утворилося 2 нових речовини, а також одне просте - H2 і одне складне - ZnCl2. Так як Zn розташований в ряду активності металів до H2, він витіснив його з речовини, яке реагувала з ним.

Цинк як типовий лужний метал

Сам оксид реагує з кислотами з утворенням солі і води:

2ZnO + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2O.

З розчинами кислот. Якщо цинк звичайної чистоти, то рівняння реакції HCl Zn нижче.

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2 - молекулярне рівняння реакції.

Zn (заряд 0) + 2H (заряд +) + 2Cl (заряд -) \u003d Zn (заряд +2) + 2Cl (заряд -) + 2H (заряд 0) - повне Zn HCl іонне рівняння реакції.

Zn + 2H (+) \u003d Zn (2 +) + H2 - С.І.У. (Скорочене іонне рівняння реакції).

Реакція цинку з соляною кислотою

Zn є відновником, він бере участь в окисленні, приймаючи 2 електрона, підвищуючи С.О. (ступінь окислення).

Пора рухатися далі. Як ми вже знаємо, повне іонне рівняння потребує "чистці". Необхідно видалити ті частинки, які присутні і в правій, і в лівій частинах рівняння. Ці частинки іноді називають "іонами-спостерігачами"; вони не беруть участі в реакції.

В принципі, нічого складного в цій частині немає. Потрібно лише бути уважним і усвідомлювати, що в деяких випадках повне і коротке рівняння можуть збігатися (докладніше - див. Приклад 9).

приклад 5. Складіть повне і коротке іонні рівняння, що описують взаємодію кремнієвої кислоти і гідроксиду калію у водному розчині.

Рішення. Почнемо, природно, з молекулярного рівняння:

H 2 SiO 3 + 2KOH \u003d K 2 SiO 3 + 2H 2 O.

Кремнієва кислота - один з рідкісних прикладів нерозчинних кислот; записуємо в молекулярній формі. KOH і K 2 SiO 3 пишемо в іонної формі. H 2 O, природно, записуємо в молекулярній формі:

H 2 SiO 3 + 2K + + 2OH - \u003d 2K + + SiO 3 2- + 2H 2 O.

Бачимо, що іони калію не змінюються в ході реакції. Дані частки не беруть участі в процесі, ми повинні прибрати їх з рівняння. Отримуємо дані короткий іонне рівняння:

H 2 SiO 3 + 2OH - \u003d SiO 3 2- + 2H 2 O.

Як бачите, процес зводиться до взаємодії кремнієвої кислоти з іонами OH -. Іони калію в даному випадку не грають ніякої ролі: ми могли замінити КОН гідроксидом натрію або гідроксидом цезію, при цьому в реакційній колбі протікав би той же самий процес.

приклад 6. Оксид міді (II) розчинили в сірчаної кислоти. Напишіть повне і коротке іонні рівняння даної реакції.

Рішення. Основні оксиди реагують з кислотами з утворенням солі і води:

H 2 SO 4 + CuO \u003d CuSO 4 + H 2 O.

Відповідні іонні рівняння наведені нижче. Думаю, коментувати що-небудь в цьому випадку зайве.

2H + + SO 4 2- + CuO \u003d Cu 2+ + SO 4 2- + H 2 O

2H + + CuO \u003d Cu 2+ + H 2 O

приклад 7. C допомогою іонних рівнянь опишіть взаємодія цинку з соляною кислотою.

Рішення. Метали, що стоять у ряді напруг лівіше водню, реагують з кислотами з виділенням водню (специфічні властивості кислот-окислювачів ми зараз не обговорюємо):

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2.

Повний іонне рівняння записується без праці:

Zn + 2H + + 2Cl - \u003d Zn 2+ + 2Cl - + H 2.

На жаль, при переході до короткого рівняння в завданнях такого типу школярі часто роблять помилки. Наприклад, прибирають цинк з двох частин рівняння. Це груба помилка! У лівій частині присутній проста речовина, незаряджені атоми цинку. У правій частині ми бачимо іони цинку. Це абсолютно різні об'єкти! Трапляються і ще більш фантастичні варіанти. Наприклад, в лівій частині закреслюються іони H +, а в правій - молекули H 2. Мотивують це тим, що і те, і інше є воднем. Але тоді, слідуючи цій логіці, можна, наприклад, вважати, що H 2, HCOH і CH 4 - це "одне і теж", т. К. В усіх цих речовинах міститься водень. Бачите, до якого абсурду можна дійти!

