Номер 76, страница 245 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.76. Запишите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме превращений, укажите условия их протекания. Расшифруйте неизвестные вещества, если X и Y содержат медь, a Z содержит иод.

$\mathrm{CuO}\stackrel{\mathrm{NH}3, \mathrm{t}}{\to }\mathrm{X}\stackrel{\mathrm{KI}(\mathrm{p}-\mathrm{p})}{\to } \mathrm{Cu}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_2$$\stackrel{{\mathrm{HNO}}_3(\mathrm{конц}.) }{\to }\mathrm{Y}⟶\mathrm{Z}⟶{\mathrm{KIO}}_3⟶\mathrm{KI}$

Данная задача содержит схему химических превращений. Для её решения необходимо расшифровать вещества X, Y и Z и написать соответствующие уравнения реакций с указанием условий. Следует отметить, что исходная схема, скорее всего, содержит опечатку в последовательности реагентов в верхней цепочке. Переход $X \xrightarrow{KI(\text{р-р})} Cu(NO_3)_2$ химически невозможен, если X — это медь. Наиболее вероятным является то, что реагенты $HNO_3(\text{конц.})$ и $KI(\text{р-р})$ поменяны местами. Решение будет представлено для следующей, химически корректной, последовательности превращений: $CuO \xrightarrow{NH_3, t} X \xrightarrow{HNO_3(\text{конц.})} Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{KI(\text{р-р})} Y + Z$.

1. Превращение $CuO \xrightarrow{NH_3, t} X$

Первый этап — это восстановление оксида меди(II) аммиаком при сильном нагревании. Аммиак выступает в роли восстановителя, окисляясь до свободного азота, а медь восстанавливается из степени окисления +2 до 0. Таким образом, вещество X — это металлическая медь.

Уравнение реакции:

$3CuO + 2NH_3 \xrightarrow{t} 3Cu + N_2 \uparrow + 3H_2O$

Ответ: Вещество X — это медь ($Cu$).

2. Превращение $X \xrightarrow{HNO_3(\text{конц.})} Cu(NO_3)_2$

Металлическая медь (X) взаимодействует с концентрированной азотной кислотой. В ходе этой окислительно-восстановительной реакции медь окисляется до нитрата меди(II), а азотная кислота восстанавливается до диоксида азота $NO_2$ (бурый газ).

Уравнение реакции:

$Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Уравнение реакции: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$.

3. Превращение $Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{KI(\text{р-р})} Y + Z$

Раствор нитрата меди(II) реагирует с раствором иодида калия. Это сложная окислительно-восстановительная реакция. Ионы меди(II) ($Cu^{2+}$) являются окислителями для иодид-ионов ($I^{-}$). В результате $Cu^{2+}$ восстанавливается до $Cu^{+}$, образуя нерастворимый осадок иодида меди(I) (вещество Y), а иодид-ионы окисляются до свободного иода (вещество Z).

Уравнение реакции:

$2Cu(NO_3)_2 + 4KI \rightarrow 2CuI \downarrow + I_2 + 4KNO_3$

Ответ: Вещество Y — иодид меди(I) ($CuI$), вещество Z — иод ($I_2$).

4. Превращение $KIO_3 \rightarrow KI$

Параллельная цепочка превращений заключается в восстановлении иодата калия ($KIO_3$), где иод имеет степень окисления +5, до иодида калия ($KI$), где степень окисления иода -1. Для этого процесса необходим восстановитель. В качестве примера можно привести реакцию с сероводородом или сульфитом калия.

Пример с сульфитом калия:

$KIO_3 + 3K_2SO_3 \rightarrow KI + 3K_2SO_4$

Ответ: Уравнение реакции (один из возможных вариантов): $KIO_3 + 3K_2SO_3 \rightarrow KI + 3K_2SO_4$.