Номер 5, страница 17, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Почему цинк, стоящий в ряду напряжений металлов до водорода, не реагирует с водой при комнатной температуре?

Вопрос касается кажущегося противоречия: цинк ($Zn$), будучи достаточно активным металлом и стоящим в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, должен вытеснять его из воды. Однако при комнатной температуре заметной реакции не происходит. Это объясняется явлением пассивации.

Пассивация — это переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких защитных плёнок.

1. На поверхности цинка, как и на поверхности многих других активных металлов (например, алюминия), при контакте с кислородом воздуха или с водой мгновенно образуется очень тонкая, но прочная и химически инертная плёнка. Эта плёнка состоит в основном из гидроксида цинка $Zn(OH)_2$, который является малорастворимым соединением, и частично из оксида цинка $ZnO$.

Теоретически реакция цинка с водой может быть записана так: $Zn + 2H_2o \rightarrow Zn(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow$

2. Образовавшаяся плёнка гидроксида цинка плотно прилегает к поверхности металла и создаёт барьер, который препятствует дальнейшему контакту цинка с молекулами воды. Таким образом, реакция начинается, но тут же сама себя и прекращает, так как реагенты оказываются изолированными друг от друга. Из-за этого мы не наблюдаем ни выделения пузырьков водорода, ни других видимых признаков химической реакции.

3. Для того чтобы реакция пошла, необходимо разрушить эту защитную плёнку. Этого можно достичь несколькими способами:

• Нагреванием. При высокой температуре (в кипящей воде или, что более эффективно, с водяным паром) кинетическая энергия молекул возрастает, защитная плёнка становится менее стабильной, и реакция протекает с образованием оксида цинка и водорода: $Zn + H_2o \xrightarrow{t^\circ C} Zno + H_2 \uparrow$

• Механическим удалением. Если постоянно счищать (например, царапать) поверхность цинка под водой, реакция будет идти.

• Химическим растворением. Плёнку можно растворить, например, в кислоте или щёлочи, после чего цинк начнёт активно реагировать.

Таким образом, отсутствие видимой реакции цинка с водой при комнатной температуре — это не следствие его низкой реакционной способности, а результат образования на его поверхности пассивирующей защитной плёнки.

Ответ: Цинк не реагирует с водой при комнатной температуре из-за пассивации — образования на его поверхности тонкой, прочной и нерастворимой защитной плёнки гидроксида цинка $Zn(OH)_2$, которая изолирует металл от дальнейшего контакта с водой и останавливает реакцию.