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 нитрата меди(II) из меди.
Медь — малоактивный металл, который не вытесняет водород из кислот, но взаимодействует с кислотами-окислителями, такими как азотная кислота. При взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой образуются нитрат меди(II), оксид азота(IV) и вода:
$\text{Cu} + 4\text{HNO}_3(\text{конц.}) \rightarrow \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$
(Также допустимо использование разбавленной азотной кислоты, тогда продуктом будет $\text{NO}$).

Шаг 2. Определение вещества X и его получение.
По схеме из вещества $\text{X}$ при нагревании ($t^{\circ}$) должен получиться оксид меди(II) $\text{CuO}$. Известно, что нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид металла и воду. Следовательно, вещество $\text{X}$ — это гидроксид меди(II) $\text{Cu(OH)}_2$.
Чтобы получить гидроксид меди(II) из нитрата меди(II), нужно провести реакцию ионного обмена с растворимой щелочью (например, гидроксидом натрия):
$\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + 2\text{NaNO}_3$

Шаг 3. Термическое разложение гидроксида меди(II).
При нагревании голубой осадок гидроксида меди(II) разлагается на черный оксид меди(II) и пары воды:
$\text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t^{\circ}} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O}$

Ответ:
1) $\text{Cu} + 4\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
2) $\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 + 2\text{NaNO}_3$
3) $\text{Cu(OH)}_2 \rightarrow \text{CuO} + \text{H}_2\text{O}$

Источник: ФИПИ