Страница 244 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.60. Железную пластинку полностью растворили в 500 г раствора азотной кислоты. Объём выделившейся смеси оксида азота(II) и оксида азота(IV) составляет 20,16 л (н. у.). В полученной смеси оксидов азота соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота равно 5 : 3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Дано

$m_{р-ра(HNO_3)} = 500$ г

$V_{смеси(NO, NO_2)} = 20,16$ л (н.у.)

Соотношение атомов в смеси газов $N(O) : N(N) = 5 : 3$

Найти:

$\omega_{соли}$ — ?

Решение

1. Найдем общее количество вещества смеси газов ($NO$ и $NO_2$), выделившихся в ходе реакции. Объем газов дан при нормальных условиях (н.у.), молярный объем газа при н.у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$n_{смеси} = \frac{V_{смеси}}{V_m} = \frac{20,16 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,9 \text{ моль}$

2. Определим количественный состав газовой смеси. Пусть в смеси содержится $x$ моль $NO$ и $y$ моль $NO_2$.

$n(NO) = x \text{ моль}$

$n(NO_2) = y \text{ моль}$

Суммарное количество вещества газов составляет:

$x + y = 0,9$ (1)

Согласно условию, соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота в смеси равно 5 : 3. Это соотношение равно соотношению их количеств вещества.

Количество вещества атомов азота: $n_{атомов}(N) = n(NO) + n(NO_2) = x + y$.

Количество вещества атомов кислорода: $n_{атомов}(O) = 1 \cdot n(NO) + 2 \cdot n(NO_2) = x + 2y$.

Составим пропорцию:

$\frac{n_{атомов}(O)}{n_{атомов}(N)} = \frac{x + 2y}{x + y} = \frac{5}{3}$

$3(x + 2y) = 5(x + y)$

$3x + 6y = 5x + 5y$

$y = 2x$ (2)

3. Решим систему уравнений (1) и (2), подставив выражение для $y$ из второго уравнения в первое:

$x + 2x = 0,9$

$3x = 0,9$

$x = 0,3 \text{ моль}$

Таким образом, $n(NO) = 0,3 \text{ моль}$.

Тогда $y = 2 \cdot 0,3 = 0,6 \text{ моль}$. Таким образом, $n(NO_2) = 0,6 \text{ моль}$.

4. Запишем уравнения реакций растворения железа в азотной кислоте. При реакции с азотной кислотой железо окисляется до степени окисления +3, образуя нитрат железа(III), $Fe(NO_3)_3$.

$Fe + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO \uparrow + 2H_2O$

$Fe + 6HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3NO_2 \uparrow + 3H_2O$

5. Рассчитаем общее количество вещества железа, вступившего в реакцию, и общее количество вещества образовавшейся соли $Fe(NO_3)_3$.

По первой реакции (с образованием $NO$):

$n_1(Fe) = n(NO) = 0,3 \text{ моль}$

$n_1(Fe(NO_3)_3) = n(NO) = 0,3 \text{ моль}$

По второй реакции (с образованием $NO_2$):

$n_2(Fe) = \frac{1}{3}n(NO_2) = \frac{1}{3} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

$n_2(Fe(NO_3)_3) = \frac{1}{3}n(NO_2) = \frac{1}{3} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

Общее количество вещества прореагировавшего железа:

$n_{общ}(Fe) = n_1(Fe) + n_2(Fe) = 0,3 + 0,2 = 0,5 \text{ моль}$

Общее количество вещества образовавшейся соли:

$n_{общ}(Fe(NO_3)_3) = n_1(Fe(NO_3)_3) + n_2(Fe(NO_3)_3) = 0,3 + 0,2 = 0,5 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу растворившейся железной пластинки и массу образовавшейся соли.

Молярная масса железа $M(Fe) = 56$ г/моль.

$m(Fe) = n_{общ}(Fe) \cdot M(Fe) = 0,5 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 28 \text{ г}$

Молярная масса нитрата железа(III) $M(Fe(NO_3)_3) = 56 + 3 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 242$ г/моль.

$m(Fe(NO_3)_3) = n_{общ}(Fe(NO_3)_3) \cdot M(Fe(NO_3)_3) = 0,5 \text{ моль} \cdot 242 \text{ г/моль} = 121 \text{ г}$

7. Рассчитаем массу конечного раствора. Она равна массе исходного раствора кислоты плюс масса растворившегося железа минус масса выделившихся газов.