Природно, в даному прикладі ми можемо (і повинні!) Стерти тільки іони хлору. Отримуємо остаточну відповідь:

Zn + 2H + \u003d Zn 2+ + H 2.

На відміну від всіх розібраних вище прикладів, дана реакція є окислювально-відновної (в ході даного процесу відбувається зміна ступенів окислення). Для нас, однак, це зовсім не принципово: загальний алгоритм написання іонних рівнянь продовжує працювати і тут.

приклад 8. Мідь помістили в водний розчин нітрату срібла. Опишіть відбуваються в розчині процеси.

Рішення. Більш активні метали (стоять лівіше в ряду напруг) витісняють менш активні з розчинів їх солей. Мідь знаходиться в ряду напруг лівіше срібла, отже, витісняє Ag з розчину солі:

Сu + 2AgNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓.

Повна і коротка іонні рівняння наведені нижче:

Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 - \u003d Cu 2+ + 2NO 3 - + 2Ag ↓ 0,

Cu 0 + 2Ag + \u003d Cu 2+ + 2Ag ↓ 0.

приклад 9. Напишіть іонні рівняння, що описують взаємодію водних розчинів гідроксиду барію і сірчаної кислоти.

Рішення. Йдеться про добре знайомої всім реакції нейтралізації, молекулярне рівняння записується без праці:

Ba (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.

Повний іонне рівняння:

Ba 2 + 2OH - + 2H + + SO 4 2 \u003d BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.

Прийшов час складати короткий рівняння, і тут з'ясовується цікава деталь: скорочувати, власне, нічого. Ми не спостерігаємо однакових часток в правій і лівій частинах рівняння. Що робити? Шукати помилку? Та ні, ніякої помилки тут немає. Зустрілася нам ситуація нетипова, але цілком допустима. Тут немає іонів-спостерігачів; всі частинки беруть участь в реакції: при з'єднанні іонів барію і сульфат-аніону утворюється осад сульфату барію, а при взаємодії іонів H + і OH - - слабкий електроліт (вода).

"Але, дозвольте!" - викликніть ви. - "Як же нам складати короткий іонне рівняння?"

Ніяк! Ви можете сказати, що короткий рівняння збігається з повним, ви можете ще раз переписати попереднє рівняння, але сенс реакції від цього не зміниться. Будемо сподіватися, що укладачі варіантів ЄДІ позбавлять вас від подібних "слизьких" питань, але, в принципі, ви повинні бути готові до будь-якого варіанту розвитку подій.

Пора починати працювати самостійно. Пропоную вам виконати наступні завдання:

Вправа 6. Складіть молекулярні та іонні рівняння (повне і коротке) наступних реакцій:

Ba (OH) 2 + HNO 3 \u003d
Fe + HBr \u003d
Zn + CuSO 4 \u003d
SO 2 + KOH \u003d

Як вирішувати завдання 31 на ЄДІ з хімії

В принципі, алгоритм вирішення цієї задачі ми вже розібрали. Єдина проблема полягає в тому, що на ЄДІ завдання формулюється кілька ... незвично. Вам буде запропонований список з декількох речовин. Ви повинні будете вибрати два з'єднання, між якими можлива реакція, скласти молекулярне та іонні рівняння. Наприклад, завдання може формулюватися таким чином:

приклад 10. У вашому розпорядженні є водні розчини гідроксиду натрію, гідроксиду барію, сульфату калію, хлориду натрію і нітрату калію. Виберіть два речовини, які можуть реагувати один з одним; напишіть молекулярне рівняння реакції, а також повне і коротке іонні рівняння.

Рішення. Згадуючи властивості основних класів неорганічних сполук, приходимо до висновку, що єдина можлива реакція - це взаємодія водних розчинів гідроксиду барію і сульфату калію:

Ba (OH) 2 + K 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2KOH.

