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 сульфата меди(II) из меди.
Медь — малоактивный металл, который не вытесняет водород из разбавленных кислот. Чтобы получить $\text{CuSO}_{4}$, можно использовать концентрированную серную кислоту при нагревании. В этой реакции медь окисляется, образуется соль, выделяется сернистый газ и вода:
$\text{Cu} + 2\text{H}_{2}\text{SO}_{4(конц.)} \xrightarrow{t} \text{CuSO}_{4} + \text{SO}_{2}\uparrow + 2\text{H}_{2}\text{O}$

Шаг 2. Получение промежуточного вещества X из сульфата меди(II).
По условию, из вещества $\text{X}$ при взаимодействии с азотной кислотой ($\text{HNO}_{3}$) должен получиться нитрат меди(II). Наиболее логичным промежуточным веществом $\text{X}$ является нерастворимое основание — гидроксид меди(II) $\text{Cu(OH)}_{2}$.
Чтобы получить его из сульфата меди(II), нужно провести реакцию ионного обмена с растворимой щелочью (например, гидроксидом натрия):
$\text{CuSO}_{4} + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_{2}\downarrow + \text{Na}_{2}\text{SO}_{4}$
В результате выпадает характерный осадок голубого цвета.

Шаг 3. Получение нитрата меди(II) из вещества X.
Теперь переведем полученный гидроксид меди(II) в нитрат меди(II), воздействуя на него азотной кислотой. Это реакция нейтрализации, в ходе которой нерастворимое основание растворяется с образованием соли и воды:
$\text{Cu(OH)}_{2} + 2\text{HNO}_{3} \rightarrow \text{Cu(NO}_{3})_{2} + 2\text{H}_{2}\text{O}$

Ответ:
1) $\text{Cu} + 2\text{H}_{2}\text{SO}_{4(конц.)} \rightarrow \text{CuSO}_{4} + \text{SO}_{2} + 2\text{H}_{2}\text{O}$
2) $\text{CuSO}_{4} + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_{2} + \text{Na}_{2}\text{SO}_{4}$
3) $\text{Cu(OH)}_{2} + 2\text{HNO}_{3} \rightarrow \text{Cu(NO}_{3})_{2} + 2\text{H}_{2}\text{O}$

Источник: ФИПИ