Номер 729, страница 131 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

729. Предложите, как с помощью химических методов можно медному изделию, покрытому патиной, вернуть первоначальный блеск. Приведите уравнения соответствующих реакций.

Патина, образующаяся на поверхности медных изделий, представляет собой сложный слой продуктов коррозии меди. В основном она состоит из основного карбоната меди $Cu_2(OH)_2CO_3$ зеленого цвета, а также может содержать оксиды меди $(CuO, Cu_2O)$ и другие основные соли (сульфаты, хлориды) в зависимости от условий окружающей среды. Чтобы вернуть изделию первоначальный блеск, необходимо удалить этот слой, превратив нерастворимые соединения меди в растворимые, не повредив при этом сам металл. После химической обработки изделие следует тщательно промыть водой, высушить и отполировать.

Решение

Для удаления патины можно использовать несколько химических методов.

Способ 1: Использование слабых кислот

Патина, состоящая из основных солей и оксидов, легко реагирует с кислотами. Предпочтительно использовать слабые органические кислоты, такие как уксусная $(CH_3COOH)$, содержащаяся в столовом уксусе, или лимонная кислота. Они достаточно эффективно растворяют патину и при этом медленно реагируют с металлической медью. При обработке изделия раствором слабой кислоты основной карбонат меди растворяется с образованием растворимой соли меди(II), воды и углекислого газа.

Уравнение реакции с уксусной кислотой:

$Cu_2(OH)_2CO_3 + 4CH_3COOH \rightarrow 2Cu(CH_3COO)_2 + 3H_2O + CO_2\uparrow$

Если в составе патины есть оксид меди(II), он также растворится:

$CuO + 2CH_3COOH \rightarrow Cu(CH_3COO)_2 + H_2O$

Ответ: Вернуть блеск медному изделию можно, обработав его раствором слабой кислоты (например, уксусной), которая растворяет патину с образованием растворимой соли меди. Уравнение основной реакции: $Cu_2(OH)_2CO_3 + 4CH_3COOH \rightarrow 2Cu(CH_3COO)_2 + 3H_2O + CO_2\uparrow$.

Способ 2: Использование раствора аммиака

Раствор аммиака $(NH_3 \cdot H_2O)$ является эффективным средством для чистки меди, так как аммиак образует с ионами меди(II) очень прочный и хорошо растворимый комплексный ион тетраамминмеди(II) $[Cu(NH_3)_4]^{2+}$ ярко-синего цвета. Этот процесс связывает ионы меди в раствор, смещая равновесие в сторону растворения соединений, составляющих патину.

Суммарное уравнение реакции для основного карбоната меди:

$Cu_2(OH)_2CO_3 + 8NH_3 \rightarrow 2[Cu(NH_3)_4]^{2+} + 2OH^- + CO_3^{2-}$

Образующиеся комплексные соли легко смываются водой, при этом раствор приобретает характерный синий цвет.

Ответ: Патину можно удалить с помощью водного раствора аммиака. Аммиак реагирует с соединениями меди, образуя растворимый комплексный ион тетраамминмеди(II) синего цвета. Уравнение реакции: $Cu_2(OH)_2CO_3 + 8NH_3 \rightarrow 2[Cu(NH_3)_4]^{2+} + 2OH^- + CO_3^{2-}$.

Способ 3: Использование разбавленных сильных кислот

Для удаления патины также можно использовать разбавленные растворы сильных кислот, например, серной $(H_2SO_4)$ или соляной $(HCl)$. Они быстро растворяют патину. Однако с ними следует обращаться осторожно, так как они более агрессивны по отношению к металлической меди, чем слабые кислоты, и могут вызвать ее растворение, особенно при наличии окислителей или при повышенной концентрации.

Уравнение реакции с разбавленной серной кислотой:

$Cu_2(OH)_2CO_3 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2CuSO_4 + 3H_2O + CO_2\uparrow$

При этой реакции образуется растворимый сульфат меди(II).

Ответ: Патину можно растворить разбавленными сильными кислотами, например, серной. При этом образуется растворимая соль меди(II) — сульфат меди. Уравнение реакции: $Cu_2(OH)_2CO_3 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2CuSO_4 + 3H_2O + CO_2\uparrow$.