Характеристиеа свойств меди и её соединений


Задача 984. 
Написать уравнения реакций взаимодействия меди с разбавленной (1 : 2) и концентрированной азотной кислотой. Почему медь не растворяется в соляной кислоте?
Решение:

3Cu + 8HNO3(разб.) → 3Сu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O;

Cu + 4HNO3(конц.) → Сu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O.

Медь не растворяется в соляной кислоте, потому что она в ряду напряжений стоит правее водорода и поэтому не вытесняет водород из кислоты. Однако в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в разбавленной соляной и серной кислоте с образованием соответствующей соли:

2Cu + 4HCl + O2  → 2CuCl2 + 2H2O


Задача 985. 
Как взаимодействуют соли меди с растворами щелочей и гидроксида аммония?
Решение:
а) Соли меди (II) с растворами щелочей образуют гидроксид меди (II) и соответствующую соль:

CuSO4 +2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4

Уже при слабом нагревании даже под водой гидроксид меди (II) разлагается, превращаясь в чёрный оксид меди(II):

Cu(OH)2 SiO2 CuO + H2O

б) Характерной особенностью солей меди (II) является то, что при их взаимодействии с гидроксидом аммония осадка Cu(OH)2 не образуется. Если к раствору сульфата меди (II) приливать раствор аммиака, то сначала выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивно синий цвет обусловленный комплексным ионом [Cu(NH3)4]2+. При испарении воды ионы [Cu(NH3)4]2+ связываются ионами кислотного остатка SO42- и из раствора выделяется тёмно-синие кристаллы, состав которых можно выразить формулой [Cu(NH3)4]SO4 . H2O. Таким образом, при взаимодействии CuSO4 с NH4OH происходит реакция:

CuSO4 + 4NH4OH = [Cu(NH3)4]SO4 + 4Н2О

или в ионно-молекулярной форме:

Cu2+ + 4NH4+ = [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O


Задача 986. 
Какие процессы происходят при электролизе растворов сульфата меди: а) с медными; б) с платиновыми электродами?
Решение:
а) Электролиз раствора сульфата меди с медными электродами. Стандартный электродный потенциал системы
Сu2+ +2электрон  = Cu0 (+0,337

B) значительно выше, чем потенциал водородного электрода в кислой среде (0,000 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди, сопровождающееся отложением чистой меди на медном катоде:

Сu2+2электрон  = Cu0

Так как значения стандартных электродных потенциалов окисления воды и окисления SO42- значительно выше, чем потенциал окисления меди, то на аноде будет протекать процесс окисления меди:

Сu0 - 2электрон  = Cu2+

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на медных электродах происходит растворение медного анода и отложение чистой меди на медном катоде. Данный процесс можно применить для очистки меди от примесей (электрохимическое рафинирование).

б) При электролизе раствора CuSO4 с платиновыми электродами. Медь в ряду напряжений расположена после водорода; поэтому у катода будет происходить разряд ионов Cu2+ и выделение металлической меди:

Сu2+ + 2электрон  = Cu0

На аноде будет разряжаться вода, потому что стандартный электродный потенциал электрохимического окисления воды (1,228 В), значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему

SO42- = S2O82- +2электрон .

Ионы SO42-, движущиеся при этом электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве и вместе с ионами Н+ образуют систему, состоящую из серной кислоты. 

У анода: 2Н2О + 4электрон  = О2 + 4Н+

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на платиновых электродах на катоде будет выделяться металлическая медь, а на аноде – газообразный кислород и в анодном пространстве будет накапливаться серная кислота.