Номер 10, страница 73 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Решение

Для осуществления цепочки превращений $\text{Cu} \rightarrow \text{CuO} \rightarrow \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2$ необходимо подобрать соответствующие реагенты для каждой стадии.

1.Превращение $\text{Cu} \rightarrow \text{CuO}$

Медь ($\text{Cu}$) может быть превращена в оксид меди(II) ($\text{CuO}$) путем взаимодействия с кислородом ($\text{O}_2$) при нагревании. Это реакция окисления.

Уравнение реакции: $2\text{Cu} + \text{O}_2 \xrightarrow{t} 2\text{CuO}$

Следовательно, первым необходимым реагентом является $\text{O}_2$.

2.Превращение $\text{CuO} \rightarrow \text{CuSO}_4$

Оксид меди(II) ($\text{CuO}$) является основным оксидом и может быть превращен в соль, сульфат меди(II) ($\text{CuSO}_4$), путем реакции с серной кислотой ($\text{H}_2\text{SO}_4$).

Уравнение реакции: $\text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O}$

Следовательно, вторым необходимым реагентом является $\text{H}_2\text{SO}_4$.

3.Превращение $\text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2$

Для превращения сульфата меди(II) ($\text{CuSO}_4$) в нитрат меди(II) ($\text{Cu(NO}_3)_2$) необходима реакция ионного обмена. Для успешного протекания такой реакции должен образовываться осадок, газ или вода. В данном случае, нам необходим нитрат, который образует нерастворимый сульфат. Нитрат бария ($\text{Ba(NO}_3)_2$) подходит, так как сульфат бария ($\text{BaSO}_4$) является нерастворимым соединением и выпадает в осадок.

Уравнение реакции: $\text{CuSO}_4 + \text{Ba(NO}_3)_2 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + \text{BaSO}_4\downarrow$

Следовательно, третьим необходимым реагентом является $\text{Ba(NO}_3)_2$.

Таким образом, требуемая последовательность реагентов для осуществления всех превращений: $\text{O}_2$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{Ba(NO}_3)_2$.

Рассмотрим предложенные варианты:

а) $\text{O}_2$, $\text{HNO}_3$, $\text{H}_2\text{SO}_4$;

Первый реагент $\text{O}_2$ подходит для превращения $\text{Cu} \rightarrow \text{CuO}$. Однако $\text{HNO}_3$ (азотная кислота) при реакции с $\text{CuO}$ образует $\text{Cu(NO}_3)_2$, а не $\text{CuSO}_4$. Также $\text{H}_2\text{SO}_4$ не подходит для третьего превращения $\text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2$. Данный вариант не подходит.

б) $\text{O}_2$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{Ba(NO}_3)_2$;

Эта последовательность реагентов в точности соответствует тем, что были определены для каждой стадии превращения: $\text{O}_2$ для $\text{Cu} \rightarrow \text{CuO}$, $\text{H}_2\text{SO}_4$ для $\text{CuO} \rightarrow \text{CuSO}_4$, и $\text{Ba(NO}_3)_2$ для $\text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2$. Данный вариант подходит.

в) $\text{Cl}_2$, $\text{O}_2$, $\text{HNO}_3$;

Первый реагент $\text{Cl}_2$ (хлор) при реакции с медью образует хлорид меди(II) ($\text{CuCl}_2$), а не оксид меди(II) ($\text{CuO}$). Поэтому данный вариант не подходит.

г) $\text{O}_2$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{HNO}_3$;

Первые два реагента $\text{O}_2$ и $\text{H}_2\text{SO}_4$ подходят для первых двух превращений ($\text{Cu} \rightarrow \text{CuO}$ и $\text{CuO} \rightarrow \text{CuSO}_4$). Однако, $\text{HNO}_3$ (азотная кислота) при добавлении к раствору $\text{CuSO}_4$ не вызывает реакцию ионного обмена с образованием $\text{Cu(NO}_3)_2}$, так как нет движущей силы (например, образования осадка). Данный вариант не подходит.

Таким образом, единственно верным является вариант б).

Ответ: б)