Номер 75, страница 245 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.75. Как очистить оцинкованное железо от цинка?

Решение

Для очистки оцинкованного железа от цинка можно использовать химические методы, основанные на различиях в химических свойствах этих двух металлов. Основной принцип заключается в подборе такого реагента, который будет активно реагировать с цинком, но не будет (или будет очень слабо) реагировать с железом. Рассмотрим два основных способа.

Способ 1: Использование раствора щелочи

Этот метод является наиболее предпочтительным, так как он позволяет избирательно удалить цинк, не затрагивая железо. Он основан на амфотерных свойствах цинка, то есть его способности реагировать как с кислотами, так и с сильными щелочами. Железо, в свою очередь, амфотерными свойствами не обладает и со щелочами не реагирует.

Процесс заключается в погружении оцинкованного изделия в горячий концентрированный раствор сильной щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$) или гидроксида калия ($KOH$). Цинк растворяется с образованием комплексной соли (тетрагидроксоцинката натрия) и выделением водорода:

$Zn + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

Реакция с железом в этих условиях не протекает:

$Fe + NaOH \nrightarrow$

Как только прекращается выделение пузырьков газа (водорода), это означает, что весь цинк с поверхности удален. После этого изделие необходимо извлечь из раствора и тщательно промыть водой.

Способ 2: Использование раствора кислоты

Этот способ основан на том, что цинк является более активным металлом, чем железо (в электрохимическом ряду напряжений цинк стоит левее железа). Поэтому цинк будет реагировать с разбавленными кислотами (например, соляной $HCl$ или серной $H_2SO_4$) значительно быстрее, чем железо.

Реакции, протекающие в кислоте:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$ (быстрая реакция)

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$ (медленная реакция)

Для очистки изделие погружают в разбавленный раствор кислоты. Начнется бурное выделение водорода. Необходимо внимательно следить за процессом. Когда интенсивность выделения газа резко снизится, это будет означать, что цинковый слой растворился и кислота начала реагировать с железом. В этот момент изделие нужно немедленно вынуть из кислоты и промыть водой, а затем раствором соды для нейтрализации остатков кислоты. Недостатком этого метода является то, что сложно полностью избежать реакции кислоты с железом, что может привести к некоторому повреждению (травлению) поверхности железного изделия.

Ответ: Оцинкованное железо можно очистить от цинка, обработав его горячим концентрированным раствором щелочи (например, $NaOH$), которая растворяет амфотерный цинк, но не реагирует с железом. Альтернативный, но менее щадящий способ — кратковременная обработка разбавленной кислотой (например, $HCl$), которая реагирует с более активным цинком значительно быстрее, чем с железом.