Номер 4, страница 110, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Составьте уравнения реакций, характеризующие химические свойства цинка, железа, хрома и титана.

Цинк

Цинк (Zn) — амфотерный металл средней активности, расположенный в ряду напряжений металлов до водорода. В соединениях проявляет постоянную степень окисления +2. Химические свойства цинка характеризуются его способностью реагировать с неметаллами, кислотами, щелочами и растворами солей менее активных металлов.

1. Взаимодействие с неметаллами:

При сильном нагревании на воздухе цинк сгорает, образуя амфотерный оксид цинка:

$2Zn + O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO$

Энергично реагирует с галогенами, например, с хлором:

$Zn + Cl_2 \rightarrow ZnCl_2$

2. Взаимодействие с кислотами:

Как металл, стоящий до водорода, цинк вытесняет его из растворов кислот-неокислителей (соляной, разбавленной серной):

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

3. Взаимодействие со щелочами:

Проявляя амфотерные свойства, цинк растворяется в растворах щелочей с образованием гидроксоцинкатов и выделением водорода:

$Zn + 2NaOH + 2H_2o \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

4. Взаимодействие с растворами солей:

Цинк вытесняет металлы, стоящие правее него в ряду напряжений, из растворов их солей:

$Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$

Ответ:

$2Zn + O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO$

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

$Zn + 2NaOH + 2H_2o \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

$Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$

Железо

Железо (Fe) — переходный металл средней активности. Для железа характерны степени окисления +2 и +3. На влажном воздухе железо подвергается коррозии (ржавлению). Концентрированные азотная и серная кислоты при комнатной температуре пассивируют железо.

1. Взаимодействие с неметаллами:

При нагревании в кислороде железо сгорает с образованием железной окалины (смешанного оксида железа(II, III)):

$3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$

При взаимодействии с сильными окислителями, такими как хлор, железо окисляется до степени окисления +3:

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

С менее активными неметаллами, например с серой, образуются соединения железа(II):

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

2. Взаимодействие с кислотами:

Железо реагирует с кислотами-неокислителями (HCl, H₂SO₄ (разб.)) с образованием солей железа(II) и выделением водорода:

$Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

3. Взаимодействие с растворами солей:

Железо вытесняет менее активные металлы из растворов их солей:

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Ответ:

$3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t} Fe_3O_4$

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

$Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

$Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu$

Хром

Хром (Cr) — переходный металл. На воздухе покрывается прочной пассивной оксидной плёнкой, что обуславливает его высокую коррозионную стойкость. Наиболее устойчивые степени окисления: +2, +3, +6. Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют хром.

1. Взаимодействие с неметаллами:

При высоких температурах (выше 600 o C) хром реагирует с кислородом, образуя оксид хрома(III):

$4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Cr_2O_3$

При нагревании хром реагирует с галогенами, образуя галогениды хрома(III):

$2Cr + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2CrCl_3$

2. Взаимодействие с кислотами:

После удаления оксидной плёнки хром реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами с образованием солей хрома(II) и водорода:

$Cr + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2 \uparrow$

Соли Cr(II) на воздухе легко окисляются до солей Cr(III).

3. Взаимодействие с водой:

При температуре красного каления хром реагирует с водяным паром:

$2Cr + 3H_2O(\text{пар}) \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + 3H_2 \uparrow$

Ответ:

$4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Cr_2O_3$

$2Cr + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2CrCl_3$

$Cr + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2 \uparrow$

$2Cr + 3H_2O(\text{пар}) \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + 3H_2 \uparrow$

Титан

Титан (Ti) — переходный металл, обладающий очень высокой коррозионной стойкостью благодаря образованию на его поверхности прочной пассивной плёнки диоксида титана (TiO₂). При комнатной температуре химически инертен ко многим агрессивным средам. Реакции с участием титана, как правило, требуют высоких температур.

1. Взаимодействие с неметаллами:

Титан начинает реагировать с кислородом при температуре выше 600 o C, образуя диоксид титана:

$Ti + O_2 \xrightarrow{t > 600^\circ C} TiO_2$

При нагревании выше 200 o C реагирует с галогенами, образуя тетрагалогениды:

$Ti + 2Cl_2 \xrightarrow{t > 200^\circ C} TiCl_4$

При очень высоких температурах (выше 800 o C) титан способен реагировать даже с азотом, образуя нитрид титана:

$2Ti + N_2 \xrightarrow{t > 800^\circ C} 2TiN$

2. Взаимодействие с кислотами:

Титан устойчив к действию многих кислот при обычной температуре. Однако он растворяется в плавиковой кислоте (HF), так как она разрушает защитную оксидную плёнку с образованием комплексного соединения:

$2Ti + 12HF \rightarrow 2H_3[TiF_6] + 3H_2 \uparrow$

Также реагирует при нагревании с концентрированными кислотами, например, с соляной:

$2Ti + 6HCl(\text{конц.}) \xrightarrow{t} 2TiCl_3 + 3H_2 \uparrow$

Ответ:

$Ti + O_2 \xrightarrow{t > 600^\circ C} TiO_2$

$Ti + 2Cl_2 \xrightarrow{t > 200^\circ C} TiCl_4$

$2Ti + N_2 \xrightarrow{t > 800^\circ C} 2TiN$

$2Ti + 12HF \rightarrow 2H_3[TiF_6] + 3H_2 \uparrow$