Масса выделившихся газов:

$m_{газов} = n(NO) \cdot M(NO) + n(NO_2) \cdot M(NO_2) = 0,3 \text{ моль} \cdot 30 \text{ г/моль} + 0,6 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = 9 \text{ г} + 27,6 \text{ г} = 36,6 \text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{кон. р-ра} = m_{исх. р-ра(HNO_3)} + m(Fe) - m_{газов} = 500 \text{ г} + 28 \text{ г} - 36,6 \text{ г} = 491,4 \text{ г}$

8. Вычислим массовую долю соли в полученном растворе.

$\omega(Fe(NO_3)_3) = \frac{m(Fe(NO_3)_3)}{m_{кон. р-ра}} = \frac{121 \text{ г}}{491,4 \text{ г}} \approx 0,2462$

$\omega(Fe(NO_3)_3) \approx 24,62\%$

Ответ: массовая доля соли нитрата железа(III) в полученном растворе составляет 24,62%.

9.61. Приведите примеры реакций взаимодействия меди с кислотами.

Медь ($Cu$) — это металл, который в электрохимическом ряду напряжений стоит после водорода. По этой причине медь не может вытеснять водород из растворов неокисляющих кислот, таких как соляная ($HCl$) или разбавленная серная ($H_2SO_4$).

$Cu + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow$ реакция не идет.

Однако медь вступает в реакцию с кислотами-окислителями. В таких реакциях окислителем является не ион водорода, а кислотный остаток. Ниже приведены примеры таких взаимодействий.

При реакции меди с концентрированной азотной кислотой ($HNO_3$) образуется нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$), выделяется диоксид азота ($NO_2$) в виде бурого газа и образуется вода.

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

В реакции с разбавленной азотной кислотой ($HNO_3$) также образуется нитрат меди(II) и вода, но продуктом восстановления кислоты является оксид азота(II) ($NO$) — бесцветный газ, который на воздухе окисляется до $NO_2$.

Ответ: $3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$.

Медь реагирует с концентрированной серной кислотой ($H_2SO_4$) только при нагревании. В результате образуется сульфат меди(II) ($CuSO_4$), вода и выделяется сернистый газ ($SO_2$) с резким запахом.

Ответ: $Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$.

Медь может растворяться в неокисляющих кислотах, если в реакции участвует дополнительный окислитель, например, кислород воздуха ($O_2$).

Ответ: $2Cu + 4HCl + O_2 \rightarrow 2CuCl_2 + 2H_2O$.

9.62. При нагревании медной пластинки на воздухе её масса увеличилась на одну восьмую. Какая часть меди превратилась в оксид?

Дано:

Начальная масса медной пластинки: $m_0$
Увеличение массы пластинки: $\Delta m = \frac{1}{8} m_0$

Найти:

Долю меди, превратившейся в оксид: $\frac{m_{Cu, прореаг.}}{m_0}$

Решение:

При нагревании медной пластинки на воздухе происходит ее реакция с кислородом. Увеличение массы пластинки происходит за счет присоединения кислорода. Будем считать, что образуется оксид меди(II) ($CuO$), так как это наиболее распространенный продукт в данных условиях.

Уравнение химической реакции: $$ 2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO $$

Масса присоединившегося кислорода ($m_O$) равна увеличению массы пластинки: $$ m_O = \Delta m = \frac{1}{8}m_0 $$

Для расчетов используем округленные значения молярных масс: $M(Cu) \approx 64$ г/моль, $M(O) \approx 16$ г/моль.

Из уравнения реакции видно, что на 2 атома меди приходится 2 атома кислорода (в составе двух молекул $CuO$). Следовательно, соотношение масс прореагировавшей меди ($m_{Cu, прореаг.}$) и кислорода ($m_O$) равно соотношению их молярных масс: $$ \frac{m_{Cu, прореаг.}}{m_O} = \frac{2 \cdot M(Cu)}{2 \cdot M(O)} = \frac{M(Cu)}{M(O)} $$

Подставим значения молярных масс: $$ \frac{m_{Cu, прореаг.}}{m_O} = \frac{64}{16} = 4 $$

Отсюда масса прореагировавшей меди: $$ m_{Cu, прореаг.} = 4 \cdot m_O $$

Теперь подставим выражение для массы кислорода, выраженное через начальную массу пластинки: $$ m_{Cu, прореаг.} = 4 \cdot \left(\frac{1}{8}m_0\right) = \frac{4}{8}m_0 = \frac{1}{2}m_0 $$

Искомая доля меди, которая превратилась в оксид, равна отношению массы прореагировавшей меди к начальной массе пластинки: $$ \frac{m_{Cu, прореаг.}}{m_0} = \frac{\frac{1}{2}m_0}{m_0} = \frac{1}{2} $$

Ответ: В оксид превратилась $1/2$ (половина) меди.

