Номер 81, страница 20 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

81. Вставьте в схему вместо букв формулы веществ, для которых обозначенные стрелками превращения могут быть осуществлены в одну стадию.

A → B

A → C

B → D

C → E

D → A

E → A

Приведите уравнения соответствующих реакций и укажите условия их протекания.

Решение

Для данной схемы превращений можно предложить следующий набор веществ, основанный на химических свойствах меди и ее соединений. Все указанные превращения осуществляются в одну стадию.

В качестве искомых веществ выбраны:

• A: $CuSO_4$ (сульфат меди(II))
• B: $Cu(OH)_2$ (гидроксид меди(II))
• C: $Cu$ (медь)
• D: $CuO$ (оксид меди(II))
• E: $CuS$ (сульфид меди(II))

Ниже приведены уравнения реакций для каждого превращения с указанием условий их протекания.

A → B

Для получения гидроксида меди(II) (B) из сульфата меди(II) (A) необходимо провести реакцию ионного обмена с растворимым основанием (щелочью), в результате которой выпадает осадок.

Уравнение реакции: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$.

Условия: реакция протекает в водном растворе при комнатной температуре.

A → C

Для получения металлической меди (C) из ее соли (A) можно использовать реакцию замещения с более активным металлом, чем медь (например, железом или цинком).

Уравнение реакции: $CuSO_4 + Fe \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$.

Условия: в водный раствор сульфата меди(II) помещают железный гвоздь или стружку. Реакция идет при комнатной температуре.

B → D

Гидроксид меди(II) (B) является нестойким соединением и при нагревании разлагается на оксид меди(II) (D) и воду.

Уравнение реакции: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CuO + H_2O$.

Условия: нагревание осадка гидроксида меди(II) при температуре выше 80 °C.

C → E

Медь (C) реагирует со многими неметаллами при нагревании. Для получения сульфида меди(II) (E) ее сплавляют с серой.

Уравнение реакции: $Cu + S \xrightarrow{t^{\circ}} CuS$.

Условия: нагревание смеси порошков меди и серы.

D → A

Оксид меди(II) (D) является основным оксидом и реагирует с кислотами с образованием соответствующей соли (A) и воды.

Уравнение реакции: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.

Условия: реакция с разбавленной серной кислотой. Протекает при комнатной температуре, для ускорения можно незначительно подогреть.

E → A

Сульфат меди(II) (A) можно получить из сульфида меди(II) (E) путем окислительного обжига при определенных условиях.

Уравнение реакции: $CuS + 2O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CuSO_4$.

Условия: сильное нагревание сульфида меди(II) в токе кислорода или воздуха.

Ответ:

Формулы веществ, соответствующие схеме: A – $CuSO_4$, B – $Cu(OH)_2$, C – $Cu$, D – $CuO$, E – $CuS$.

Уравнения соответствующих реакций:

1. $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
2. $CuSO_4 + Fe \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$
3. $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CuO + H_2O$
4. $Cu + S \xrightarrow{t^{\circ}} CuS$
5. $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$
6. $CuS + 2O_2 \xrightarrow{t^{\circ}} CuSO_4$