Взаимодействие цинка (Zn) с серной кислотой (( \text{H}_2\text{SO}_4 )) представляет собой типичный пример реакции металла с кислотой, в результате которой образуется соль и выделяется водород. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:
[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow ]
Чтобы глубже понять этот процесс, рассмотрим электронный баланс, который описывает окислительно-восстановительные изменения в реакции. В данном случае цинк окисляется, а ионы водорода восстанавливаются:
Окисление цинка:
В этой реакции цинк (Zn) теряет два электрона и превращается в цинковые ионы ((\text{Zn}^{2+})):
[ \text{Zn}^0 \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^- ]
Восстановление ионов водорода:
Ионы водорода ((\text{H}^+)) из серной кислоты принимают электроны и превращаются в молекулярный водород ((\text{H}_2)):
[ 2\text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 ]
Электронный баланс в этой реакции показывает, что два электрона, потерянные цинком, компенсируются двумя электронами, принятыми ионами водорода. Таким образом, можно сказать, что число электронов, участвующих в окислении и восстановлении, одинаково, что и делает уравнение реакции сбалансированным с точки зрения электронов.
В конечном итоге, итоговая реакция выглядит следующим образом:
[ \text{Zn} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{H}_2 ]
где:
- (\text{ZnSO}_4) — это сульфат цинка, образующийся в результате взаимодействия цинковых ионов с сульфат-ионами ((\text{SO}_4^{2-})) из серной кислоты.
- (\text{H}_2) — это газообразный водород, выделяющийся в ходе реакции.
Этот процесс демонстрирует основные принципы окислительно-восстановительных реакций, где происходит передача электронов между реагентами.