Номер 4, страница 271 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 48. Химические свойства и методы получения карбонильных соединений. Глава 4. Кислородсодержащие органические соединения - номер 4, страница 271.

Условие.

4. Как опытным путём доказать, что «медное зеркало» представляет собой оксид меди(I), а не металлическую медь?

Решение.

Решение 2.

Чтобы экспериментально доказать, что «медное зеркало» является оксидом меди(I) ($Cu_2O$), а не металлической медью ($Cu$), можно провести качественные реакции, основанные на различии их химических свойств. Наиболее наглядным является метод, использующий разбавленную серную кислоту.

Решение

Основной метод: Взаимодействие с разбавленной серной кислотой

Химическая основа метода заключается в том, что металлическая медь, находящаяся в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, не вытесняет его из разбавленных кислот-неокислителей (например, $H_2SO_4$ или $HCl$) и, следовательно, не реагирует с ними. Оксид меди(I) является основным оксидом и вступает в реакцию с кислотами. В кислой среде ион меди(I) ($Cu^+$) неустойчив и подвергается реакции диспропорционирования, то есть самоокислению-самовосстановлению, превращаясь в ион меди(II) ($Cu^{2+}$) и металлическую медь ($Cu^0$).

Проведение эксперимента:

1. В пробирку, на стенках которой получен налет «медного зеркала», осторожно приливают несколько миллилитров разбавленного раствора серной кислоты.
2. Внимательно наблюдают за изменениями в пробирке.

Ожидаемые наблюдения и выводы:

• Если налет представляет собой металлическую медь ($Cu$), то никаких видимых изменений не произойдет. Красно-розовый блестящий налет останется без изменений.
• Если налет является оксидом меди(I) ($Cu_2O$), то произойдет бурная реакция: исходный красный налет растворится, а раствор приобретет характерную голубую или синюю окраску из-за образования гидратированных ионов меди(II). Одновременно с этим на дне пробирки образуется новый осадок — мелкодисперсный порошок металлической меди красно-коричневого цвета.

Уравнение химической реакции, подтверждающее, что «медное зеркало» — это оксид меди(I):

$Cu_2O(тв) + H_2SO_4(раств) \rightarrow CuSO_4(раств) + Cu(тв)\downarrow + H_2O(ж)$

Появление голубой окраски раствора (ионы $Cu^{2+}$) является однозначным доказательством того, что исходное вещество не было металлической медью, которая не может дать ионы $Cu^{2+}$ в реакции с разбавленной серной кислотой.

Альтернативный метод: Взаимодействие с соляной кислотой

Оксид меди(I) реагирует с концентрированной соляной кислотой с образованием бесцветного раствора комплексного соединения — дихлорокупрата(I) водорода $H[CuCl_2]$. Металлическая медь с $HCl$ (даже концентрированной) в отсутствие окислителей (например, кислорода воздуха) не реагирует.

При добавлении к «медному зеркалу» концентрированной $HCl$ оксид меди(I) растворится, образовав бесцветный раствор, в то время как металлическая медь останется в неизменном виде. Это также служит доказательством его природы.

Ответ:

Для доказательства того, что «медное зеркало» является оксидом меди(I), а не металлической медью, необходимо добавить к нему разбавленный раствор серной кислоты. Если вещество является оксидом меди(I), оно прореагирует: налет растворится, раствор окрасится в голубой цвет (из-за образования $CuSO_4$) и выпадет осадок металлической меди. Если же это металлическая медь, то видимой реакции с разбавленной серной кислотой не произойдет.