9.63. При растворении смеси меди и оксида меди(II) в концентрированной серной кислоте выделилось 4,48 л (н. у.) газа и было получено 300 г раствора с массовой долей соли 16%. Определите массовую долю оксида меди(II) в исходной смеси.

Дано:

V(SO₂) = 4,48 л (н. у.)

m(раствора) = 300 г

ω(CuSO₄) = 16%

Найти:

ω(CuO) - ?

Решение:

При растворении смеси в концентрированной серной кислоте происходят две реакции. Газ (диоксид серы $SO_2$) выделяется только в реакции с медью.

1. Реакция меди с концентрированной серной кислотой:

$Cu + 2H_2SO_4 \text{(конц.)} \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$ (1)

2. Реакция оксида меди(II) с серной кислотой:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$ (2)

Найдем количество вещества выделившегося газа $SO_2$. Молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$n(SO_2) = \frac{V(SO_2)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

По уравнению реакции (1), количество вещества меди, прореагировавшей с кислотой, равно количеству вещества выделившегося диоксида серы:

$n(Cu) = n(SO_2) = 0,2 \text{ моль}$

Найдем массу меди в исходной смеси. Молярная масса меди $M(Cu) = 64$ г/моль.

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,2 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 12,8 \text{ г}$

В обеих реакциях образуется сульфат меди(II) $CuSO_4$. Найдем общую массу соли в полученном растворе:

$m_{общ}(CuSO_4) = m(\text{раствора}) \cdot \omega(CuSO_4) = 300 \text{ г} \cdot 0,16 = 48 \text{ г}$

Теперь определим массу сульфата меди, которая образовалась в первой реакции. По уравнению (1), $n_1(CuSO_4) = n(SO_2) = 0,2 \text{ моль}$. Молярная масса $M(CuSO_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160$ г/моль.

$m_1(CuSO_4) = n_1(CuSO_4) \cdot M(CuSO_4) = 0,2 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 32 \text{ г}$

Найдем массу сульфата меди, образовавшуюся во второй реакции, как разницу между общей массой соли и массой соли из первой реакции:

$m_2(CuSO_4) = m_{общ}(CuSO_4) - m_1(CuSO_4) = 48 \text{ г} - 32 \text{ г} = 16 \text{ г}$

Найдем количество вещества сульфата меди из второй реакции:

$n_2(CuSO_4) = \frac{m_2(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{16 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

По уравнению реакции (2), количество вещества оксида меди(II) равно количеству вещества образовавшегося в этой реакции сульфата меди:

$n(CuO) = n_2(CuSO_4) = 0,1 \text{ моль}$

Найдем массу оксида меди(II) в исходной смеси. Молярная масса $M(CuO) = 64 + 16 = 80$ г/моль.

$m(CuO) = n(CuO) \cdot M(CuO) = 0,1 \text{ моль} \cdot 80 \text{ г/моль} = 8 \text{ г}$

Масса исходной смеси равна сумме масс меди и оксида меди(II):

$m(\text{смеси}) = m(Cu) + m(CuO) = 12,8 \text{ г} + 8 \text{ г} = 20,8 \text{ г}$

Наконец, определим массовую долю оксида меди(II) в исходной смеси:

$\omega(CuO) = \frac{m(CuO)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{8 \text{ г}}{20,8 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 38,46\%$

Ответ: массовая доля оксида меди(II) в исходной смеси составляет 38,46%.

9.64. Смесь меди и оксида меди(II) может прореагировать с 219 г 10%-го раствора соляной кислоты или 61,25 г 80%-го раствора серной кислоты. Определите массовую долю меди в смеси.

