Цинк и его соединения
Опорный конспект № 7.7 Цинк и его соединения (гидроксида цинка и др.)
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 4.6. Химические свойства оксидов металлов. ОГЭ 4.7. Химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов (на примере гидроксида цинка).
Вернуться к Списку конспектов
Характеристика элемента цинка
Цинк — один из самых важных металлов в промышленности. Его используют для оцинковки стали (защита от ржавчины), для производства сплавов (латунь) и в батарейках. Но главная особенность цинка — его амфотерность.
📌 Цинк Zn — элемент № 30, 4-го периода, IIB группы.
Электронная конфигурация: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²
На внешнем слое у цинка 2 электрона, на предвнешнем (d-подуровне) — 10 электронов (полностью заполнен). Поэтому цинк проявляет только одну степень окисления: +2.
⚡️ Цинк — d-элемент, переходный металл. Полностью заполненный d-подуровень делает его соединения бесцветными и не даёт проявлять другие степени окисления.
Интересный факт: цинк был известен человечеству с древних времён. Бронза (сплав меди с оловом) и латунь (сплав меди с цинком) использовались ещё до нашей эры. Но чистый цинк получили только в XIII веке в Индии.
Положение в Периодической системе
| Признак | Характеристика |
| Положение в ПСХЭ | 4-й период, IIB группа, d-элемент |
| Степень окисления | +2 (всегда) |
| Валентность | II |
| Характер оксида | Амфотерный (ZnO) |
| Характер гидроксида | Амфотерный (Zn(OH)₂) |
⚠️ Важно: цинк — амфотерный металл. Его оксид и гидроксид растворяются и в кислотах, и в щелочах. Это главное свойство цинка, которое нужно запомнить.
Физические свойства цинка
📌 При обычных условиях цинк — голубовато-белый металл.
Основные физические свойства:
- Плотность: 7,14 г/см³ (тяжёлый металл).
- Температура плавления: 420 °С (легкоплавкий).
- Твёрдый, хрупкий (при комнатной температуре хрупок; при нагреве становится пластичным).
- На воздухе покрывается плотной оксидной плёнкой (ZnO), которая защищает металл от коррозии.
💡 Именно благодаря оксидной плёнке цинк используется для оцинковки стали — он защищает железо от ржавления.
Химические свойства цинка
📌 Цинк — активный восстановитель. В ряду напряжений он стоит до водорода (между Mn и Cr).
Zn⁰ − 2e⁻ → Zn²⁺
1. Взаимодействие с неметаллами
- С кислородом — при нагревании:
2Zn + O₂ → 2ZnO
- С галогенами — с образованием галогенидов:
Zn + Cl₂ → ZnCl₂
- С серой — при нагревании:
Zn + S → ZnS
⚠️ С азотом, фосфором и водородом цинк непосредственно не реагирует.
2. Взаимодействие с водой
📌 Цинк не реагирует с водой при обычных условиях (из-за защитной плёнки). При нагревании — реагирует с водяным паром:
Zn + H₂O → ZnO + H₂↑
3. Взаимодействие с кислотами
📌 С разбавленными кислотами (HCl, H₂SO₄ разб.) — выделяется H₂:
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
Zn + H₂SO₄(разб.) → ZnSO₄ + H₂↑
💡 В лаборатории цинк часто используют для получения водорода: он реагирует с кислотой достаточно активно, но не взрывоопасно.
📌 С концентрированной серной и азотной кислотами — водород не выделяется! Идёт восстановление серы или азота:
Zn + 2H₂SO₄(конц.) → ZnSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
Zn + 4HNO₃(конц.) → Zn(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
4. Взаимодействие со щелочами
📌 Цинк, как и алюминий, реагирует со щелочами с выделением H₂:
Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑
Или в упрощённом виде:
Zn + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂↑ (при сплавлении)
⚠️ Реакция цинка со щелочами — ещё одно доказательство его амфотерности.
5. Взаимодействие с солями
📌 Цинк вытесняет менее активные металлы из растворов их солей:
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓
Zn + Pb(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Pb↓
⚠️ Цинк активнее железа, поэтому он вытесняет железо из солей: Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe.
Соединения цинка
📌 Все соединения цинка содержат ион Zn²⁺.
Оксид цинка ZnO
Амфотерный оксид (белый порошок).
Химические свойства:
Реагирует с кислотами (основные свойства):
ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O
Реагирует со щелочами (кислотные свойства):
ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]
ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O (при сплавлении)
⚠️ Оксид цинка не реагирует с водой (как и другие амфотерные оксиды).
