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

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно подобрать реагенты, которые позволят перейти от одного соединения меди к другому.

Шаг 1. Получение вещества $X$ из хлорида меди(II) $(CuCl_{2})$.
Чтобы в дальнейшем получить сульфат меди, удобнее всего сначала перевести растворимую соль в нерастворимое основание — гидроксид меди(II). Для этого добавим к раствору хлорида меди(II) щелочь, например, гидроксид натрия $(NaOH)$. Выпадет осадок голубого цвета:
$CuCl_{2} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow + 2NaCl$
Таким образом, вещество $X$ — это гидроксид меди(II) $Cu(OH)_{2}$.

Шаг 2. Получение сульфата меди(II) $(CuSO_{4})$ из вещества $X$.
Гидроксид меди(II) является нерастворимым основанием. Чтобы превратить его в сульфат, нужно провести реакцию нейтрализации с серной кислотой $(H_{2}SO_{4})$. Осадок растворится, и образуется синий раствор соли:
$Cu(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + 2H_{2}O$

Шаг 3. Получение чистой меди $(Cu)$ из сульфата меди(II).
Для выделения металла из раствора его соли можно воспользоваться реакцией замещения. Согласно электрохимическому ряду напряжений металлов, более активный металл (стоящий левее меди) вытеснит медь из раствора её соли. Возьмем, например, железо $(Fe)$:
$CuSO_{4} + Fe \rightarrow FeSO_{4} + Cu$

Итоговые уравнения реакций:
1) $CuCl_{2} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2} + 2NaCl$
2) $Cu(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + 2H_{2}O$
3) $CuSO_{4} + Fe \rightarrow FeSO_{4} + Cu$

Ответ: 1) $CuCl_{2} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2} + 2NaCl$; 2) $Cu(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + 2H_{2}O$; 3) $CuSO_{4} + Fe \rightarrow FeSO_{4} + Cu$.

Источник: ФИПИ