Дано:

Смесь Cu и CuO
$m_{р-ра}(HCl) = 219\ г$
$ω(HCl) = 10\% = 0.1$
$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 61.25\ г$
$ω(H_2SO_4) = 80\% = 0.8$

Найти:

$ω(Cu)$ в смеси - ?

Решение:

В условии описаны два независимых эксперимента с одной и той же по составу и массе смесью меди (Cu) и оксида меди(II) (CuO).

1. Взаимодействие с соляной кислотой. Медь (Cu) является металлом, стоящим в ряду электрохимической активности после водорода, поэтому она не вступает в реакцию с разбавленными кислотами-неокислителями, какой является 10%-й раствор соляной кислоты. С HCl будет реагировать только оксид меди(II) (CuO), как основный оксид.

Уравнение реакции:

$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Найдем массу чистого хлороводорода в растворе:
$m(HCl) = m_{р-ра}(HCl) \cdot ω(HCl) = 219\ г \cdot 0.1 = 21.9\ г$

Рассчитаем молярные массы веществ (используя округленные атомные массы: Ar(Cu)=64, Ar(O)=16, Ar(H)=1, Ar(Cl)=35.5, Ar(S)=32):
$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5\ г/моль$
$M(CuO) = 64 + 16 = 80\ г/моль$
$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98\ г/моль$
$M(Cu) = 64\ г/моль$

Найдем количество вещества (моль) HCl, вступившего в реакцию:
$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{21.9\ г}{36.5\ г/моль} = 0.6\ моль$

Согласно стехиометрии уравнения реакции, на 1 моль CuO приходится 2 моль HCl. Следовательно, количество вещества CuO в смеси составляет:
$n(CuO) = \frac{1}{2} n(HCl) = \frac{1}{2} \cdot 0.6\ моль = 0.3\ моль$

Теперь мы можем найти массу оксида меди(II) в исходной смеси:
$m(CuO) = n(CuO) \cdot M(CuO) = 0.3\ моль \cdot 80\ г/моль = 24\ г$

2. Взаимодействие с серной кислотой. 80%-й раствор серной кислоты является концентрированным и сильным окислителем. Поэтому с ним будут реагировать оба компонента смеси: и медь, и оксид меди(II).

Уравнения реакций:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

Найдем массу чистой серной кислоты в растворе:
$m(H_2SO_4) = m_{р-ра}(H_2SO_4) \cdot ω(H_2SO_4) = 61.25\ г \cdot 0.8 = 49\ г$

Найдем общее количество вещества $H_2SO_4$, которое может прореагировать:
$n_{общ}(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{49\ г}{98\ г/моль} = 0.5\ моль$

Это общее количество кислоты расходуется на две реакции: с CuO и с Cu. Мы уже определили количество вещества CuO в смеси ($n(CuO) = 0.3\ моль$). Найдем, сколько серной кислоты потребовалось для реакции с оксидом меди.

По первому уравнению ($CuO + H_2SO_4 \rightarrow ...$), на 1 моль CuO расходуется 1 моль $H_2SO_4$.
$n_1(H_2SO_4)_{на\ CuO} = n(CuO) = 0.3\ моль$

Оставшееся количество серной кислоты прореагировало с металлической медью:
$n_2(H_2SO_4)_{на\ Cu} = n_{общ}(H_2SO_4) - n_1(H_2SO_4)_{на\ CuO} = 0.5\ моль - 0.3\ моль = 0.2\ моль$

Теперь, используя второе уравнение реакции ($Cu + 2H_2SO_4 \rightarrow ...$), найдем количество вещества меди в смеси. На 1 моль Cu расходуется 2 моль $H_2SO_4$.
$n(Cu) = \frac{1}{2} n_2(H_2SO_4)_{на\ Cu} = \frac{1}{2} \cdot 0.2\ моль = 0.1\ моль$

Найдем массу меди в исходной смеси:
$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0.1\ моль \cdot 64\ г/моль = 6.4\ г$

Теперь у нас есть массы обоих компонентов смеси. Найдем общую массу смеси:
$m_{смеси} = m(Cu) + m(CuO) = 6.4\ г + 24\ г = 30.4\ г$

Наконец, определим массовую долю меди в смеси:
$ω(Cu) = \frac{m(Cu)}{m_{смеси}} = \frac{6.4\ г}{30.4\ г} \approx 0.2105$

Для выражения в процентах, умножим полученное значение на 100%:
$ω(Cu) = 0.2105 \cdot 100\% \approx 21.05\%$

Ответ: массовая доля меди в смеси составляет 21,05%.

