Конспект урока по теме: Цинк и его соединения
план-конспект урока по химии (11 класс)

Урок

Тема: Цинк и его соединения

Цель: актуализировать и углубить знания учащихся о цинке как химическом элементе и простом веществе, соединениях цинка.

Ход и содержание урока.

1. Оргмомент. Подготовка класса к уроку. Приветствие класса.

2. Изучение материала урока.

Форма проведения урока – семинарское занятие.

Продолжительность семинара – 2 часа.

План занятия.

(План занятия учащиеся получили на предыдущем уроке.  Готовятся к уроку самостоятельно.)

1. Характеристика химического элемента (знак, положение в ПС, состав атома, строение атома, свойства атома)

2. Характеристика простого вещества (формула, строение, физические и химические свойства, способы получения)

3. Характеристика соединений цинка.

А. Оксид цинка: состав, строение, характер оксида, физические и химические свойства.

Б. Гидроксид цинка: состав, строение, характер гидроксида, физические и химические свойства.

В. Соли цинка: цинк в составе катиона, комплексные соли, цинк в составе аниона – состав, строение, физические и химические свойства.

На уроке учащиеся по желанию освещают один из вопросов плана. Одноклассники дополняют, задают вопросы.

Учитель, по мере необходимости  помогает сформулировать полный ответ на вопрос занятия.

Учащиеся в тетради создают конспект по теме занятия.

Примерный вариант записей в тетради.

1. Характеристика элемента.

Zn    30, 4 период, 2 гр побочная п/гр, 65

30р+, 35n0, 30e-

+30  )  )  )  )   1S22S22P63S23P64S23D104P0

        2   8   18  2                                d –  элемент

       s            p                          d

Zn0 – 2e- → Zn+2

вос-ль

Ст. ок: 0, +2

2. Характеристика простого вещества.

1. Zn
2. Металлическая связь, металлическая решетка, немолекулярное строение.
3. Физические свойства.

В чистом виде - довольно пластичный серебристо-белый металл. При комнатной температуре хрупок. При 100-150 °C цинк пластичен. Температура плавления + 692°C, температура кипения + 1180°C

4. Химические свойства.

Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства.

Взаимодействие цинка с неметаллами
При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:     2Zn + O2 → 2ZnO.

При поджигании энергично реагирует с серой:   Zn + S → ZnS.

С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:  Zn + Cl2 → ZnCl2.

При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:   3Zn + 2P → Zn3P2.

!  С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.

Взаимодействие цинка с водой

Реагирует с парами воды при температуре красного каления:   Zn + H2O → ZnO + H2.

Взаимодействие цинка с растворами кислот
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;           Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:       4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Взаимодействие цинка с концентрированными кислотами
Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:
Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O;               Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Взаимодействие цинка со щелочами
Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

при сплавлении образует цинкаты:     Zn + 2KOH → K2ZnO2 + H2.

Взаимодействие с аммиаком
С газообразным аммиаком при 550–600°С:        3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
Взаимодействие оксидами металлов:
Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:     Zn + CuO → Cu + ZnO.

Взаимодействие с растворами солей:

Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4;          Zn + CuO → Cu + ZnO.

3. Соединения цинка

А. Оксид цинка  - ZnO 

1. Солеобразующий, амфотерный оксид
2. Физические свойства:  белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску.
3. Химические свойства.

А. Как основный оксид взаимодействует с кислотными оксидами и кислотами:

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O;        ZnO + SO3 → ZnSO4,      

Б. Как кислотный оксид взаимодействует с основными оксидами и щелочами:

При сплавлении с оксидами металлов образует цинкаты:   ZnO + CаO → CаZnO2.

С растворами щелочей образует комплексные соединения

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4].

При сплавлении со щелочами образует цинкаты:
ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O .

При сплавлении с солями летучих кислот образует цинкаты:

ZnO + Na2CO3 → Na2ZnO2 + CO2

В. Участие в ОВР

При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом:
ZnO + C → Zn + CO;         ZnO + CO → Zn + CO2;                ZnO + H2 → Zn + H2O.

Б. Гидроксид цинка -  Zn(OH)2 

1. Амфотерное соединение.
2. Физические свойства:  бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. При температуре выше 125°С разлагается.
3. Химические свойства.

А. Как нерастворимое основание:

а) термически разлагается    Zn(OH)2 → ZnO + H2O.

б) взаимодействует с кислотами Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O;
Б. Как кислота:

а) взаимодействует с растворами щелочей      Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4];

б) сплавляется со щелочами      Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O .

в) растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка:   Zn(OH)2 + 4NH3 → [Zn(NH3)4](OH)2.

4. Получение.

Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами:
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl.

В. Соли цинка

Средние соли  цинка : ZnCl2          Zn(NO3)2       ZnSO4 

Ионная связь, ионная кристаллическая решетка, немолекулярное строение.

В растворе обладают всеми свойствами солей:

- диссоциация,    - с раствором кислоты, - с раствором другой соли,  - с активным металлом, - с раствором щелочи. Приводим примеры уравнений реакций.

Специфические свойства.

1. Термическое разложение.

Нитрат цинка при нагревании разлагается на оксид цинка, оксид азота (IV)  и кислород:      2Zn(NO3)2 → 2ZnO  +  4NO2  +   O2

2. Гидролиз солей цинка

Растворимые соли цинка и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо:

I ступень: Zn2+ + H2O = ZnOH+ + H+

II ступень: ZnOH+ + H2O = Zn(OH)2 + H+

В присутствии второй соли гидролиз идет необратимо:

ZnSO4  +  2NaHSO3  → Zn(OH)2  +  6SO2  +  Na2SO4

ZnCl2    +  Na2CO3  + H2O →  Zn(OH)2 ↓  +  CO2↑ +  2NaCl

3. Участие в ОВР.

Обжиг в кислороде:  2ZnS  + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

Сульфид  цинка  под действием  азотной (серной) концентрированных кислот окисляется до сульфата:      ZnS  +  8HNO3  →  ZnSO4  +  8NO2  +  4H2O

Комплексные соли  цинка:

1. Гидроксокомплексы  цинка реагируют с кислотными оксидами.

Na2[Zn(OH)4]  +  CO2 → Zn(OH)2↓ + 2NaHCO3          

По такому же принципу с сернистым газом SO2:

Na2[Zn(OH)4]  + SO2 → Zn(OH)2↓  + 2NaHSO3            

2. Взаимодействие с избытком сильной кислоты:

Na2[Zn(OH)4]   +  4HCl(избыток)  → 2NaCl  +  ZnCl2  +  4H2O

3. Взаимодействие с недостатком сильной кислоты:

K2[Zn(OH)4]  +  2НCl(недостаток)   → Zn(OH)2↓  +  2NaCl  +  2H2O

4. Термическое разложение: Na2[Zn(OH)4]   → Na2ZnO2   +  2H2O

Соли - Цинкаты

Na2ZnO2        K2ZnO2

Химические свойства:

1. Взаимодействие с кислотами:

Na2ZnO2  +  2H2SO4  → ZnSO4   +  Na2SO4  +  2H2O

2. Взаимодействие с водой:  под действием избытка воды алюминаты переходят в комплексные соли:  Na2ZnO2  + 2H2O   =  Na2[Zn(OH)4]                           

3. Подведение итогов урока.

Обобщение рассмотренного материала. Оценивание отвечавших. Ответы на вопросы.

Домашнее задание.

1. Учебник Химия -11, (О.С. Габриелян,  Г.Г. Лысова) § 23, стр. 249-251.

2. Упр. 7(2), упр. 10  стр. 265 (письменно)