В результате взаимодействия гидроксида цинка с серной кислотой (Zn(OH)2 + H2SO4 = ?) происходит образование средней соли – сульфата цинка и воды. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
\[ Zn(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O.\]
Запишем ионные уравнения, учитывая, что гидроксид цинка и вода на ионы не распадаются, т.е. не диссоциируют.
\[ Zn(OH)_2 + 2H^{+} + SO_4^{2-} \rightarrow Zn^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O;\]
\[ Zn(OH)_2 + 2H^{+} \rightarrow Zn^{2+} + H_2O.\]
Первое уравнение называют полным ионным, а второе – сокращенным ионным.
Сульфат цинка представляет собой кристаллы белого цвета, разлагающиеся при сильном нагревании. Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону). Реагирует с концентрированной серной кислотой, щелочами, гидратом аммиака. Вступает в реакции обмена и комплексообразования.
\[ZnSO_4 + H_2SO_4_conc., cold \rightarrow Zn(HSO_4)_2;\]
\[ZnSO_4 + 2NaOH_dilute \rightarrow Zn(OH)_2 + Na_2SO_4;\]
\[ZnSO_4 + 2NaOH_dilute \rightarrow Zn(OH)_2 + Na_2SO_4;\]
\[ZnSO_4 + 4(NH_3 \cdot H_2O)_conc \rightarrow [Zn(NH_3)_4]SO_4 + 4H_2O;\]
\[ZnSO_4_solution + 2KHCO_3 \rightarrow ZnCO_3 + K_2SO_4 + H_2O + CO_2.\]
E (Al³⁺/ Al) = E⁰ (Al³⁺/ Al) + (RT/nF) ln[Al³⁺] = E⁰ (Al³⁺/ Al) = -1.700 В. (Второе слагаемое обнулилось, потому что ln (1) = 0, концентрация равна 1 М по условию задачи). То же самое с потенциалом хрома:
E (Cr³⁺/ Cr) = E⁰ (Cr³⁺/ Cr) = -0.74 В.
Электрод с меньшим значением E называется анодом, на нем происходит окисление. Меньшее значение у алюминия: -1,700 В.
Соответственно, алюминий - анод, хром - катод.
Уравнение реакции:
на аноде Al = Al³⁺ + 3e⁻, реакция окисления (анодный процесс). В схеме гальванического элемента анод принято записывать слева.
на катоде Cr³⁺ + 3e⁻ = Cr, реакция восстановления (катодный процесс) Катод принято записывать справа.
Суммарно: Al + Cr³⁺ = Al³⁺ + Cr
ЭДС = Eкатода - Eанода = -0,74 - (-1,700) = 0,96 В