Условие
К свежеполученному осадку гидроксида цинка добавили раствор соляной кислоты — осадок растворился. К такому же осадку добавили избыток раствора гидроксида натрия — осадок тоже растворился. Запишите уравнения обеих реакций, объясните, почему одно и то же вещество реагирует и с кислотой, и со щёлочью, и назовите продукт, который образуется в избытке щёлочи.
Что известно и что ищем
- Известно, что одно вещество в двух опытах ведёт себя по-разному.
- Ищем оба уравнения, объяснение амфотерности и название продукта в щёлочи.
- Ключ: гидроксид цинка может отдавать и принимать протоны, поэтому реагирует с обоими реагентами.
Ход решения
- Шаг 1. Записываем привычную реакцию с кислотой: Zn(OH)₂ + 2HCl → ZnCl₂ + 2H₂O. Здесь гидроксид ведёт себя как основание: принимает протоны от кислоты и превращается в соль с обычным анионом.
- Шаг 2. Записываем реакцию со щёлочью в молекулярном виде: Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]. Продукт — комплексная соль, тетрагидроксоцинкат натрия. Здесь гидроксид цинка ведёт себя уже как кислота: отдаёт протоны щёлочи.
- Шаг 3. Объясняем двойственность. У цинка и алюминия промежуточные свойства: их гидроксиды находятся между основными и кислотными, поэтому и реагируют в обе стороны. Такие вещества называют амфотерными.
- Шаг 4. Разбираем строение продукта. В квадратных скобках записан комплексный ион: цинк — комплексообразователь, а четыре гидроксильные группы — лиганды. Именно из-за способности связывать лишние ионы осадок растворяется в избытке щёлочи, но не растворяется в её малом количестве.
- Шаг 5. Проверяем уравнения по атомам. В реакции со щёлочью слева цинк один, кислород шесть (два в гидроксиде и четыре в щёлочи), водород шесть, натрия два; справа всё то же самое в составе комплексной соли. Баланс сходится.
- Шаг 6. Формулируем практический вывод. Амфотерность объясняет, почему алюминиевую посуду нельзя держать с щелочными растворами, и почему осадок «то есть, то нет» в зависимости от того, сколько щёлочи налили. Это не каприз вещества, а его химическая природа.
Проверь себя
- Ответ: Zn(OH)₂ + 2HCl → ZnCl₂ + 2H₂O; Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]; в избытке щёлочи образуется комплексная соль — тетрагидроксоцинкат натрия.
- Проверка вывода: в одной реакции гидроксид работает основанием, в другой — кислотой; оба уравнения проверены по атомам.
- Ловушка: написать в реакции со щёлочью обычную соль «цинкат» без объяснения. Основной продукт в избытке щёлочи — именно гидроксокомплекс, и это важно для задач на растворимость осадков.
Как объяснить ребёнку
«Амфотерный гидроксид — как двуязычный человек: с кислотой он говорит "на языке оснований", а со щёлочью — "на языке кислот". Поэтому осадок исчезает и в одном, и в другом случае. И ещё важна дозировка: в избытке щёлочи осадок растворяется, а в малом количестве только появится».
Тема для отчёта родителю
«Амфотерность гидроксидов цинка и алюминия: почему осадок растворяется и в кислоте, и в щёлочи».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.