Номер 968, страница 155 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

968. *Металл А, имеющий розовато-красную окраску, растворили в концентрированном растворе кислоты. В результате реакции выделился газ Б, реагирующий с раствором щёлочи с образованием кислой и средней солей, и образовалась соль В. При охлаждении насыщенного раствора соли В образуется осадок Г голубого цвета, в котором на одну формульную единицу соли приходится пять молекул воды. Установите химические формулы веществ А, Б, В и Г и составьте уравнения описанных химических реакций.

Найти:

Химические формулы веществ А, Б, В, Г и уравнения описанных химических реакций.

Решение:

1. Определим вещество А. В условии сказано, что это металл розовато-красного цвета. Таким свойством обладает медь. Следовательно, вещество А — это медь ($Cu$).

2. Определим кислоту и газ Б. Медь — малоактивный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода. Она не реагирует с кислотами-неокислителями, но растворяется в концентрированных кислотах-окислителях, таких как серная ($H_2SO_4$) или азотная ($HNO_3$).

В результате реакции выделяется газ Б, который реагирует с раствором щёлочи с образованием кислой и средней солей.

Рассмотрим оба варианта кислоты:

• При реакции меди с концентрированной серной кислотой образуется диоксид серы ($SO_2$): $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$. Диоксид серы — это кислотный оксид, который реагирует со щёлочью (например, $NaOH$), образуя кислую соль (гидросульфит натрия $NaHSO_3$) и среднюю соль (сульфит натрия $Na_2SO_3$). Это полностью соответствует условию задачи.
• При реакции меди с концентрированной азотной кислотой образуется диоксид азота ($NO_2$): $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$. Диоксид азота при реакции со щёлочью диспропорционирует, образуя две средние соли — нитрит и нитрат: $2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$. Это не соответствует описанию образования кислой и средней соли одного и того же кислотного остатка.

Таким образом, исходной кислотой была концентрированная серная кислота, а газ Б — это диоксид серы ($SO_2$).

3. Определим соль В. Соль В образуется при реакции меди (А) с концентрированной серной кислотой. Как следует из уравнения реакции выше, эта соль — сульфат меди(II) ($CuSO_4$).

4. Определим вещество Г. Вещество Г — это осадок голубого цвета, который образуется при охлаждении насыщенного раствора соли В ($CuSO_4$). В его составе на одну формульную единицу соли приходится пять молекул воды. Это описание соответствует кристаллогидрату сульфата меди(II) — пентагидрату сульфата меди(II), также известному как медный купорос. Таким образом, вещество Г — это $CuSO_4 \cdot 5H_2O$.

5. Составим уравнения описанных химических реакций:

• Растворение металла А (меди) в концентрированной серной кислоте с образованием газа Б ($SO_2$) и соли В ($CuSO_4$):

  $Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

• Реакция газа Б ($SO_2$) со щёлочью с образованием кислой и средней солей (на примере $NaOH$):

  $SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3$ (образование кислой соли)

  $SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$ (образование средней соли)

• Образование осадка Г из раствора соли В. Это процесс кристаллизации, который можно представить уравнением:

  $CuSO_4 + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O\downarrow$

Ответ:

Химические формулы веществ:

• А — $Cu$ (медь)

• Б — $SO_2$ (диоксид серы)
• В — $CuSO_4$ (сульфат меди(II))
• Г — $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ (пентагидрат сульфата меди(II))

Уравнения химических реакций:

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

$SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3$

$SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

$CuSO_4 + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O\downarrow$