Лабораторный опыт 2, страница 143 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

Лабораторный опыт 2

Окисление этанола оксидом меди(II)

Медную проволоку прокалите в пламени спиртовки до красного каления. При этом поверхность меди покрывается чёрным налётом вследствие окисления до оксида меди(II), который имеет чёрный цвет. После этого быстро опустите раскалённую проволоку в пробирку с этиловым спиртом. Наблюдается исчезновение чёрного налёта и поверхность медной проволоки становится блестящей. Если опыт проделать несколько раз, ощущается яблочный запах, присущий уксусному альдегиду.

Объясните наблюдаемые явления, напишите уравнения протекающих реакций.

В данном лабораторном опыте происходят две последовательные химические реакции, которые объясняют все наблюдаемые явления.

Объяснение наблюдаемых явлений

1. Прокаливание медной проволоки. При нагревании в пламени спиртовки (то есть в присутствии кислорода воздуха) медь, являясь металлом средней активности, вступает в реакцию с кислородом. В результате на её поверхности образуется оксид меди(II) — $CuO$. Это соединение имеет чёрный цвет, поэтому блестящая красноватая проволока покрывается чёрным налётом.

2. Взаимодействие с этиловым спиртом. При погружении раскалённой проволоки с оксидом меди(II) в этиловый спирт ($C_2H_5OH$) происходит окислительно-восстановительная реакция. Оксид меди(II) является окислителем, а этиловый спирт (первичный спирт) — восстановителем. В ходе реакции спирт окисляется до уксусного альдегида (этаналя, $CH_3CHO$), а оксид меди(II) восстанавливается до чистой металлической меди ($Cu$).

Это объясняет наблюдаемые эффекты:

• Исчезновение чёрного налёта и возвращение проволоке её первоначального металлического блеска связано с восстановлением оксида меди(II) до металлической меди.
• Появление "яблочного" запаха (точнее, запаха прелых яблок или свежескошенной травы) вызвано образованием уксусного альдегида, который обладает таким характерным запахом.

Медь в данном процессе фактически выступает катализатором, так как она регенерируется в ходе реакции и может быть использована многократно для окисления новых порций спирта.

Ответ: При прокаливании медная проволока окисляется кислородом воздуха до оксида меди(II) чёрного цвета. При контакте с этанолом оксид меди(II) окисляет спирт до уксусного альдегида (что вызывает появление характерного запаха), при этом сам восстанавливается до металлической меди, возвращая проволоке блеск.

Уравнения протекающих реакций

1. Окисление меди кислородом воздуха при нагревании:

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO$

2. Окисление этанола оксидом меди(II):

$C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t^\circ} CH_3CHO + Cu \downarrow + H_2O$

Суммарное уравнение процесса, показывающее роль меди как катализатора:

$2C_2H_5OH + O_2 \xrightarrow{Cu, t^\circ} 2CH_3CHO + 2H_2O$

Ответ: Уравнение образования оксида меди(II): $2Cu + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO$. Уравнение окисления этанола: $C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t^\circ} CH_3CHO + Cu + H_2O$.