9.65. В результате реакции 1,95 г цинка с 160 г 5%-го раствора сульфата меди(II) образовалось простое вещество. Это вещество поместили в 60 мл 10%-го раствора азотной кислоты ($\mathrm{\rho }$ = 1,055 г/мл), при этом выделился бесцветный газ. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

Дано:
$m(\text{Zn}) = 1,95$ г
$m(\text{раствора } CuSO_4) = 160$ г
$w(\text{CuSO}_4) = 5\% = 0,05$
$V(\text{раствора } HNO_3) = 60$ мл
$w(\text{HNO}_3) = 10\% = 0,1$
$\rho(\text{раствора } HNO_3) = 1,055$ г/мл

Найти:
$w(\text{соли})$ в конечном растворе - ?

Решение:

1. Первая стадия: реакция цинка с сульфатом меди(II). Цинк, как более активный металл, вытесняет медь из раствора ее соли. Образуется простое вещество — медь ($Cu$).
Уравнение реакции: $Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$.

Рассчитаем количества веществ реагентов. Молярная масса цинка $M(Zn) = 65$ г/моль, сульфата меди(II) $M(CuSO_4) = 64+32+4 \cdot 16 = 160$ г/моль.
Количество вещества цинка:
$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{1,95 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 0,03 \text{ моль}$
Масса чистого $CuSO_4$ в растворе:
$m(CuSO_4) = m(\text{раствора } CuSO_4) \cdot w(CuSO_4) = 160 \text{ г} \cdot 0,05 = 8 \text{ г}$.
Количество вещества $CuSO_4$:
$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{8 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$.

По уравнению реакции реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1. Так как $n(Zn) = 0,03 \text{ моль} < n(CuSO_4) = 0,05 \text{ моль}$, цинк находится в недостатке и реагирует полностью. Расчет продуктов ведем по цинку.
Количество и масса образовавшейся меди ($M(Cu)=64$ г/моль):
$n(Cu) = n(Zn) = 0,03 \text{ моль}$
$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,03 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 1,92 \text{ г}$.

2. Вторая стадия: реакция полученной меди с раствором азотной кислоты. По условию, при реакции выделяется бесцветный газ. Это указывает на образование оксида азота(II) ($NO$), который образуется при реакции меди с разбавленной азотной кислотой.
Уравнение реакции: $3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$.

Рассчитаем количество вещества азотной кислоты. Молярная масса $M(HNO_3) = 1+14+3 \cdot 16 = 63$ г/моль.
Масса раствора $HNO_3$: $m_{\text{р-ра}} = V \cdot \rho = 60 \text{ мл} \cdot 1,055 \text{ г/мл} = 63,3 \text{ г}$.
Масса чистой $HNO_3$ в растворе: $m(HNO_3) = m_{\text{р-ра}} \cdot w(HNO_3) = 63,3 \text{ г} \cdot 0,10 = 6,33 \text{ г}$.
Количество вещества $HNO_3$:
$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{6,33 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0,1005 \text{ моль}$.

Определим лимитирующий реагент во второй реакции. По уравнению, на 0,03 моль меди требуется следующее количество азотной кислоты:
$n_{теор}(HNO_3) = \frac{8}{3} n(Cu) = \frac{8}{3} \cdot 0,03 \text{ моль} = 0,08 \text{ моль}$.
Так как в наличии имеется $\approx 0,1005$ моль $HNO_3$ (что больше, чем 0,08 моль), азотная кислота находится в избытке. Следовательно, медь является лимитирующим реагентом.

3. Рассчитаем массу образовавшейся соли — нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$) — и массу конечного раствора.
Молярная масса $M(Cu(NO_3)_2) = 64 + 2 \cdot (14+3 \cdot 16) = 188$ г/моль.
Из уравнения реакции следует, что $n(Cu(NO_3)_2) = n(Cu) = 0,03 \text{ моль}$.
Масса соли:
$m(Cu(NO_3)_2) = n(Cu(NO_3)_2) \cdot M(Cu(NO_3)_2) = 0,03 \text{ моль} \cdot 188 \text{ г/моль} = 5,64 \text{ г}$.

