Уравнение реакции оксид меди с водой уравнение

Оксид меди (II)

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 2, химическая формула и свойства

Оксиды — широко распространённый в природе тип соединений, который можно наблюдать даже в повседневной жизни, в быту. Примером могут служить песок, вода, ржавчина, известь, углекислый газ, ряд природных красителей. Руда многих ценных металлов по своей природе является оксидом, вследствие чего представляет большой интерес для научных и производственных исследований.

Соединение химических элементов с кислородом называют оксидами. Как правило, образуются они при накаливании каких-либо веществ на воздухе. Различают кислотные и основные оксиды. Металлы образуют основные оксиды, в то время как неметаллы — кислотные. За исключением оксидов хрома и марганца, которые также являются кислотными. В данной статье рассматривается представитель основных оксидов — CuO (II).

CuO (II)

Медь, нагреваясь на воздухе при температуре 400–500 °C, постепенно покрывается налётом чёрного цвета, который химики называют оксид двухвалентной меди, или CuO(II). Описанное явление представлено в следующем уравнении:

2 Cu + О 2 → 2 CuO

Термин «двухвалентный» указывает на способность атома вступать в реакцию взаимодействия с другими элементами посредством двух химических связей.

Интересный факт! Медь, находясь в различных соединениях, может быть с разной валентностью и другим цветом. Например: оксиды меди имеют ярко-красную (Cu2O) и коричнево-чёрную (CuO) окраску. А гидроксиды меди приобретают жёлтый (CuOH) и синий (Cu(OH)2) цвета. Классический пример явления, когда количество переходит в качество.

Cu2O ещё иногда называют закись, оксид меди (I), а CuO — окись, оксид меди (II). Существует также оксид меди (III) — Cu2O3.

В геологии оксид двухвалентной (или бивалентной) меди принято называть тенорит, другое его название — мелаконит. Название тенорит произошло от фамилии выдающегося итальянского профессора ботаники Michele Tenore, (1780—1861). Мелаконит считается синонимом названия тенорит и переводится на русский язык, как медная чернь либо чёрная медная руда. В том или ином случае речь идёт о кристаллическом минерале коричнево-чёрного цвета, разлагающемся при прокаливании и плавящемся только при избыточном давлении кислорода, в воде нерастворимом, и не реагирующем с ней.

Акцентируем основные параметры названного минерала.

Химическая формула: CuO

Молекула его состоит из атома Cu с молекулярной массой 64 а. е. м. и атома O, молекулярная масса 16 а. е. м., где а. е. м. — атомная единица массы, она же дальтон, 1 а. е. м. = 1,660 540 2(10) × 10 −27 кг = 1,660 540 2(10) × 10 –24 г. Соответственно молекулярная масса соединения равняется: 64 + 16 = 80 а. е. м.

Кристаллическая решётка: моноклинная сингония. Что обозначает такой тип осей симметрии кристалла, когда две оси пересекаются под косым углом и имеют различную длину, а третья ось расположена по отношению к ним под углом 90°.

Плотность – 6,51 г/см 3 . Для сопоставления, плотность чистого золота равна 19,32 г/см³, а плотность поваренной соли составляет 2,16 г /см 3 .

Плавится при температуре 1447 °C, под давлением кислорода.

Разлагается при накаливании до 1100 °C и преобразуется в оксид меди (I):

4CuO = 2Cu2O + O 2.

С водой не реагирует и не растворяется в ней.

Зато вступает в реакцию с водным раствором аммиака, с образованием гидроксида тетраамминмеди (II): CuO + 4NH3 + H2O = [Cu (NH3)4](OH) 2.

В кислотной среде образует сульфат и воду: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

Реагируя со щёлочью, создаёт купрат: CuO + 2 NaOH → Na2CuO2 + H2O.

Реакция CuO NaOH

Образуется:

• путём прокаливания гидроксида меди (II) при температуре 200 °C: Cu(OH)2 = CuO + H2O;
• при окислении металлической меди на воздухе при температуре 400–500 °C: 2Cu + O2 = 2CuO;
• при высокотемпературной обработке малахита: (CuOH)₂CO₃ —> 2CuO + CO₂ + H₂O.

Восстанавливается до металлической меди —

• в реакции с водородом: CuO + H2 = Cu + H2O;
• с угарным газом (монооксид углерода): CuO + CO = Cu + CO2;
• с активным металлом: CuO + Mg = Cu + MgO.

Токсичен. По степени неблагоприятного воздействия на человеческий организм причисляется к веществам второго класса опасности. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, кожных покровов, дыхательных путей и желудочно-кишечной системы. При взаимодействии с ним обязательно использование таких средств защиты, как резиновые перчатки, респираторы, защитные очки, спецодежду.

Вещество взрывоопасно и легко воспламеняется.

Применяется в промышленности, как минеральная составляющая комбикормов, в пиротехнике, при получении катализаторов химических реакций, как красящий пигмент для стекла, эмалей, керамики.

