Номер 5, страница 142 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Напишите уравнения реакций взаимодействия цинка с разбавленной и концентрированной серной кислотой.

Взаимодействие цинка с серной кислотой протекает по-разному в зависимости от концентрации кислоты.

Взаимодействие цинка с разбавленной серной кислотой

Цинк (Zn) является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода. Это означает, что он способен вытеснять водород из разбавленных кислот-неокислителей, к которым относится разбавленная серная кислота. Происходит реакция замещения, в результате которой образуется соль (сульфат цинка) и выделяется газообразный водород ($H_2$).

Эта реакция является окислительно-восстановительной. Цинк отдает электроны (окисляется), а ионы водорода принимают электроны (восстанавливаются):

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ (процесс окисления)

$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (процесс восстановления)

Суммарное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$Zn + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Ответ: $Zn + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Взаимодействие цинка с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем за счет серы в степени окисления +6. При реакции с металлами (в том числе и с цинком) водород не выделяется. Вместо этого происходит восстановление серы. Продукт восстановления серы зависит от условий реакции (концентрации кислоты, температуры) и активности металла-восстановителя.

Для цинка, как металла средней активности, возможны несколько вариантов восстановления серы. Чаще всего образуется диоксид серы ($SO_2$), но также могут образоваться элементарная сера ($S$) или сероводород ($H_2S$).

1. Восстановление до диоксида серы ($SO_2$). Это наиболее типичный ход реакции.

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2} \quad | \cdot 1$

$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4} \quad | \cdot 1$

Итоговое уравнение:

$Zn + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow ZnSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$

2. Восстановление до элементарной серы ($S$).

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2} \quad | \cdot 3$

$S^{+6} + 6e^- \rightarrow S^0 \quad | \cdot 1$

Итоговое уравнение:

$3Zn + 4H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow 3ZnSO_4 + S \downarrow + 4H_2O$

3. Восстановление до сероводорода ($H_2S$).

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2} \quad | \cdot 4$

$S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2} \quad | \cdot 1$

Итоговое уравнение:

$4Zn + 5H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow 4ZnSO_4 + H_2S \uparrow + 4H_2O$

Ответ: В зависимости от условий, реакция цинка с концентрированной серной кислотой может приводить к разным продуктам восстановления серы. Ниже приведены возможные уравнения реакций:

$Zn + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow ZnSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$ (наиболее вероятный продукт)

$3Zn + 4H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow 3ZnSO_4 + S \downarrow + 4H_2O$

$4Zn + 5H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow 4ZnSO_4 + H_2S \uparrow + 4H_2O$