Масса конечного раствора вычисляется как сумма массы исходного раствора азотной кислоты и массы добавленной меди за вычетом массы выделившегося газа ($NO$).
Молярная масса $M(NO) = 14+16=30$ г/моль.
Количество и масса выделившегося газа $NO$:
$n(NO) = \frac{2}{3} n(Cu) = \frac{2}{3} \cdot 0,03 \text{ моль} = 0,02 \text{ моль}$
$m(NO) = n(NO) \cdot M(NO) = 0,02 \text{ моль} \cdot 30 \text{ г/моль} = 0,6 \text{ г}$.
Масса конечного раствора:
$m_{\text{конечн. р-ра}} = m(\text{раствора } HNO_3) + m(Cu) - m(NO) = 63,3 \text{ г} + 1,92 \text{ г} - 0,6 \text{ г} = 64,62 \text{ г}$.

4. Находим массовую долю соли в конечном растворе.
$w(Cu(NO_3)_2) = \frac{m(Cu(NO_3)_2)}{m_{\text{конечн. р-ра}}} = \frac{5,64 \text{ г}}{64,62 \text{ г}} \approx 0,08728$
Чтобы выразить в процентах, умножаем на 100%: $0,08728 \cdot 100\% \approx 8,73\%$.

Ответ: массовая доля соли (нитрата меди(II)) в полученном растворе составляет 8,73%.

9.66. Через 480 г 20%-го раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 52 г. К образовавшемуся раствору добавили 520 г 32%-го раствора хлорида бария. Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газа, выделившегося на аноде.

Дано:
Масса исходного раствора сульфата меди(II) ($m_{р-ра}(CuSO_4)$) = 480 г
Массовая доля $CuSO_4$ ($\omega(CuSO_4)$) = 20% = 0,2
Уменьшение массы раствора при электролизе ($\Delta m_{эл}$) = 52 г
Масса раствора хлорида бария ($m_{р-ра}(BaCl_2)$) = 520 г
Массовая доля $BaCl_2$ ($\omega(BaCl_2)$) = 32% = 0,32

Найти:
$m_{газа(анод)}$ - ?
$\omega(H_2O)_{кон}$ - ?

Решение:

1. Определим массу и количество вещества сульфата меди(II) в исходном растворе. Молярная масса $M(CuSO_4) = 160$ г/моль.$m(CuSO_4) = m_{р-ра}(CuSO_4) \cdot \omega(CuSO_4) = 480 \text{ г} \cdot 0.2 = 96 \text{ г}$.$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{96 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0.6 \text{ моль}$.

2. При электролизе водного раствора сульфата меди(II) масса раствора уменьшается за счет выделения меди на катоде и кислорода на аноде. Уравнение реакции:$2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu \downarrow + O_2 \uparrow + 2H_2SO_4$.

3. Проверим, какой будет убыль массы, если весь сульфат меди подвергнется электролизу. Из $0.6 \text{ моль} \: CuSO_4$ образуется $0.6 \text{ моль} \: Cu$ и $0.3 \text{ моль} \: O_2$.$\Delta m_1 = m(Cu) + m(O_2) = (0.6 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль}) + (0.3 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль}) = 38.4 \text{ г} + 9.6 \text{ г} = 48 \text{ г}$.

4. Общее уменьшение массы по условию составляет $52 \text{ г}$. Так как $52 \text{ г} > 48 \text{ г}$, то после полного разложения $CuSO_4$ начался электролиз воды. Убыль массы за счет электролиза воды:$\Delta m_2 = 52 \text{ г} - 48 \text{ г} = 4 \text{ г}$.Уравнение электролиза воды: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$.Пусть при электролизе воды выделилось $x \text{ моль} \: O_2$, тогда водорода выделилось $2x \text{ моль}$.$\Delta m_2 = m(H_2) + m(O_2) = (2x \cdot 2 \text{ г/моль}) + (x \cdot 32 \text{ г/моль}) = 36x$.$36x = 4 \text{ г} \implies x = \frac{4}{36} = \frac{1}{9} \text{ моль}$.

