Номер 5, страница 204 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 28. Краски, красители и пигменты. Глава 5. Химия в жизни и обществе - номер 5, страница 204.

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, используемый в качестве пигмента. Исходный оксид цинка может содержать примеси или иметь неподходящую для пигмента физическую структуру (например, слишком крупные или спекшиеся частицы). Поэтому для получения качественных цинковых белил из технического оксида цинка можно использовать следующий многостадийный химический метод. Он основан на переводе нерастворимого оксида в растворимую соль, её очистке и последующем получении чистого оксида цинка с нужными свойствами.

Процесс можно разделить на несколько этапов:

1. Растворение оксида цинка.
Оксид цинка является амфотерным, поэтому его можно растворить как в кислоте, так и в сильной щелочи. На практике чаще всего используют серную кислоту, так как сульфат цинка хорошо растворим в воде. Реакция протекает по следующему уравнению:
$ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$
В результате образуется водный раствор сульфата цинка.

2. Очистка раствора.
Полученный раствор сульфата цинка фильтруют для отделения нерастворимых примесей, которые могли быть в исходном сырье. При необходимости проводят дополнительную, более тонкую очистку раствора от примесей ионов других металлов (например, кадмия, меди, железа).

3. Осаждение нерастворимого соединения цинка.
К очищенному раствору сульфата цинка добавляют осадитель, например, раствор карбоната натрия (кальцинированной соды). В результате реакции обмена в осадок выпадает основный карбонат цинка, который для простоты можно записать как карбонат цинка:
$ZnSO_4 + Na_2CO_3 \rightarrow ZnCO_3 \downarrow + Na_2SO_4$
Полученный осадок тщательно промывают чистой водой для удаления растворимых побочных продуктов, в данном случае сульфата натрия ($Na_2SO_4$).

4. Прокаливание (кальцинация) осадка.
Промытый и высушенный осадок карбоната цинка прокаливают (нагревают до высокой температуры) в специальных печах при температуре около 300-500 °C. В ходе прокаливания происходит термическое разложение карбоната цинка с образованием чистого оксида цинка (цинковых белил) и углекислого газа:
$ZnCO_3 \xrightarrow{t\degree C} ZnO + CO_2 \uparrow$
Полученный в результате оксид цинка представляет собой тонкий белый порошок с высокой чистотой и кроющей способностью, то есть является цинковыми белилами. Контролируя условия осаждения и прокаливания, можно получать продукт с заданным размером частиц.

Ответ: Для получения цинковых белил из оксида цинка можно использовать химический метод очистки. Он заключается в растворении исходного оксида цинка в кислоте (например, серной) для получения раствора соли (сульфата цинка). Затем раствор очищают от примесей и осаждают из него нерастворимое соединение цинка (например, карбонат цинка) действием раствора соды. Полученный осадок промывают, сушат и прокаливают при высокой температуре. В результате прокаливания осадок разлагается с образованием чистого оксида цинка ($ZnO$) в виде мелкодисперсного порошка, который и является цинковыми белилами.