ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер 16.11: Металлы

План решения:

• Проанализировать химические свойства предложенных металлов (Li, Ca, Mg, Zn) по отношению к кислотам и щелочам.
• Определить металл, который реагирует с обеими группами веществ с выделением водорода.
• Записать уравнения реакций для выбранного металла.
• Составить электронный баланс для каждой реакции, чтобы подтвердить окислительно-восстановительный характер процессов.

Вычисление и обоснование:

Рассмотрим поведение металлов из списка:

1. Литий (Li), Кальций (Ca), Магний (Mg): Это активные металлы. Они легко восстанавливают водород из растворов кислот (2H⁺+2e^-→H₂). Однако они не реагируют со щелочами в водных растворах с выделением водорода. Литий и кальций реагируют только с водой, а магний — медленно с горячей водой или паром, но не с растворами щелочей как амфотерный элемент.
2. Цинк (Zn): Этот металл обладает амфотерными свойствами . Он способен реагировать как с кислотами, так и со щелочами, выделяя водород в обоих случаях.

Таким образом, искомый металл — цинк (Zn) .

Уравнения реакций и ОВБ:

1. Реакция цинка с соляной кислотой (или другой сильной кислотой):

Ионное уравнение:

Электронный баланс:

• Zn⁰-2e^-→Zn²⁺ (окислитель, процесс окисления)
• 2H⁺+2e^-→H02 (восстановитель, процесс восстановления)

Количество отданных электронов равно количеству принятых: 2=2. Цинк выступает восстановителем, восстанавливая ионы водорода до молекулярного водорода.

2. Реакция цинка с раствором гидроксида натрия (щелочь):

(Образуется тетрагидроксоцинкат натрия)

Электронный баланс:

• Zn⁰-2e^-→Zn²⁺ (в составе комплексного иона [Zn(OH)₄]^2- степень окисления цинка также +2)
• 2H+(из~воды) +2e^-→H02 (источником протонов для восстановления является вода, входящая в состав раствора щелочи)

Здесь также выполняется равенство электронов: 2=2. Цинк проявляет свои амфотерные свойства, взаимодействуя со щелочью.

Проверка:

Другие металлы из списка (Li, Ca, Mg) являются типичными основными металлами и не образуют комплексных анионов в щелочах, поэтому реакция выделения водорода со щелочами для них невозможна. Только цинк удовлетворяет условию задачи.