Гидроксид цинка Zn(OH)₂
Амфотерный гидроксид (белый осадок).
Получение:
ZnCl₂ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + 2NaCl
⚠️ Важно: Zn(OH)₂ растворяется в избытке щёлочи (в отличие от неамфотерных оснований)!
Химические свойства:
Реагирует с кислотами (основные свойства):
Zn(OH)₂ + 2HCl → ZnCl₂ + 2H₂O
Реагирует со щелочами (кислотные свойства):
Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] (в растворе)
Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + 2H₂O (при сплавлении)
💡 Реакция Zn(OH)₂ со щелочами — качественная реакция на ион Zn²⁺. Если к осадку Zn(OH)₂ добавить избыток щёлочи, осадок растворится.
Разложение при нагревании:
Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O
Соли цинка
📌 Примеры: ZnCl₂ (хлорид цинка), ZnSO₄ (сульфат цинка), Zn(NO₃)₂ (нитрат цинка).
Свойства:
- Бесцветные кристаллические вещества.
- В растворах подвергаются гидролизу (среда кислая):
Zn²⁺ + H₂O ⇄ ZnOH⁺ + H⁺
- Качественная реакция на Zn²⁺: с щёлочью выпадает белый осадок Zn(OH)₂, который растворяется в избытке щёлочи.
Сравнение амфотерных гидроксидов: Al(OH)₃ и Zn(OH)₂
| Признак | Al(OH)₃ | Zn(OH)₂ |
| Цвет осадка | Белый | Белый |
| Взаимодействие с кислотами | ✅ Реагирует → Al³⁺ + H₂O | ✅ Реагирует → Zn²⁺ + H₂O |
| Взаимодействие с щелочами | ✅ Реагирует → [Al(OH)₄]⁻ | ✅ Реагирует → [Zn(OH)₄]²⁻ |
| Растворимость в избытке щёлочи | ✅ Растворяется | ✅ Растворяется |
| Разложение при нагревании | 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O | Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O |
Применение цинка и его соединений
Цинк:
- Оцинковка — защита стали от коррозии (покрытие цинком).
- Сплавы — латунь (медь + цинк), нейзильбер (медь + никель + цинк).
- Батарейки — цинк используется как анод (в гальванических элементах).
- Кровельное железо — оцинкованное железо.
Оксид цинка ZnO:
- Краски (цинковые белила).
- В косметике — как солнцезащитный компонент.
- В производстве резины.
Соли цинка:
- ZnSO₄ — для борьбы с вредителями растений (цинковый купорос).
- ZnCl₂ — в протравливании тканей, как катализатор.
Практическое задание
📌 Задание 1. Напишите уравнения реакций, подтверждающих свойства цинка:
- Zn + O₂ →
- Zn + HCl →
- Zn + NaOH + H₂O →
- Zn + CuSO₄ →
📌 Задание 2. Напишите уравнения реакций, подтверждающих амфотерность Zn(OH)₂:
- Zn(OH)₂ + HCl →
- Zn(OH)₂ + NaOH → (раствор)
📌 Задание 3. Как получить Zn(OH)₂ из ZnCl₂? Напишите уравнение реакции.
📌 Задание 4. Почему цинк, как и алюминий, не реагирует с водой при обычных условиях?
⚡️ Проверьте себя:
- Задание 1: 1) 2Zn + O₂ → 2ZnO; 2) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑; 3) Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑; 4) Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓.
- Задание 2: 1) Zn(OH)₂ + 2HCl → ZnCl₂ + 2H₂O; 2) Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄].
- Задание 3: ZnCl₂ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + 2NaCl.
- Задание 4: из-за защитной оксидной плёнки ZnO.
Памятка
- ✅ Цинк (Zn) — переходный металл, амфотерный, с.о. всегда +2.
- ✅ Оксид ZnO и гидроксид Zn(OH)₂ — амфотерные.
- ✅ Реагирует с: O₂, галогенами, S (при нагревании), разбавленными кислотами (H₂), щелочами (H₂).
- ✅ С концентрированными H₂SO₄ и HNO₃ — водород не выделяется (продукты SO₂, NO₂).
- ✅ Защитная плёнка ZnO — причина устойчивости к воде.
- ✅ Гидроксид цинка растворяется в избытке щёлочи — качественная реакция на Zn²⁺.
- ✅ Соли цинка гидролизуются (кислая среда).
Вы смотрели конспект урока химии по теме «Цинк и его соединения». Выберите дальнейшее действие:
- Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
