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 хлорида меди(II) из меди.
Медь — это малоактивный металл, который напрямую реагирует с сильными окислителями, такими как хлор. При нагревании меди в атмосфере хлора образуется хлорид меди(II):
$\text{Cu} + \text{Cl}_2 \xrightarrow{t^\circ} \text{CuCl}_2$

Шаг 2. Определение вещества X.
Нам нужно получить диоксид азота ($\text{NO}_2$) из некоторого промежуточного вещества $\text{X}$, которое, в свою очередь, получено из $\text{CuCl}_2$. Известно, что $\text{NO}_2$ (бурый газ) выделяется при термическом разложении нитратов тяжелых металлов или при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой.
Наиболее логичный путь в данной схеме — превратить хлорид меди(II) в нитрат меди(II), так как именно нитрат при разложении даст искомый газ. Таким образом, вещество $\text{X}$ — это $\text{Cu(NO}_3)_2$.
Для этого проведем реакцию обмена с растворимой солью серебра (нитратом серебра), так как образующийся хлорид серебра выпадет в осадок, что обеспечит протекание реакции до конца:
$\text{CuCl}_2 + 2\text{AgNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{AgCl}\downarrow$

Шаг 3. Получение диоксида азота из нитрата меди(II).
Нитраты металлов, стоящих в ряду активности между магнием и медью включительно, при нагревании разлагаются на оксид металла, диоксид азота и кислород:
$2\text{Cu(NO}_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{CuO} + 4\text{NO}_2\uparrow + \text{O}_2\uparrow$

Ответ:
1) $\text{Cu} + \text{Cl}_2 = \text{CuCl}_2$
2) $\text{CuCl}_2 + 2\text{AgNO}_3 = \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{AgCl}$
3) $2\text{Cu(NO}_3)_2 = 2\text{CuO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2$

Источник: ФИПИ