Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 выделяется водород. Количество вещества цинка: n(Zn) = m(Zn)/M(Zn)=6,5/65=0,1 моль, где M(Zn) = 65 г/моль - молярная масса цинка. W(H2SO4) = m(H2SO4)/m(раствора), m(H2SO4) = m(раствора)xW(H2SO4)= 0,1xm(раствора) - для первого случая, когда кислота 10%. Из уравнения реакции видно, что n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4)= n(Zn)=0,1 моль, где M(H2SO4) = 98 г/моль - молярная масса серной кислоты. Получаем для первого случая: 0,1xm(раствора)/98=0,1, откуда m(раствора)=100 г, тогда m(H2SO4) = 0,1x100=10 г, n(H2SO4) = 10/98=0,102 моль, следовательно кислота находится в избытке и объем водорода определяем по количеству вещества цинка, из уравнения реакции видно, что n(Zn)=n(H2) = 0,1 моль, откуда, если принять что реакция проходит при нормальных условиях V(H2) = n(H2)xVm = 0,1x22,4=2,24 л, где Vm = 22,4 моль/л - молярный объем. Для второго случая, когда кислота 98% получаем: 0,98xm(раствора)/98=0,1 откуда m(раствора)=10 г, следовательно m(H2SO4) = 9,8 г, а n(H2SO4) = 9,8/98 = 0,1 моль, откуда V(H2) = 0,1x22,4 = 2,24 л. Объем водорода и в первом и во втором случае будет одинаков, т.к. рассчитывается исходя из количества вещества цинка, которое одинаково в обоих случаях.
Амфотерность (двойственность свойств) гидроксидов и оксидов многих элементов проявляется в образовании ими двух типов солей. Например, для гидроксида и оксида алюминия: а) 2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O Al2О3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2Oб) 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O (в расплаве) Al2О3 + 2NaOH(т) = 2NaAlO2 + H2O (в расплаве)В реакциях (а) Al(OH)3 и Al2О3 проявляют свойства оснóвных гидроксидов и оксидов, то есть они подобно щелочам реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соль, в которой алюминий является катионом Al3+.Напротив, в реакциях (б) Al(OH)3 и Al2О3 выполняют функцию кислотных гидроксидов и оксидов, образуя соль, в которой атом алюминия AlIII входит в состав аниона (кислотного остатка) AlО2−.Сам элемент алюминий проявляет в этих соединениях свойства металла и неметалла. Следовательно, алюминий - амфотерный элемент.
Количество вещества цинка: n(Zn) = m(Zn)/M(Zn)=6,5/65=0,1 моль, где M(Zn) = 65 г/моль - молярная масса цинка. W(H2SO4) = m(H2SO4)/m(раствора), m(H2SO4) = m(раствора)xW(H2SO4)= 0,1xm(раствора) - для первого случая, когда кислота 10%. Из уравнения реакции видно, что n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4)= n(Zn)=0,1 моль, где M(H2SO4) = 98 г/моль - молярная масса серной кислоты. Получаем для первого случая: 0,1xm(раствора)/98=0,1, откуда m(раствора)=100 г, тогда m(H2SO4) = 0,1x100=10 г, n(H2SO4) = 10/98=0,102 моль, следовательно кислота находится в избытке и объем водорода определяем по количеству вещества цинка, из уравнения реакции видно, что n(Zn)=n(H2) = 0,1 моль, откуда, если принять что реакция проходит при нормальных условиях V(H2) = n(H2)xVm = 0,1x22,4=2,24 л, где Vm = 22,4 моль/л - молярный объем. Для второго случая, когда кислота 98% получаем: 0,98xm(раствора)/98=0,1 откуда m(раствора)=10 г, следовательно m(H2SO4) = 9,8 г, а n(H2SO4) = 9,8/98 = 0,1 моль, откуда V(H2) = 0,1x22,4 = 2,24 л. Объем водорода и в первом и во втором случае будет одинаков, т.к. рассчитывается исходя из количества вещества цинка, которое одинаково в обоих случаях.
а) 2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Al2О3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2Oб) 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O (в расплаве)
Al2О3 + 2NaOH(т) = 2NaAlO2 + H2O (в расплаве)В реакциях (а) Al(OH)3 и Al2О3 проявляют свойства оснóвных гидроксидов и оксидов, то есть они подобно щелочам реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соль, в которой алюминий является катионом Al3+.Напротив, в реакциях (б) Al(OH)3 и Al2О3 выполняют функцию кислотных гидроксидов и оксидов, образуя соль, в которой атом алюминия AlIII входит в состав аниона (кислотного остатка) AlО2−.Сам элемент алюминий проявляет в этих соединениях свойства металла и неметалла. Следовательно, алюминий - амфотерный элемент.