Номер 2, страница 224 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 48. Цинк. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 2, страница 224.

Условие.

2. Сравните свойства соединений цинка и алюминия, цинка и кальция.

Решение.

Решение 2.

Сравнение свойств соединений цинка и алюминия

Цинк ($Zn$) и алюминий ($Al$) — металлы, чьи соединения проявляют как сходства, так и различия в свойствах. Основное сходство заключается в их амфотерности.

• Сходства:
  • Амфотерность оксидов и гидроксидов: Это ключевое общее свойство. И оксид цинка ($ZnO$), и оксид алюминия ($Al_2O_3$), а также их гидроксиды ($Zn(OH)_2$ и $Al(OH)_3$) являются амфотерными, то есть реагируют как с кислотами, так и с сильными щелочами.

    Реакции с кислотами:

    $ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O$

    $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$

    Реакции со щелочами (в растворе с образованием комплексных солей):

    $Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$

    $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$

  • Гидролиз солей: Соли, образованные катионами $Zn^{2+}$ и $Al^{3+}$ и анионами сильных кислот, подвергаются гидролизу по катиону, создавая в водном растворе кислую среду.

• Различия:
  • Степень окисления: Цинк в соединениях проявляет постоянную степень окисления +2. Алюминий проявляет постоянную степень окисления +3. Это приводит к разным формулам их соединений: например, $ZnO$ и $Al_2O_3$; $ZnCl_2$ и $AlCl_3$.
  • Степень гидролиза: Из-за большего заряда иона ($+3$) и меньшего ионного радиуса, катион $Al^{3+}$ поляризует молекулы воды сильнее, чем $Zn^{2+}$. Поэтому соли алюминия гидролизуются в значительно большей степени, создавая более кислую среду в растворе по сравнению с солями цинка при той же концентрации.

Ответ: Соединения цинка и алюминия схожи своей амфотерностью (их оксиды и гидроксиды реагируют с кислотами и щелочами) и способностью их солей к гидролизу с образованием кислой среды. Различаются они степенями окисления металлов (+2 у цинка и +3 у алюминия), что определяет формулы соединений, а также силой гидролиза их солей (соли алюминия гидролизуются сильнее).

Сравнение свойств соединений цинка и кальция

Цинк ($Zn$) и кальций ($Ca$) — металлы, чьи соединения демонстрируют существенные различия в химических свойствах, обусловленные их разным положением в Периодической системе (цинк — d-элемент, кальций — s-элемент, щелочноземельный металл).

• Сходства:
  • Степень окисления: И цинк, и кальций в своих соединениях проявляют одинаковую степень окисления +2.
  • Типы соединений: Оба металла образуют оксиды ($ZnO$, $CaO$), гидроксиды ($Zn(OH)_2$, $Ca(OH)_2$) и разнообразные соли (например, $ZnSO_4$, $CaSO_4$).

• Различия:
  • Свойства оксидов и гидроксидов: Это главное различие. Соединения кальция проявляют ярко выраженные основные свойства, в то время как соединения цинка — амфотерные.

    Оксид кальция ($CaO$) — основный оксид. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, но не реагирует со щелочами.

    $CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$

    Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — щелочь (сильное основание). Реагирует с кислотами, но не реагирует с другими основаниями.

    $Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

    Оксид ($ZnO$) и гидроксид ($Zn(OH)_2$) цинка, напротив, являются амфотерными и реагируют как с кислотами, так и со щелочами.

  • Гидролиз солей: Соли цинка, образованные сильными кислотами (например, $ZnCl_2$), подвергаются гидролизу по катиону, создавая кислую среду ($pH < 7$). Соли кальция, образованные сильными кислотами (например, $CaCl_2$), гидролизу не подвергаются, так как образованы сильным основанием ($Ca(OH)_2$) и сильной кислотой, поэтому их растворы нейтральны ($pH = 7$).

Ответ: Соединения цинка и кальция схожи тем, что в них металлы имеют степень окисления +2. Однако их химические свойства кардинально различаются: соединения кальция ($CaO, Ca(OH)_2$) обладают основными свойствами, а аналогичные соединения цинка ($ZnO, Zn(OH)_2$) — амфотерными. Как следствие, растворы солей цинка и сильных кислот имеют кислую среду из-за гидролиза, а растворы солей кальция — нейтральную.