Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить три уравнения химических реакций, учитывая химические свойства цинка и его соединений.

Шаг 1. Переход $\text{Zn} \rightarrow \text{X} \rightarrow \text{ZnS}$.
Чтобы из цинка получить сульфид цинка ($\text{ZnS}$) через промежуточное вещество $\text{X}$, удобнее всего сначала перевести металл в раствор в виде соли. Пусть веществом $\text{X}$ будет хлорид цинка ($\text{ZnCl}_{2}$). Цинк — активный металл, стоящий в ряду напряжений до водорода, поэтому он легко вытесняет водород из соляной кислоты:
$\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_{2} + \text{H}_{2}\uparrow$

Шаг 2. Переход $\text{X} \rightarrow \text{ZnS}$.
Теперь из полученного хлорида цинка ($\text{X}$) нужно получить нерастворимый сульфид цинка. Для этого проведём реакцию ионного обмена с растворимым сульфидом, например, сульфидом натрия ($\text{Na}_{2}\text{S}$):
$\text{ZnCl}_{2} + \text{Na}_{2}\text{S} \rightarrow \text{ZnS}\downarrow + 2\text{NaCl}$
Примечание: Также возможен прямой путь $\text{Zn} + \text{S} \xrightarrow{t} \text{ZnS}$, тогда $\text{X}$ может отсутствовать в явном виде или быть самим серой, но по условию схемы $\text{X}$ — это отдельное соединение цинка.

Шаг 3. Переход $\text{ZnS} \rightarrow \text{ZnO}$.
Сульфиды металлов при нагревании на воздухе подвергаются обжигу. В результате взаимодействия сульфида цинка с кислородом образуются оксид цинка и сернистый газ (оксид серы(IV)):
$2\text{ZnS} + 3\text{O}_{2} \xrightarrow{t} 2\text{ZnO} + 2\text{SO}_{2}\uparrow$

Ответ:
1) $\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_{2} + \text{H}_{2}$
2) $\text{ZnCl}_{2} + \text{Na}_{2}\text{S} \rightarrow \text{ZnS} + 2\text{NaCl}$
3) $2\text{ZnS} + 3\text{O}_{2} \rightarrow 2\text{ZnO} + 2\text{SO}_{2}$

Источник: ФИПИ