Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (4 pkt)
Cynk jest metalem, który ulega reakcji zarówno z kwasami słabo utleniającymi, jak i silnie utleniającymi. W reakcjach z roztworami kwasu azotowego(V) cynk się utlenia, w wyniku czego tworzą się sole, w których występuje on na II stopniu utlenienia, natomiast – formalnie – atomy azotu z kwasu azotowego obniżają swój stopień utlenienia zależnie od stężenia użytego kwasu. Zależność stopnia utlenienia atomu azotu w dominującym produkcie gazowym reakcji cynku z kwasem azotowym(V) oraz dodatkowe informacje dotyczące powstającego produktu przedstawiono w poniższej tabeli.
Stężenie kwasu azotowego(V) 𝑐HNO3, % | Stopień utlenienia atomu azotu w produkcie gazowym | Dodatkowe informacje o produkcie gazowym |
---|---|---|
< 3% | produkt gazowy nie zawiera atomu azotu | bezbarwny, palny |
3% – 9% | – | brak produktu gazowego |
10% – 19% | 0 | bezbarwny, niepalny |
20% – 29% | +I | bezbarwny |
30% – 59% | +II | bezbarwny, brązowieje w kontakcie z powietrzem |
> 60% | +IV | brunatny |
Przeprowadzono następujące doświadczenie: do kolby miarowej o pojemności 500,00 cm3 wprowadzono 175,00 cm3 kwasu azotowego(V) o stężeniu 11,90 mol ∙ dm–3, a następnie kolbę dopełniono wodą destylowaną do kreski, w wyniku czego otrzymano roztwór o gęstości 1,05 g ∙ cm–3. Następnie do zlewki wprowadzono 400,00 cm3 otrzymanego roztworu i wrzucono ostrożnie granulki cynku.
Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanego procesu roztwarzania cynku w przygotowanym roztworze kwasu azotowego(V) oraz sumaryczne równanie tej reakcji (w formie cząsteczkowej) prowadzącej do otrzymania produktu dominującego.
Równanie reakcji utleniania:
Równanie reakcji redukcji:
Sumaryczne równanie reakcji w formie cząsteczkowej: