Медь плюс серная кислота разбавленная уравнение реакции

Медь. Химия меди и ее соединений

Положение в периодической системе химических элементов

Медь расположена в 11 группе (или в побочной подгруппе II группы в короткопериодной ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение меди

Электронная конфигурация меди в основном состоянии :

+29Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 1s 2s 2p

3s 3p 4s 3d

У атома меди уже в основном энергетическом состоянии происходит провал (проскок) электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень.

Физические свойства

Медь – твердый металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Медь относительно легко поддается механической обработке. В природе встречается в том числе в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства.

Изображение с портала zen.yandex.com/media/id/5d426107ae56cc00ad977411/uralskaia-boginia-liubvi-5d6bcceda660d700b075a12d

Температура плавления 1083,4 о С, температура кипения 2567 о С, плотность меди 8,92 г/см 3 .

Медь — ценный металл в сфере вторичной переработки. Сдав лом меди в пункт приема, Вы можете получить хорошее денежное вознаграждение. Подробнее про прием лома меди.

Нахождение в природе

Медь встречается в земной коре (0,0047-0,0055 масс.%), в речной и морской воде. В природе медь встречается как в соединениях, так и в самородном виде. В промышленности используют халькопирит CuFeS₂, также известный как медный колчедан, халькозин Cu₂S и борнит Cu₅FeS₄. Также распространены и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu₂O, азурит Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, малахит Cu₂ (OH) 2 CO 3 . Иногда медь встречается в самородном виде, масса которых может достигать 400 тонн .

Способы получения меди

Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — электролиз, пирометаллургический и гидрометаллургический.

• Гидрометаллургический метод: р астворение медных минералов в разбавленных растворах серной кислоты, с последующим вытеснением металлическим железом.

Например , вытеснение меди из сульфата железом:

CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄

• Пирометаллургический метод : получение меди из сульфидных руд. Это сложный процесс, который включает большое количество реакций. Основные стадии процесса:

1) Обжиг сульфидов:

2CuS + 3O₂ = 2CuO + 2SO₂

2) восстановление меди из оксида, например, водородом:

CuO + H₂ = Cu + H₂O

• Электролиз растворов солей меди:

Качественные реакции на ионы меди (II)

Качественная реакция на ионы меди +2 – взаимодействие солей меди (II) с щелочами . При этом образуется голубой осадок гидроксида меди(II).

Например , сульфат меди (II) взаимодействует с гидроксидом натрия:

Соли меди (II) окрашивают пламя в зеленый цвет.

Химические свойства меди

В соединениях медь может проявлять степени окисления +1 и +2.

1. Медь — химически малоактивный металл. При нагревании медь может реагировать с некоторыми неметаллами: кислородом, серой, галогенами.

1.1. При нагревании медь реагирует с достаточно сильными окислителями , например , с кислородом , образуя CuО, Cu₂О в зависимости от условий:

2Cu + О₂ → 2CuО

1.2. Медь реагирует с серой с образованием сульфида меди (II):

Cu + S → CuS

1.3. Медь взаимодействует с галогенами . При этом образуются галогениды меди (II):

Но, обратите внимание:

2Cu + I₂ = 2CuI

1.4. С азотом, углеродом и кремнием медь не реагирует:

Cu + N₂ ≠

Cu + C ≠

Cu + Si ≠

1.5. Медь не взаимодействует с водородом.

1.6. Медь взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

2Cu + O₂ → 2CuO

2. Медь взаимодействует и со сложными веществами:

2.1. Медь в сухом воздухе и при комнатной температуре не окисляется, но во влажном воздухе, в присутствии оксида углерода (IV) покрывается зеленым налетом карбоната гидроксомеди (II):

2.2. В ряду напряжений медь находится правее водорода и поэтому не может вытеснить водород из растворов минеральных кислот (разбавленной серной кислоты и др.).

Например , медь не реагирует с разбавленной серной кислотой :

2.3. При этом медь реагирует при нагревании с концентрированной серной кислотой . При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат меди (II) и вода:

2.4. Медь реагирует даже при обычных условиях с азотной кислотой .

С концентрированной азотной кислотой:

С разбавленной азотной кислотой:

Реакция меди с азотной кислотой

2.5. Растворы щелочей на медь практически не действуют.

2.6. Медь вытесняет металлы, стоящие правее в ряду напряжений, из растворов их солей .

Например , медь реагирует с нитратом ртути (II) с образованием нитрата меди (II) и ртути:

Hg(NO 3 ) 2 + Cu = Cu(NO 3 ) 2 + Hg

2.7. Медь окисляется оксидом азота (IV) и солями железа (III)

2Cu + NO₂ = Cu₂O + NO

Оксид меди (II)

Оксид меди (II) CuO – твердое кристаллическое вещество черного цвета.

Способы получения оксида меди (II)

Оксид меди (II) можно получить различными методами :

1. Термическим разложением гидроксида меди (II) при 200°С :

2. В лаборатории оксид меди (II) получают окислением меди при нагревании на воздухе при 400–500°С:

2Cu + O₂ 2CuO

3. В лаборатории оксид меди (II) также получают прокаливанием солей (CuOH)₂CO₃, Cu(NO₃)₂:

Химические свойства оксида меди (II)

Оксид меди (II) – основный оксид (при этом у него есть слабо выраженные амфотерные свойства) . При этом он является довольно сильным окислителем.

1. При взаимодействии оксида меди (II) с сильными и растворимыми кислотами образуются соли.

Например , оксид меди (II) взаимодействует с соляной кислотой:

СuO + 2HBr = CuBr₂ + H₂O

CuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O

2. Оксид меди (II) вступает в реакцию с кислотными оксидами.

Например , оксид меди (II) взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата меди (II):

3. Оксид меди (II) не взаимодействует с водой.

4. В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (II) проявляют окислительные свойства:

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак :

3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Оксид меди (II) можно восстановить углеродом, водородом или угарным газом при нагревании:

СuO + C → Cu + CO

Более активные металлы вытесняют медь из оксида.

Например , алюминий восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2Al = 3Cu + Al₂O₃

Оксид меди (I)

Оксид меди (I) Cu₂O – твердое кристаллическое вещество коричнево-красного цвета.

Способы получения оксида меди (I)

В лаборатории оксид меди (I) получают восстановлением свежеосажденного гидроксида меди (II), например, альдегидами или глюкозой:

Химические свойства оксида меди (I)

1. Оксид меди (I) обладает основными свойствами.

При действии на оксид меди (I) галогеноводородных кислот получают галогениды меди (I) и воду:

Например , соляная кислота с оксидом меди (I) образует хлорид меди (I):

Cu₂O + 2HCl = 2CuCl↓ + H₂O

2. При растворении Cu₂O в концентрированной серной, азотной кислотах образуются только соли меди (II):

3. Устойчивыми соединениями меди (I) являются нерастворимые соединения (CuCl, Cu₂S) или комплексные соединения [Cu(NH₃)₂] + . Последние получают растворением в концентрированном растворе аммиака оксида меди (I), хлорида меди (I):

Аммиачные растворы солей меди (I) взаимодействуют с ацетиленом :

СH ≡ CH + 2[Cu(NH₃)₂]Cl → СuC ≡ CCu + 2NH₄Cl

4. В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (I) проявляют окислительно-восстановительную двойственность:

Например , при взаимодействии с угарным газом, более активными металлами или водородом оксид меди (II) проявляет свойства окислителя :

Cu₂O + CO = 2Cu + CO₂

А под действием окислителей, например, кислорода — свойства восстановителя :

Гидроксид меди (II)

Способы получения гидроксида меди (II)

1. Гидроксид меди (II) можно получить действием раствора щелочи на соли меди (II).

Например , хлорид меди (II) реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием гидроксида меди (II) и хлорида натрия:

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + 2NaCl

Химические свойства

Гидроксид меди (II) Сu(OН)₂ проявляет слабо выраженные амфотерные свойства (с преобладанием основных ).

1. Взаимодействует с кислотами .

Например , взаимодействует с бромоводородной кислотой с образованием бромида меди (II) и воды:

2. Гидроксид меди (II) легко взаимодействует с раствором аммиака , образуя сине-фиолетовое комплексное соединение:

3. При взаимодействии гидроксида меди (II) с концентрированными (более 40%) растворами щелочей образуется комплексное соединение:

Но этой реакции в ЕГЭ по химии пока нет!

4. При нагревании гидроксид меди (II) разлагается :

Соли меди

Соли меди (I)

В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (I) проявляют окислительно-восстановительную двойственность . Как восстановители они реагируют с окислителями.

Например , хлорид меди (I) окисляется концентрированной азотной кислотой :

Также хлорид меди (I) реагирует с хлором :

2CuCl + Cl₂ = 2CuCl₂

Хлорид меди (I) окисляется кислородом в присутствии соляной кислоты:

4CuCl + O₂ + 4HCl = 4CuCl₂ + 2H₂O

Прочие галогениды меди (I) также легко окисляются другими сильными окислителями:

Иодид меди (I) реагирует с концентрированной серной кислотой :

Сульфид меди (I) реагирует с азотной кислотой. При этом образуются различные продукты окисления серы на холоде и при нагревании:

Для соединений меди (I) возможна реакция диспропорционирования :

2CuCl = Cu + CuCl₂

Комплексные соединения типа [Cu(NH₃)₂] + получают растворением в концентрированном растворе аммиака :

Соли меди (II)

В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (II) проявляют окислительные свойства.

Например , соли меди (II) окисляют иодиды и сульфиты :

2CuCl₂ + 4KI = 2CuI + I₂ + 4KCl

Бромиды и иодиды меди (II) можно окислить перманганатом калия :

Соли меди (II) также окисляют сульфиты :

Более активные металлы вытесняют медь из солей.

Например , сульфат меди (II) реагирует с железом :

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

Сульфид меди (II) можно окислить концентрированной азотной кислотой . При нагревании возможно образование сульфата меди (II):

Еще одна форма этой реакции:

CuS + 10HNO 3( конц .) = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 + 8NO 2 ↑ + 4H 2 O

При горении сульфида меди (II) образуется оксид меди (II) и диоксид серы:

2CuS + 3O₂ 2CuO + 2SO₂↑

Соли меди (II) вступают в обменные реакции, как и все соли.

Например , растворимые соли меди (II) реагируют с сульфидами:

CuBr₂ + Na₂S = CuS↓ + 2NaBr

При взаимодействии солей меди (II) с щелочами образуется голубой осадок гидроксида меди (II):

CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Электролиз раствора нитрата меди (II):

Некоторые соли меди при нагревании разлагаются , например , нитрат меди (II):

Основный карбонат меди разлагается на оксид меди (II), углекислый газ и воду:

При взаимодействии солей меди (II) с избытком аммиака образуются аммиачные комплексы:

При смешивании растворов солей меди (II) и карбонатов происходит гидролиз и по катиону слабого основания, и по аниону слабой кислоты:

Медь и соединения меди

1) Через раствор хлорида меди (II) с помощью графитовых электродов пропускали постоянный электрический ток. Выделившийся на катоде продукт электролиза растворили в концентрированной азотной кислоте. Образовавшийся при этом газ собрали и пропустили через раствор гидроксида натрия. Выделившийся на аноде газообразный продукт электролиза пропустили через горячий раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

2) Вещество, полученное на катоде при электролизе расплава хлорида меди (II), реагирует с серой. Полученный продукт обработали концентрированной азотной кислотой, и выделившийся газ пропустили через раствор гидроксида бария. Напишите уравнения описанных реакций.

3) Неизвестная соль бесцветна и окрашивает пламя в желтый цвет. При легком нагревании этой соли с концентрированной серной кислотой отгоняется жидкость, в которой растворяется медь; последнее превращение сопровождается выделением бурого газа и образованием соли меди. При термическом распаде обеих солей одним из продуктов разложения является кислород. Напишите уравнения описанных реакций.

4) При взаимодействии раствора соли А со щелочью было получено студенистое нерастворимое в воде вещество голубого цвета, которое растворили в бесцветной жидкости Б с образованием раствора синего цвета. Твердый продукт, оставшийся после осторожного выпаривания раствора, прокалили; при этом выделились два газа, один из которых бурого цвета, а второй входит в состав атмосферного воздуха, и осталось твердое вещество черного цвета, которое растворяется в жидкости Б с образованием вещества А. Напишите уравнения описанных реакций.

5) Медную стружку растворили в разбавленной азотной кислоте, и раствор нейтрализовали едким кали. Выделившееся вещество голубого цвета отделили, прокалили (цвет вещества изменился на черный), смешали с коксом и повторно прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

6) В раствор нитрата ртути (II) добавили медную стружку. После окончания реакции раствор профильтровали, и фильтрат по каплям прибавляли к раствору, содержащему едкий натр и гидроксид аммония. При этом наблюдали кратковременное образование осадка, который растворился с образованием раствора ярко-синего цвета. При добавлении в полученный раствор избытка раствора серной кислоты происходило изменение цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

7) Оксид меди (I) обработали концентрированной азотной кислотой, раствор осторожно выпарили и твердый остаток прокалили. Газообразные продукты реакции пропустили через большое количество воды и в образовавшийся раствор добавили магниевую стружку, в результате выделился газ, используемый в медицине. Напишите уравнения описанных реакций.

8) Твердое вещество, образующееся при нагревании малахита, нагрели в атмосфере водорода. Продукт реакции обработали концентрированной серной кислотой, внесли в раствор хлорида натрия, содержащий медные опилки, в результате образовался осадок. Напишите уравнения описанных реакций.

9) Соль, полученную при растворении меди в разбавленной азотной кислоте, подвергли электролизу, используя графитовые электроды. Вещество, выделившееся на аноде, ввели во взаимодействие с натрием, а полученный продукт реакции поместили в сосуд с углекислым газом. Напишите уравнения описанных реакций.

10) Твердый продукт термического разложения малахита растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте. Раствор осторожно выпарили, и твердый остаток прокалили, получив вещество черного цвета, которое нагрели в избытке аммиака (газ). Напишите уравнения описанных реакций.

11) К порошкообразному веществу черного цвета добавили раствор разбавленной серной кислоты и нагрели. В полученный раствор голубого цвета приливали раствор едкого натра до прекращения выделения осадка. Осадок отфильтровали и нагрели. Продукт реакции нагревали в атмосфере водорода, в результате чего получилось вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

12) Неизвестное вещество красного цвета нагрели в хлоре, и продукт реакции растворили в воде. В полученный раствор добавили щелочь, выпавший осадок голубого цвета отфильтровали и прокалили. При нагревании продукта прокаливании, который имеет черный цвет, с коксом было получено исходное вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

13) Раствор, полученный при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой, выпарили и осадок прокалили. Газообразные продукты полностью поглощены водой, а над твердым остатком пропустили водород. Напишите уравнения описанных реакций.

14) Черный порошок, который образовался при сжигании металла красного цвета в избытке воздуха, растворили в 10%-серной кислоте. В полученный раствор добавили щелочь, и выпавший осадок голубого цвета отделили и растворили в избытке раствора аммиака. Напишите уравнения описанных реакций.

15) Вещество черного цвета получили, прокаливая осадок, который образуется при взаимодействии гидроксида натрия и сульфата меди (II). При нагревании этого вещества с углем получают металл красного цвета, который растворяется в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.

16) Металлическую медь обработали при нагревании йодом. Полученный продукт растворили в концентрированной серной кислоте при нагревании. Образовавшийся раствор обработали раствором гидроксидом калия. Выпавший осадок прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

17) К раствору хлорида меди (II) добавили избыток раствора соды. Выпавший осадок прокалили, а полученный продукт нагрели в атмосфере водорода. Полученный порошок растворили в разбавленной азотной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.

18) Медь растворили в разбавленной азотной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, наблюдая сначала образование осадка, а затем – его полное растворение с образованием темно-синего раствора. Полученный раствор обработали серной кислотой до появления характерной голубой окраски солей меди. Напишите уравнения описанных реакций.

19) Медь растворили в концентрированной азотной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, наблюдая сначала образование осадка, а затем – его полное растворение с образованием темно-синего раствора. Полученный раствор обработали избытком соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

20) Газ, полученный при взаимодействии железных опилок с раствором соляной кислоты, пропустили над нагретым оксидом меди (II) до полного восстановления металла. полученный металл растворили в концентрированной азотной кислоте. Образовавшийся раствор подвергли электролизу с инертными электродами. Напишите уравнения описанных реакций.

21) Йод поместили в пробирку с концентрированной горячей азотной кислотой. Выделившийся газ пропустили через воду в присутствии кислорода. В полученный раствор добавили гидроксид меди (II). Образовавшийся раствор выпарили и сухой твердый остаток прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

22) Оранжевый оксид меди поместили в концентрированную серную кислоту и нагрели. К полученному голубому раствору прилили избыток раствора гидроксида калия. выпавший синий осадок отфильтровали, просушили и прокалили. Полученное при этом твердое черное вещество в стеклянную трубку, нагрели и пропустили над ним аммиак. Напишите уравнения описанных реакций.

23) Оксид меди (II) обработали раствором серной кислоты. При электролизе образующегося раствора на инертном аноде выделяется газ. Газ смешали с оксидом азота (IV) и поглотили с водой. К разбавленному раствору полученной кислоты добавили магний, в результате чего в растворе образовалось две соли, а выделение газообразного продукта не происходило. Напишите уравнения описанных реакций.

24) Оксид меди (II) нагрели в токе угарного газа. Полученное вещество сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции растворили в в воде. Полученный раствор разделили на две части. К одной части добавили раствор иодида калия, ко второй – раствор нитрата серебра. И в том, и в другом случае наблюдали образование осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

25) Нитрат меди (II) прокалили, образовавшееся твердое вещество растворили в разбавленной серной кислоте. Раствор полученной соли подвергли электролизу. Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекает с выделением бурого газа. Напишите уравнения описанных реакций.

26) Щавелевую кислоту нагрели с небольшим количеством концентрированной серной кислоты. Выделившийся газ пропустили через раствор гидроксида кальция. В котором выпал осадок. Часть газа не поглотилась, его пропустили над твердым веществом черного цвета, полученным при прокаливании нитрата меди (II). В результате образовалось твердое вещество темно-красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

27) Концентрированная серная кислота прореагировала с медью. Выделившийся при газ полностью поглотили избытком раствора гидроксида калия. Продукт окисления меди смешали с расчетным количеством гидроксида натрия до прекращения выпадения осадка. Последний растворили в избытке соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

Характеристиеа свойств меди и её соединений

Задача 984.
Написать уравнения реакций взаимодействия меди с разбавленной (1 : 2) и концентрированной азотной кислотой. Почему медь не растворяется в соляной кислоте?
Решение:

Медь не растворяется в соляной кислоте, потому что она в ряду напряжений стоит правее водорода и поэтому не вытесняет водород из кислоты. Однако в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в разбавленной соляной и серной кислоте с образованием соответствующей соли:

Задача 985.
Как взаимодействуют соли меди с растворами щелочей и гидроксида аммония?
Решение:
а) Соли меди (II) с растворами щелочей образуют гидроксид меди (II) и соответствующую соль:

Уже при слабом нагревании даже под водой гидроксид меди (II) разлагается, превращаясь в чёрный оксид меди(II):

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

б) Характерной особенностью солей меди (II) является то, что при их взаимодействии с гидроксидом аммония осадка Cu(OH)₂ не образуется. Если к раствору сульфата меди (II) приливать раствор аммиака, то сначала выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивно синий цвет обусловленный комплексным ионом [Cu(NH₃)₄] 2+ . При испарении воды ионы [Cu(NH₃)₄] 2+ связываются ионами кислотного остатка SO₄ 2- и из раствора выделяется тёмно-синие кристаллы, состав которых можно выразить формулой [Cu(NH₃)₄]SO₄ . H₂O. Таким образом, при взаимодействии CuSO₄ с NH₄OH происходит реакция:

или в ионно-молекулярной форме:

Задача 986.
Какие процессы происходят при электролизе растворов сульфата меди: а) с медными; б) с платиновыми электродами?
Решение:
а) Электролиз раствора сульфата меди с медными электродами. Стандартный электродный потенциал системы:
Сu 2+ +2 = Cu 0 (+0,337

значительно выше, чем потенциал водородного электрода в кислой среде (0,000 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди, сопровождающееся отложением чистой меди на медном катоде:

Сu 2+ + 2 = Cu 0

Так как значения стандартных электродных потенциалов окисления воды и окисления SO₄ 2- значительно выше, чем потенциал окисления меди, то на аноде будет протекать процесс окисления меди:

Сu 0 — 2 = Cu 2+

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на медных электродах происходит растворение медного анода и отложение чистой меди на медном катоде. Данный процесс можно применить для очистки меди от примесей (электрохимическое рафинирование).

б) При электролизе раствора CuSO₄ с платиновыми электродами. Медь в ряду напряжений расположена после водорода; поэтому у катода будет происходить разряд ионов Cu 2+ и выделение металлической меди:

Сu 2+ + 2 = Cu 0

На аноде будет разряжаться вода, потому что стандартный электродный потенциал электрохимического окисления воды (1,228 В), значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему

SO₄ 2- = S₂O₈ 2- +2 .

Ионы SO₄ 2- , движущиеся при этом электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве и вместе с ионами Н + образуют систему, состоящую из серной кислоты.

У анода: 2Н₂О + 4 = О₂ + 4Н +

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на платиновых электродах на катоде будет выделяться металлическая медь, а на аноде – газообразный кислород и в анодном пространстве будет накапливаться серная кислота.

Медь плюс серная кислота разбавленная уравнение реакции

Главная
• Список секций
• Химия
• МЕДЬ И ЕЕ ТАЙНА (ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ С МЕДЬЮ)

МЕДЬ И ЕЕ ТАЙНА (ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ С МЕДЬЮ)

Но после прекращения нагревания в пробирке отчетливо наблюдается образование осадка черного цвета, хотя ни один из продуктов, представленных в уравнении, не имеет черную окраску. После оседания частичек твердой фазы раствор остался бесцветным, не приобрел голубую окраску, характерную для гидратированных ионов меди Cu 2+.

В результате сопоставления видимых результатов химической реакции не согласующихся с уравнением, представленными в учебнике, возникло противоречие

Цель: доказать опытным путем качественный состав продуктов реакции концентрированной серной кислоты с медью и разрешить возникшее противоречие.

Качественные реакции, подтверждающие его состав

Вывод: Выделяется оксид серы (IV)

Вывод: При добавлении воды появляется голубая окраска, характерная для гидратированных ионов меди(II), с солями бария выпадает осадок белого цвета

Осадок CuO или Cu₂O

Вывод: Осадок должен был раствориться в кислоте, с образованием соли и воды, но он не растворился в 1 опыте.

Вывод: Осадок растворился с выделением бурого газа, раствор стал голубым

Таким образом, мы доказали, что протекают по меньшей мере две реакции: основная (1) и побочные (2,3), в ходе которых образуется сульфид меди (II) или (I) , сведения о параллельных реакциях практически отсутствуют в учебниках и большинстве пособий.

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂ (1)

4 Cu + 4 H₂SO₄ = 3 CuSO₄ + 4 H₂O + CuS (2)

5 Cu + 4 H₂SO₄ = 3 CuSO₄ + 4 H₂O + Cu₂S(3)

1. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ.- М.: Химия, 2000.-С.286

2. О.С.Габриелян. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений- Москва: Дрофа, 2010.- С. 138

3. Реми Г. Курс неорганической химии. Т.2. –М,: Мир, 1966. – С.400

ВВЕДЕНИЕ

не нуждается в эксперименте

в такой степени, как химия.

Каждую секунду в окружающем нас мире происходит неисчислимое множество химических реакции, одни из которых с предсказуемым результатом, другие нет.

При изучении темы «Серная кислота и ее свойства» мы наблюдали демонстрационный опыт взаимодействия концентрированной серной кислоты с пассивными металлами – медью. В процессе нагревания реакционной смеси происходило выделение газообразного продукта и растворение металла меди. Данный процесс [1], [2], [3] отражает химическое уравнение:

Но после прекращения нагревания в пробирке отчетливо наблюдается образование осадка черного цвета, хотя ни один из продуктов, представленных в уравнении, не имеет черную окраску. После оседания частичек твердой фазы раствор остался бесцветным; не приобрел голубую окраску, характерную для гидратированных ионов меди Cu 2+.

В результате сопоставления видимых результатов химической реакции не согласующихся с уравнением, представленным в учебнике, возникли противоречия:

1. Почему полученная соль сульфат меди (II) не имеет голубой окраски?

2. Какой осадок выделяется при данной реакции?

Мы обратились к интернет ресурсам [1] и учебным пособиям [2], [3], [4], [5], [6], в которых рассматриваются свойства концентрированной серной кислоты; в большинстве случаев продуктами взаимодействия являются соль, газ и вода, согласно уравнению, представленному выше, но в пособии [4] рассматривается три различных варианта взаимодействия меди с серной кислотой, с учетом температуры кислоты:

А в [5] обращается внимание на возможность многостадийности взаимодействия меди с горячей концентрированной серной кислотой и образование оксида меди (II) на первом этапе:

В пособии по неорганической химии [2] , рассматривается данный процесс, с возможностью образования в продуктах реакции анилита Cu_7S4

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Цель: доказать опытным путем качественный состав продуктов реакции концентрированной серной кислоты с медью и разрешить возникшее противоречие между видимыми результатами опыта и описанным уравнением данной реакции.

Задачи:

Проанализировать и подобрать методику по определению качественного состава основных продуктов химической реакции

Составить алгоритм проведения качественных реакций, подтверждающий состав продуктов реакции

Провести химический анализ

Сделать выводы, подтверждающие или опровергающие предположения.

Методы:

исследовательский метод, позволяющий прогнозировать результат, составлять алгоритм научного исследования и сформировать опыт выполнения исследования.

метод химического эксперимента, в ходе которого совершенствуется техника проведения эксперимента, поиск различных способов выполнения эксперимента, сравнение и сопоставление результатов.

Помещаем в пробирку медную проволоку, с которой удалена изоляция, затем приливаем концентрированную серную кислоту. Замечаем, что без нагревания никаких изменений не наблюдается. При нагревании отчетливо видно, как начинается выделяться газ и образуется осадок черного цвета. Выделяющийся газ имеет резкий запах. Попытка поджечь его у отверстия газоотводной трубки не приводит к успеху. Происходящий процесс описывается уравнением:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂

Гипотеза: выделяется оксид серы (IV) (сернистый газ) — негорючий бесцветный газ с резким запахом. Для доказательства используем реакцию с сильным окислителем – перманганатом калия.

Газоотводную трубку опускаем в стаканчик с раствором перманганата калия (подкисленный), наблюдаем, что окраска раствора исчезла, раствор стал бесцветным. Продолжим пропускание выделяющегося газа через раствор KMnO₄ (нейтральный и щелочной раствор), наблюдаем, что в стаканчике с нейтральной средой раствор окрасился в бурый цвет, т.к. выпал осадок MnO₂ а в стаканчике с щелочной средой раствор окрасился в зеленый цвет, т.к. образовались манганат – ионы MnO₄ 2- . К отверстию газоотводной трубки поднесем влажную синюю лакмусовую бумажку, она окрасилась в розовый цвет.

Вывод: химические свойства исследуемого вещества свидетельствуют о том, что выделяется сернистый газ.

Гипотеза: В процессе реакции выделяется сульфат меди (II), но его водный раствор должен быть голубого цвета; возможно воду поглощает концентрированная серная кислота.

