Номер 5, страница 408 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 80. Пигменты и краски. Глава 8. Химия в повседневной жизни - номер 5, страница 408.

Условие.

5. Предложите способ получения цинковых белил исходя из оксида цинка.

Решение.

Решение 2.

Решение

Цинковые белила представляют собой химически чистый оксид цинка ($ZnO$) в виде мелкодисперсного белого порошка, который используется в качестве пигмента. Если исходный оксид цинка является техническим продуктом, он может содержать примеси или иметь неподходящие для пигмента физические свойства (например, крупный размер частиц). Поэтому для получения качественных цинковых белил из технического оксида цинка необходимо провести его химическую очистку и получение в нужной форме. Этот процесс можно осуществить в несколько стадий.

1. Перевод оксида цинка в растворимую форму

Исходный оксид цинка ($ZnO$) является амфотерным, то есть он растворяется и в кислотах, и в щелочах. Для его перевода в раствор, его обрабатывают сильной кислотой, например, серной ($H_2SO_4$). В результате реакции образуется хорошо растворимая в воде соль — сульфат цинка ($ZnSO_4$).

Уравнение реакции:

$ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$

На этой стадии нерастворимые в кислоте примеси можно отделить фильтрованием.

2. Осаждение чистого нерастворимого соединения цинка

К полученному раствору сульфата цинка добавляют раствор реагента-осадителя, например, карбоната натрия (кальцинированной соды, $Na_2CO_3$). В ходе реакции обмена выпадает белый мелкокристаллический осадок карбоната цинка ($ZnCO_3$), в то время как растворимые примеси остаются в растворе.

Уравнение реакции:

$ZnSO_4 + Na_2CO_3 \rightarrow ZnCO_3\downarrow + Na_2SO_4$

Осадок карбоната цинка отделяют от раствора методом фильтрования и тщательно промывают чистой водой для удаления побочных продуктов реакции (в данном случае, сульфата натрия $Na_2SO_4$).

3. Получение оксида цинка (цинковых белил)

Очищенный и высушенный карбонат цинка подвергают термическому разложению (прокаливанию) в печах при температуре около 300–500 °C. При нагревании $ZnCO_3$ разлагается с образованием целевого продукта — чистого оксида цинка ($ZnO$) — и углекислого газа ($CO_2$).

Уравнение реакции:

$ZnCO_3 \xrightarrow{t^\circ} ZnO + CO_2\uparrow$

Полученный в результате прокаливания оксид цинка представляет собой тонкий белый порошок, который и является цинковыми белилами, готовыми к использованию в качестве пигмента.

Ответ: Способ получения цинковых белил из оксида цинка заключается в проведении трехстадийного химического процесса: 1) растворение исходного оксида цинка в серной кислоте с получением раствора сульфата цинка; 2) осаждение карбоната цинка из раствора путем добавления карбоната натрия с последующей фильтрацией и промывкой осадка; 3) термическое разложение (прокаливание) очищенного карбоната цинка для получения чистого оксида цинка (цинковых белил).