Окислительные свойства оксида меди (II) наиболее часто применяются в лабораторных исследованиях, когда необходим элементарный анализ, связанный с изучением органических материалов на предмет наличия в них водорода и углерода.

Немаловажно, что CuO (II) достаточно широко распространён в природе, как минерал тенерит, другими словами — это природное соединение руды, из которого можно получить медь.

Латинское наименование Cuprum и соответствующий ему символ Cu происходит от названия острова Кипр. Именно оттуда, через Средиземное море вывозили этот ценный металл древние римляне и греки.

Медь входит в число семи наиболее распространённых в мире металлов и состоит на службе у человека с древних времён. Однако в первозданном, металлическом состоянии встречается довольно редко. Это мягкий, легко поддающийся обработке металл, отличающийся высокой плотностью, очень качественный проводник тока и тепла. По электрической проводимости уступает только серебру, в то время как является более дешёвым материалом. Широко используется в виде проволоки и тонкого листового проката.

Химические соединения меди отличаются повышенной биологической активностью. В животных и растительных организмах они участвуют в процессах синтеза хлорофилла, поэтому считаются очень ценным компонентом в составе минеральных удобрений.

Необходима медь и в рационе человека. Недостаток её в организме может привести к различным заболеваниям крови.

Видео

Из видео вы узнаете, что такое оксид меди.

Оксид меди (I)

Оксид меди (I)
Традиционные названия	Закись меди, гемиоксид меди, оксид димеди
Хим. формула	Cu2O
Рац. формула	Cu2O
Внешний вид	Коричнево-красные кристаллы
Молярная масса	143,09 г/моль
Плотность	6,1 г/см³
Твёрдость	3,5 — 4
Энтальпия
• плавления	+64,22 кДж/моль
Растворимость
• в воде	2,4⋅10 −7 г/100 мл
Показатель преломления	2,85
Кристаллическая структура	кубическая
Рег. номер CAS	1317-39-1
PubChem	10313194
Рег. номер EINECS	215-270-7
SMILES
RTECS	GL8050000
ChEBI	81908
ChemSpider	8488659
ЛД50	470 мг/кг
Токсичность	средняя
Пиктограммы СГС
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид меди (I) (гемиоксид меди, окси́д димеди, устар. закись меди) — химическое соединение с формулой Cu₂O . Соединение меди с кислородом, основный оксид. Кристаллическое вещество коричнево-красного цвета. В природе встречается в виде минерала куприта.

Содержание

• 1 Нахождение в природе
• 2 Физические свойства
• 3 Химические свойства
  • 3.1 Реакции в водных растворах
  • 3.2 Реакции при высоких температурах
  • 3.3 Прочие реакции
• 4 Получение
• 5 Применение
• 6 Токсичность

Нахождение в природе

Оксид меди (I) встречается в природе в виде минерала куприта (устаревшие названия: красная медная руда, стекловатая медная руда, рубиновая медь). Цвет минерала красный, коричнево-красный, пурпурно-красный или чёрный. Твёрдость по шкале Мооса 3,5 — 4.

Разновидность куприта с удлиненными нитевидными кристаллами называется халькотрихит (устаревшее название: плюшевая медная руда). Кирпично-красная смесь куприта с лимонитом носит название «черепичная руда».

Физические свойства

Оксид меди (I) при нормальных условиях — твёрдое вещество коричнево-красного цвета нерастворимое в воде и этаноле. Плавится без разложения при 1242 °C.

Оксид меди (I) имеет кубическую сингонию кристаллической решётки, пространственная группа P n3m, a = 0,4270 нм, Z = 2.

Химические свойства

Реакции в водных растворах

Оксид меди (I) не реагирует с водой. В очень малой степени (ПР = 1,2⋅10 −15 ) диссоциирует:

Оксид меди (I) переводится в раствор:

• концентрированной соляной кислотой

Cu₂O + 4HCl ⟶ 2H[CuCl₂] + H₂O

• концентрированной щёлочью (частично)

Cu₂O + 2OH − + H₂O ⇄ 2[Cu(OH)2] −

• концентрированным гидратом аммиака и концентрированными растворами солей аммония

Cu₂O + 4(NH₃ ⋅ H₂O) ⟶ 2[Cu(NH₃)₂]OH + 3H₂O Cu₂O + 2NH₄ + ⟶ 2[Cu(H₂O)(NH₃)] +

• путём окисления до солей меди (II) различными окислителями (например, концентрированными азотной и серной кислотами, кислородом в разбавленной соляной кислоте)

Cu₂O + 6HNO₃ ⟶ 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 3H₂O Cu₂O + 3H₂SO₄ ⟶ 2CuSO₄ + SO₂↑ + 3H₂O 2 Cu₂O + 8HCl + O₂ ⟶ 4CuCl₂ + 4H₂O

Также оксид меди (I) вступает в водных растворах в следующие реакции:

• медленно окисляется кислородом до гидроксида меди (II)

2 Cu₂O + 4H₂O + O₂ ⟶ 4Cu(OH)₂↓

• реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди (I):

Cu₂O + 2HHal ⟶ 2CuHal↓ + H₂O (Hal = Cl, Br, I)

• в разбавленной серной кислоте дисмутирует на сульфат меди (II) и металлическую медь

Cu₂O + H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + Cu↓ + H₂O

• восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например гидросульфитом натрия в концентрированном растворе

2 Cu₂O + 2NaHSO₃ ⟶ 4Cu↓ + Na₂SO₄ + H₂SO₄

Реакции при высоких температурах

Оксид меди (I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях:

• при нагревании до 1800 °C (разложение)

2 Cu₂O → 1800∘C 4Cu + O₂

• при нагревании в токе водорода, монооксида углерода, с алюминием

Cu₂O + H₂ → >250∘C 2Cu + H₂O Cu₂O + CO → 250−300∘C 2Cu + CO₂ 3 Cu₂O + 2Al → 1000∘C 6Cu + Al₂O₃

• при нагревании с серой

2 Cu₂O + 3S → >600∘C 2Cu₂S + SO₂ 2 Cu₂O + Cu₂S → 1200−1300∘C 6Cu + SO₂

Оксид меди (I) может быть окислен до соединений меди (II) в токе кислорода или хлора:

Также, при высоких температурах оксид меди (I) реагирует:

• с аммиаком (образуется нитрид меди (I) )

3 Cu₂O + 2NH₃ → 250∘C 2Cu₃N + 3H₂O

• c оксидами щелочных металлов и бария (образуются двойные оксиды)

Cu₂O + M₂O → 600−800∘C 2MCuO Cu₂O + BaO → 500−600∘C BaCu₂O₂

Прочие реакции

Оксид меди (I) реагирует с азидоводородом:

• при охлаждении выпадает осадок азида меди (II)

Cu₂O + 5HN₃ → 10−15∘C 2Cu(N₃)₂↓ + H₂O + NH₃↑ + N₂↑

• при комнатной температуре в токе азидоводородной кислоты выпадает осадок азида меди (I)

Cu₂O + 2HN₃ → 20−25∘C 2CuN₃↓ + H₂O

Получение

Оксид меди (I) может быть получен:

• нагреванием металлической меди при недостатке кислорода

4Cu + O₂ → >200∘C 2 Cu₂O

• нагреванием металлической меди в токе оксида азота (I) или оксида азота (II)

2Cu + N₂O → 500−600∘C Cu₂O + N₂ 4Cu + 2NO → 500−600∘C 2 Cu₂O + N₂

• нагреванием металлической меди с оксидом меди (II)

Cu + CuO → 1000−1200∘C Cu₂O

• термическим разложением оксида меди (II)

4CuO → 1026−1100∘C 2 Cu₂O + O₂

• нагреванием сульфида меди (I) в токе кислорода

2Cu₂S + 3O₂ → 1200−1300∘C 2 Cu₂O + 2SO₂

В лабораторных условиях оксид меди (I) может быть получен восстановлением гидроксида меди (II) (например, гидразином):

Также, оксид меди(I) образуется в реакциях ионного обмена солей меди (I) с щелочами, например:

• в реакции йодида меди (I) с горячим концентрированным раствором гидроксида калия

2CuI + 2KOH ⟶ Cu₂O ↓ + 2KI + H₂O

• в реакции дихлорокупрата (I) водорода с разбавленным раствором гидроксида натрия

2H[CuCl₂] + 4NaOH ⟶ Cu₂O ↓ + 4NaCl + 3H₂O

В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле CuOH (гидроксид меди (I) ). Образование оксида меди (I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава Cu₂O ⋅ xH₂O .

• Окисление альдегидов гидроксидом меди (II). Если к голубому осадку гидроксида меди (II) прилить раствор альдегида и смесь нагреть , то сначала появляется жёлтый осадок гидроксида меди (I):

R−CHO + 2Cu(OH)₂ → t R−COOH + 2CuOH↓ + H₂O при дальнейшем нагревании желтого осадка гидроксида меди (I) превращается в красный оксид меди (I): 2CuOH → t Cu₂O + H₂O

Применение

Оксид меди (I) применяется как пигмент для окрашивания стекла, керамики, глазурей; как компонент красок, защищающих подводную часть судна от обрастания; в качестве фунгицида.

Обладает полупроводниковыми свойствами, используется в меднозакисных вентилях.

Токсичность

Оксид меди (I) — умеренно токсичное вещество: LD₅₀ 470 мг/кг (для крыс перорально). Вызывает раздражение глаз, может вызывать раздражение кожи и дыхательных путей.

Очень токсично для водной среды: LC₅₀ для Daphnia magna составляет 0,5 мг/л в течение 48 ч.