5. На аноде в обеих стадиях электролиза выделяется кислород. Найдем его общую массу.$n(O_2)_{общ} = n(O_2)_{из \: CuSO_4} + n(O_2)_{из \: H_2O} = 0.3 \text{ моль} + \frac{1}{9} \text{ моль} = \frac{3}{10} + \frac{1}{9} = \frac{27+10}{90} = \frac{37}{90} \text{ моль}$.$m_{газа(анод)} = m(O_2)_{общ} = n(O_2)_{общ} \cdot M(O_2) = \frac{37}{90} \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} \approx 13.16 \text{ г}$.
Ответ: 13,16 г.

Решение:

1. Определим массу и состав раствора после электролиза.Масса раствора: $m_{р-ра\_после\_эл} = m_{р-ра}(CuSO_4) - \Delta m_{эл} = 480 \text{ г} - 52 \text{ г} = 428 \text{ г}$.В растворе образовалась серная кислота: $n(H_2SO_4) = n(CuSO_4) = 0.6 \text{ моль}$.$m(H_2SO_4) = 0.6 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 58.8 \text{ г}$.

2. Найдем массу воды, оставшейся после электролиза. Исходная масса воды: $m(H_2O)_{исх} = 480 \text{ г} - 96 \text{ г} = 384 \text{ г}$.Вода расходовалась на электролиз $CuSO_4$ ($n_1 = 0.6 \text{ моль}$) и на собственный электролиз ($n_2 = 2 \cdot n(O_2)_{из \: H_2O} = 2 \cdot \frac{1}{9} = \frac{2}{9} \text{ моль}$).$m(H_2O)_{расх} = (0.6 + \frac{2}{9}) \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 10.8 \text{ г} + 4 \text{ г} = 14.8 \text{ г}$.Масса воды после электролиза: $m(H_2O)_{после\_эл} = 384 \text{ г} - 14.8 \text{ г} = 369.2 \text{ г}$.

3. К полученному раствору добавляют $520 \text{ г}$ $32\%$-го раствора $BaCl_2$.$m(BaCl_2) = 520 \text{ г} \cdot 0.32 = 166.4 \text{ г} \implies n(BaCl_2) = \frac{166.4 \text{ г}}{208 \text{ г/моль}} = 0.8 \text{ моль}$.Масса воды в этом растворе: $m(H_2O)_{в \: р-ре \: BaCl_2} = 520 \text{ г} - 166.4 \text{ г} = 353.6 \text{ г}$.

4. Протекает реакция обмена с образованием осадка сульфата бария:$H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$.В реакцию вступает $0.6 \text{ моль} \: H_2SO_4$ (недостаток) и $0.6 \text{ моль} \: BaCl_2$, образуется $0.6 \text{ моль}$ осадка $BaSO_4$.$m(BaSO_4) = 0.6 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} = 139.8 \text{ г}$.

5. Рассчитаем параметры конечного раствора.Масса конечного раствора: $m_{кон} = m_{р-ра\_после\_эл} + m_{р-ра}(BaCl_2) - m(BaSO_4) = 428 \text{ г} + 520 \text{ г} - 139.8 \text{ г} = 808.2 \text{ г}$.Общая масса воды в конечном растворе: $m(H_2O)_{кон} = m(H_2O)_{после\_эл} + m(H_2O)_{в \: р-ре \: BaCl_2} = 369.2 \text{ г} + 353.6 \text{ г} = 722.8 \text{ г}$.Массовая доля воды: $\omega(H_2O)_{кон} = \frac{m(H_2O)_{кон}}{m_{кон}} = \frac{722.8 \text{ г}}{808.2 \text{ г}} \approx 0.89433$.
Ответ: 89,43%.

9.67. Оксид меди(II) массой 16 г нагрели в присутствии угарного газа объёмом 2,24 л (н. у.). При этом угарный газ прореагировал полностью. Полученный твёрдый остаток растворили в 126 г 85%-го раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.

Дано:

$m(CuO) = 16 \text{ г}$
$V(CO) = 2,24 \text{ л (н.у.)}$
$m(\text{р-ра } HNO_3) = 126 \text{ г}$
$\omega(HNO_3) = 85\% = 0,85$

Найти:

$\omega_{конечн.}(\text{HNO}_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида меди(II) угарным газом при нагревании:

$CuO + CO \xrightarrow{t} Cu + CO_2$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) исходных реагентов, чтобы определить, какой из них находится в избытке.

