Готовимся к олимпиадам, страница 185 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. Дополните схему и составьте уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$Cu \to Cu(NO_3)_2 \to CuO \to ? \to CuS \to ? \to CuCl_2 \to Cu$.

1.

Решение

Заданная схема превращений: $Cu \rightarrow Cu(NO_3)_2 \rightarrow CuO \rightarrow ? \rightarrow CuS \rightarrow ? \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu$.

Сначала дополним схему, определив неизвестные вещества.

Первое пропущенное вещество находится в цепи $CuO \rightarrow ? \rightarrow CuS$. Чтобы из оксида меди(II) ($CuO$) получить сульфид меди(II) ($CuS$), можно сначала перевести оксид в растворимую соль, например, в сульфат меди(II) ($CuSO_4$), подействовав на него серной кислотой. Затем из раствора сульфата меди можно осадить сульфид меди(II), добавив раствор сульфида натрия или сероводород. Таким образом, первое неизвестное вещество — $CuSO_4$.

Второе пропущенное вещество находится в цепи $CuS \rightarrow ? \rightarrow CuCl_2$. Сульфид меди(II) — очень нерастворимое соединение, и для дальнейших превращений его обычно окисляют. Наиболее распространенный способ — обжиг на воздухе, при котором $CuS$ превращается в оксид меди(II) ($CuO$). Полученный оксид меди(II) уже легко реагирует с соляной кислотой, образуя хлорид меди(II) ($CuCl_2$). Следовательно, второе неизвестное вещество — $CuO$.

Итоговая, полностью дополненная схема выглядит следующим образом:

$Cu \rightarrow Cu(NO_3)_2 \rightarrow CuO \rightarrow CuSO_4 \rightarrow CuS \rightarrow CuO \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu$

Составим уравнения реакций для каждого этапа этой цепи превращений:

1. Реакция меди с концентрированной азотной кислотой:

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

2. Термическое разложение нитрата меди(II):

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

3. Реакция оксида меди(II) с серной кислотой:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

4. Реакция обмена между сульфатом меди(II) и сульфидом натрия:

$CuSO_4 + Na_2S \rightarrow CuS\downarrow + Na_2SO_4$

5. Обжиг сульфида меди(II) на воздухе:

$2CuS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 2SO_2\uparrow$

6. Реакция оксида меди(II) с соляной кислотой:

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

7. Вытеснение меди из раствора ее соли более активным металлом (например, железом):

$CuCl_2 + Fe \rightarrow FeCl_2 + Cu\downarrow$

Ответ:

Дополненная схема превращений: $Cu \rightarrow Cu(NO_3)_2 \rightarrow CuO \rightarrow CuSO_4 \rightarrow CuS \rightarrow CuO \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu$.

Уравнения химических реакций:

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

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

3. $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

4. $CuSO_4 + Na_2S \rightarrow CuS\downarrow + Na_2SO_4$

5. $2CuS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 2SO_2\uparrow$

6. $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

7. $CuCl_2 + Fe \rightarrow FeCl_2 + Cu\downarrow$