锌和稀硫酸作用后,锌粒变黑的原因

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前不久在用锌粒和稀硫酸作用制取氢气时,有学生问到反应后锌的表面为什么总是黑色?这是因为锌与稀硫酸反应后,锌的表面凹凸不平,有很多细小的锌的颗粒,由于颗粒很小,光被完全吸收,故黑色。正好像氯化银受光的作用后,分解出来的银粒,由于颗粒太小而呈黑色是一个道理。

但为什么锌和硫酸反应后表面会凹凸不平呢?这是因为在溶液(稀硫酸)中存在大量水分子,氢离子和水分子化合成水合氢离子(H3O+),水合氢离子与水分子均匀混合在一起,因此,溶质之间或其溶剂分子(这里指H3O+)之间是有一定距离的。当锌与稀硫酸接触时,彼此发生了置换反应,因为锌表面的原子排列比较紧密,所以在它和稀硫酸作用时,相邻的两个锌原子不可能同时和溶液里的水合氢离子(H3O+)作用,只有和水合氢离子(H3O+)靠得很近的锌原子才能起置换反应,这样就使锌的表面呈现出凹凸不平的状态。

同时,由于锌的表面呈现凹凸不平的状态,表面面积特别大,而氢具有能溶解在金属里的性质,且凹凸不平的锌也有较强的吸附能力,这样使氢更易溶解在锌的表面,因而就更增加锌表面的多孔现象。


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