Химия · 11 класс · Химия ФГОС (Габриелян) · урок 18 · только теория
Химические свойства цинка, железа и их соединений
Тема охватывает положение цинка и железа в периодической системе, их физические и химические свойства, а также характерные реакции соединений этих металлов. Особое внимание уделяется амфотерности оксидов и гидроксидов цинка, окислительно-восстановительным переходам железа и качественным реакциям на ионы.
Чему учимся понимать
Научиться писать уравнения химических свойств цинка и железа, объяснять амфотерность их соединений и проводить качественные реакции на ионы Fe²⁺ и Fe³⁺.
Зачем это нужно
Знание свойств этих металлов необходимо для понимания процессов коррозии, металлургии и применения металлов в промышленности и быту.
Опорные понятия
Главные тезисы
- Цинк проявляет только степень окисления +2, так как его d-подуровень заполнен и в реакциях не участвует.
- Железо может проявлять степени окисления +2 и +3, а также редко +6 в виде ферратов.
- Оксиды и гидроксиды цинка являются амфотерными, реагируя как с кислотами, так и со щелочами.
- Железо пассивируется концентрированной азотной кислотой при комнатной температуре.
- При взаимодействии железа с сильными окислителями образуется ион Fe³⁺, а с разбавленными кислотами — Fe²⁺.
- Гидроксид железа(II) быстро окисляется на воздухе, превращаясь в гидроксид железа(III).
Определения
- Амфотерность
- Свойство вещества проявлять как кислотные, так и основные свойства (например, ZnO и Zn(OH)₂).
- Протекторная защита
- Защита металла от коррозии путем покрытия его более активным металлом (например, цинком).
- Кровяные соли
- Реагенты для качественных реакций на ионы железа: K₃[Fe(CN)₆] (красная кровяная соль) на Fe²⁺ и K₄[Fe(CN)₆] (жёлтая кровяная соль) на Fe³⁺.
Ключевые факты и правила
- tпл цинка = 419 °C, железа = 1539 °C.
- Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (реакция цинка со щелочью).
- 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂↑ (реакция железа с перегретым паром).
- Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (реакция железа с разбавленной соляной кислотой).
- 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃ (окисление гидроксида железа(II) на воздухе).
- Fe³⁺ + SCN⁻ → кроваво-красное окрашивание (реакция с роданидом).
Теория
Изучить положение элементов в Периодической системе и электронную формулу.
Рассмотреть физические свойства и особенности строения (заполненность d-подуровня у цинка).
Проанализировать химические свойства простых веществ (реакции с неметаллами, водой, кислотами, щелочами).
Изучить свойства соединений (оксиды, гидроксиды, соли) и их амфотерность.
Разобрать качественные реакции и окислительно-восстановительные переходы.
Сравнить свойства цинка и железа.
Примеры
- Пример 1реакция
- Реакция цинка с концентрированной серной кислотой: 4Zn + 5H₂SO₄(конц) → 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O
- Пример 2реакция
Реакция железа с хлором
Уравнения
- 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (образуется Fe³⁺)
- Пример 3реакция
Восстановление Fe³⁺ до Fe²⁺ железом
Уравнения
- 2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂
Интересно знать
- Цинк становится пластичным при температуре 100–150 °C, хотя при обычных условиях он хрупкий.
- Железо обладает ферромагнитными свойствами, в отличие от цинка, который диамагнитен.
- Хлорид железа(III) используется как травитель в электронике и коагулянт при очистке воды.
- Сульфид цинка является люминофором, а сульфат цинка — антисептиком.
Связанные темы
- Металлы
- Амфотерные соединения
- Окислительно-восстановительные реакции
- Качественные реакции