Номер 574, страница 127 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

574. Осуществите цепочку превращений:

$Cu \xrightarrow{HNO_3} \dots \xrightarrow{t} X \xrightarrow{C_2H_5OH, t} Y \xrightarrow{Cu(OH)_2, t} Z.$

X и Z содержат медь (вещество Z красного цвета).

Y — органическое вещество.

Решение:

Проанализируем данную цепочку превращений, начиная с конца, чтобы определить неизвестные вещества X, Y и Z.

1. Вещество Z образуется в результате реакции органического вещества Y с гидроксидом меди(II) $Cu(OH)_2$ при нагревании. По условию, Z — это вещество красного цвета, содержащее медь. Реакция альдегидов с гидроксидом меди(II) является качественной: при нагревании синий осадок $Cu(OH)_2$ превращается в красный осадок оксида меди(I) $Cu_2O$. Следовательно, вещество Z — это оксид меди(I).

2. Вещество Y — это органическое вещество, которое, как мы установили, является альдегидом. Его получают в результате реакции этанола ($C_2H_5OH$) с веществом X при нагревании. Окисление первичного спирта, этанола, приводит к образованию соответствующего альдегида — уксусного альдегида (этаналя). Следовательно, вещество Y — это этаналь ($CH_3CHO$).

3. Вещество X содержит медь и выступает окислителем для этанола. Типичной реакцией такого рода является окисление спиртов оксидом меди(II) ($CuO$). Следовательно, вещество X — это оксид меди(II). Проверим, как X может быть получен в цепочке. Медь реагирует с азотной кислотой с образованием нитрата меди(II), $Cu(NO_3)_2$. При термическом разложении нитрата меди(II) образуется как раз оксид меди(II), $CuO$. Это подтверждает, что X — это $CuO$.

Теперь запишем уравнения всех реакций в цепочке:

1) Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой (или с разбавленной, продукт в обоих случаях — нитрат меди(II)):

$Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

2) Термическое разложение нитрата меди(II) с образованием вещества X (оксида меди(II)):

$2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

3) Каталитическое окисление этанола оксидом меди(II) с образованием вещества Y (этаналя):

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

4) Окисление этаналя гидроксидом меди(II) с образованием вещества Z (оксида меди(I)):

$CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_3COOH + Cu_2O \downarrow + 2H_2O$

Ответ:

Неизвестные вещества в цепочке превращений:

X: оксид меди(II) — $CuO$

Y: этаналь (уксусный альдегид) — $CH_3CHO$

Z: оксид меди(I) — $Cu_2O$

Уравнения реакций:

1. $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

2. $2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

3. $C_2H_5OH + CuO \xrightarrow{t} CH_3CHO + Cu + H_2O$

4. $CH_3CHO + 2Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CH_3COOH + Cu_2O \downarrow + 2H_2O$