Повний іонне рівняння:

Ba 2 + 2OH - + 2K + + SO 4 2 \u003d BaSO 4 ↓ + 2K + + 2OH -.

Короткий іонне рівняння:

Ba 2 + SO 4 2 \u003d BaSO 4 ↓.

До речі, зверніть увагу на цікавий момент: короткі іонні рівняння вийшли ідентичними в даному прикладі і в прикладі 1 з першої частини цієї статті. На перший погляд, це здається дивним: реагують абсолютно різні речовини, а результат однаковий. Насправді, нічого дивного тут немає: іонні рівняння допомагають побачити суть реакції, яка може ховатися під різними оболонками.

І ще один момент. Давайте спробуємо взяти інші речовини із запропонованого списку і скласти іонні рівняння. Ну, наприклад, розглянемо взаємодію нітрату калію і хлориду натрію. Запишемо молекулярне рівняння:

KNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + KCl.

Поки все виглядає досить правдоподібно, і ми переходимо до повного іонного рівняння:

K + + NO 3 - + Na + + Cl - \u003d Na + + NO 3 - + K + + Cl -.

Починаємо прибирати зайве і виявляємо неприємну деталь: ВСЕ в цьому рівнянні є "зайвим". Все частка, присутні в лівій частині, ми знаходимо і в правій. Що це означає? Чи можливо таке? Так, можливо, просто ніякої реакції в даному випадку не відбувається; частинки, спочатку присутні в розчині, так і залишаться в ньому. Реакції немає!

Бачите, в молекулярному рівнянні ми спокійно написали нісенітницю, але "обдурити" короткий іонне рівняння не вдалося. Це той самий випадок, коли формули виявляються розумнішими нас! Запам'ятайте: якщо під час написання короткого іонного рівняння, ви приходите до необхідності прибрати всі речовини, це означає, що або ви помилилися і намагаєтеся "скоротити" щось зайве, або дана реакція взагалі неможлива.

приклад 11. Карбонат натрію, сульфат калію, бромід цезію, соляна кислота, нітрат натрію. Із запропонованого переліку виберіть два речовини, які здатні прореагувати один з одним, напишіть молекулярне рівняння реакції, а також повне і коротке іонні рівняння.

Рішення. У наведеному списку присутні 4 солі і одна кислота. Солі здатні реагувати один з одним тільки в тому випадку, якщо в ході реакції утворюється осад, але жодна з перерахованих солей не здатна утворити осад в реакції з іншою сіллю з цього списку (перевірте цей факт, користуючись таблицею розчинності!) Кислота здатна прореагувати з сіллю лише в тому випадку, коли сіль утворена більш слабкою кислотою. Сірчана, азотна і бромоводородной кислоти не можуть бути витіснені дією HCl. Єдиний розумний варіант - взаємодія соляної кислоти з карбонатом натрію.

Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2

Зверніть увагу: замість формули H 2 CO 3, яка, по ідеї, повинна була утворитися в ході реакції, ми пишемо H 2 O і CO 2. Це правильно, т. К. Вугільна кислота вкрай нестійка навіть при кімнатній температурі і легко розкладається на воду і вуглекислий газ.

При записи повного іонного рівняння враховуємо, що діоксид вуглецю не є електролітом:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - \u003d 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.

Забираємо зайве, отримуємо короткий іонне рівняння:

CO 3 2- + 2H + \u003d H 2 O + CO 2.

А тепер поекспериментуйте трохи! Спробуйте, як ми це зробили в попередній задачі, скласти іонні рівняння нездійсненних реакцій. Візьміть, наприклад, карбонат натрію і сульфат калію або бромід цезію і нітрат натрію. Переконайтеся, що короткий іонне рівняння знову опиниться "порожнім".

розглянемо ще 6 прикладів вирішення завдань ЄДІ-31,
обговоримо, як складати іонні рівняння в разі складних окислювально-відновних реакцій,
наведемо приклади іонних рівнянь за участю органічних сполук,
торкнемося реакції іонного обміну, що протікають в неводному середовищі.