Для проверки выдвинутого предположения помещаем в пробирку тонко измельченный медный купорос CuSO₄*5H₂O голубого цвета, приливаем концентрированную серную кислоту и осторожно перемешиваем стеклянной палочкой. Через некоторое время раствор становится бесцветным, голубая окраска осадка исчезает.

Вывод: Воду прочно связывает концентрированная серная кислота.

Гипотеза: Осадок черного цвета может быть оксидом меди (II).

Это вещество нам известно, мы его получали разложением малахита в 8 и 9 классе, растворяя в разбавленной серной кислоте, получали кристаллы медного купороса.

Для проверки выдвинутого предположения в пробирку наливаем 1-2 мл концентрированной серной кислоты и добавляем очень небольшими порциями тонкий порошок оксида меди (II) черного цвета так, чтобы частички твердой фазы находились во взвешенном состоянии. При нагревании заметно, как CuO растворяется, черный цвет исчезает. Постепенно из раствора выделяются кристаллики светло-серого цвета. Берем пробирку, в которой шло взаимодействие серной кислоты с оксидом меди (II), чтобы отделить осадок от раствора. Для этого сливаем избыток серной кислоты, как можно полнее. К осадку прибавляем несколько капель воды и наблюдаем появление голубой окраски.

Вывод: полученный в ходе реакции осадок должен был раствориться при нагревании в избытке концентрированной кислоты. Значит, данный осадок не является оксидом меди (II), а другое вещество.

Гипотеза: Вещество черного цвета содержит медь и, возможно, серу, как вариант сульфид меди (II) CuS.

Осадок, полученный в опыте 1, фильтруем, тщательно промываем водой до полного отсутствия сульфат – ионов. Пробуем растворить его в соляной и азотной кислотах. Наблюдаем, что осадок растворяется только при нагревании в концентрированной азотной кислоте, при этом раствор приобретает синюю окраску, характерную для гидратированных ионов меди. При разбавлении синяя окраска переходит в голубую. В процессе реакций выделяется бурый газ – оксид азота (IV), следовательно, в состав исследуемых веществ входит восстановитель, в роли которого могут выступать ионы S 2- и Cu 2+

CuS + 8HNO₃ (конц.) = CuSO₄ + 8 NO₂ + 4H₂O Вывод: Чтобы окончательно подтвердить гипотезу о том, что при взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой образуется сульфид меди (II), мы исследовали продукт окисления осадка. Если осадок представляет собой сульфид меди (II), то при его окислении азотной кислотой в полученном растворе должен обнаружиться сульфат – ион. При добавлении в исследуемую смесь раствора хлорида бария наблюдается выпадение осадка белого цвета, который не растворяется при подкислении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, мы доказали, что при взаимодействии концентрированной серной кислоты с медью протекают по меньшей мере две реакции: основная (1), в результате которой образуются как в большинстве реакций, связанных с концентрированными кислотами – соль, сульфат меди (II), газ – оксид серы (IV) и вода; и побочная (2), входе которой образуется сульфид меди (II), соль и вода. Сведения о параллельной реакции практически отсутствуют в учебниках и большинстве пособий.

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂ (1)

4 Cu + 4 H₂SO₄ = 3 CuSO₄ + 4 H₂O + CuS (2)

5 Cu + 4 H₂SO₄ = 3 CuSO₄ + 4 H₂O + Cu₂S (3)

Полученное вещество, сульфид меди, можно использовать на уроках химии для реакций, проводимых при изучении темы: «Сульфиды»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. . Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. –М.: издательство Экзамен; 2010.-С.374

3 Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ.- М.: Химия, 2000.-С.286

4. О.С.Габриелян. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений- Москва: Дрофа, 2010

5.- С. 138Реми Г. Курс неорганической химии. Т.2. –М,: Мир, 1966. – С.

6. 400Химия . Пособие-репетитор для поступающих в вузы. Под ред. Егорова А.С. 5-е изд. — Ростов н/Д.: 2003. — 768с.