Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить уравнения химических реакций, учитывая свойства меди и её соединений.

Шаг 1. Получение оксида меди(II) из нитрата меди(II).
Нитраты тяжёлых металлов при нагревании разлагаются на оксид металла, диоксид азота и кислород. При термическом разложении нитрата меди(II) образуется чёрный порошок оксида меди(II):
$2Cu(NO_{3})_{2} \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_{2} \uparrow + O_{2} \uparrow$

Шаг 2. Получение промежуточного вещества X из оксида меди(II).
По условию $X$ — сложное вещество, из которого затем нужно получить хлорид меди(II) ($CuCl_{2}$). Оксид меди(II) является основным оксидом. Чтобы перейти к соли, мы можем превратить оксид в другую соль или в гидроксид. Однако наиболее логичным путём в рамках школьной программы является растворение оксида в подходящей кислоте.
Так как конечный продукт — хлорид, в качестве $X$ может выступать, например, сульфат меди(II). Взаимодействие оксида меди(II) с серной кислотой:
$CuO + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + H_{2}O$
Таким образом, вещество $X$ — это $CuSO_{4}$ (сульфат меди(II)).

Шаг 3. Получение хлорида меди(II) из вещества X.
Чтобы из сульфата меди(II) получить хлорид меди(II), необходимо провести реакцию ионного обмена, в результате которой один из продуктов выпадет в осадок. Для этого добавим к раствору сульфата меди(II) хлорид бария. Сульфат бария нерастворим и выпадет в осадок, а в растворе останется искомая соль:
$CuSO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow CuCl_{2} + BaSO_{4} \downarrow$

Примечание: В качестве $X$ также мог выступать нитрат меди(II) (при реакции $CuO$ с $HNO_{3}$), но тогда для получения $CuCl_{2}$ потребовалась бы более сложная реакция, так как все нитраты растворимы. Вариант с сульфатом является наиболее классическим.

Ответ:
1) $2Cu(NO_{3})_{2} \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_{2} + O_{2}$
2) $CuO + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + H_{2}O$
3) $CuSO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow CuCl_{2} + BaSO_{4}$

Источник: ФИПИ