Молярная масса оксида меди(II) $M(CuO) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $CuO$:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{16 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Количество вещества $CO$ (при нормальных условиях молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$):

$n(CO) = \frac{V(CO)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, реагенты взаимодействуют в стехиометрическом соотношении 1:1. Так как $n(CO) < n(CuO)$ ($0,1 \text{ моль} < 0,2 \text{ моль}$), угарный газ является лимитирующим реагентом и, согласно условию, прореагирует полностью. Оксид меди(II) взят в избытке.

3. Рассчитаем состав твердого остатка после первой реакции. Расчет ведем по лимитирующему реагенту - $CO$. В реакции участвует 0,1 моль $CO$, следовательно, с ним прореагирует 0,1 моль $CuO$ и образуется 0,1 моль металлической меди $Cu$.

Количество вещества непрореагировавшего $CuO$:

$n_{ост}(CuO) = n_{исх}(CuO) - n_{прореаг}(CuO) = 0,2 \text{ моль} - 0,1 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$

Масса непрореагировавшего $CuO$:

$m_{ост}(CuO) = n_{ост}(CuO) \cdot M(CuO) = 0,1 \text{ моль} \cdot 80 \text{ г/моль} = 8,0 \text{ г}$

Количество вещества образовавшейся меди:

$n(Cu) = n(CO) = 0,1 \text{ моль}$

Масса образовавшейся меди (молярная масса $M(Cu) = 64 \text{ г/моль}$):

$m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0,1 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 6,4 \text{ г}$

Таким образом, твердый остаток состоит из 8,0 г $CuO$ и 6,4 г $Cu$.

4. Твердый остаток растворяют в азотной кислоте. И оксид меди(II), и медь реагируют с 85%-й (концентрированной) азотной кислотой.

Уравнения реакций:

$CuO + 2HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + H_2O$

$Cu + 4HNO_{3(\text{конц.})} = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$

5. Рассчитаем начальное количество азотной кислоты и количество кислоты, вступившей в реакции.

Начальная масса чистой $HNO_3$ в растворе:

$m_{исх}(HNO_3) = m(\text{р-ра } HNO_3) \cdot \omega(HNO_3) = 126 \text{ г} \cdot 0,85 = 107,1 \text{ г}$

Начальное количество вещества $HNO_3$ (молярная масса $M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$):

$n_{исх}(HNO_3) = \frac{m_{исх}(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{107,1 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} = 1,7 \text{ моль}$

Количество $HNO_3$, прореагировавшее с остатком $CuO$:

$n_1(HNO_3) = 2 \cdot n_{ост}(CuO) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

Количество $HNO_3$, прореагировавшее с $Cu$:

$n_2(HNO_3) = 4 \cdot n(Cu) = 4 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

Общее количество прореагировавшей $HNO_3$:

$n_{прореаг}(HNO_3) = n_1(HNO_3) + n_2(HNO_3) = 0,2 \text{ моль} + 0,4 \text{ моль} = 0,6 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу оставшейся азотной кислоты и массу конечного раствора.

Количество вещества оставшейся $HNO_3$:

$n_{кон}(HNO_3) = n_{исх}(HNO_3) - n_{прореаг}(HNO_3) = 1,7 \text{ моль} - 0,6 \text{ моль} = 1,1 \text{ моль}$

Масса оставшейся $HNO_3$:

$m_{кон}(HNO_3) = n_{кон}(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 1,1 \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} = 69,3 \text{ г}$

Масса конечного раствора равна массе исходного раствора кислоты плюс масса добавленного твердого остатка, минус масса выделившегося газа ($NO_2$).

Количество вещества выделившегося $NO_2$:

$n(NO_2) = 2 \cdot n(Cu) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

Масса выделившегося $NO_2$ (молярная масса $M(NO_2) = 14 + 2 \cdot 16 = 46 \text{ г/моль}$):

$m(NO_2) = n(NO_2) \cdot M(NO_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 46 \text{ г/моль} = 9,2 \text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{кон}(\text{р-ра}) = m_{исх}(\text{р-ра } HNO_3) + m_{ост}(CuO) + m(Cu) - m(NO_2)$

$m_{кон}(\text{р-ра}) = 126 \text{ г} + 8,0 \text{ г} + 6,4 \text{ г} - 9,2 \text{ г} = 131,2 \text{ г}$

7. Рассчитаем конечную массовую долю азотной кислоты в растворе.

$\omega_{кон}(HNO_3) = \frac{m_{кон}(HNO_3)}{m_{кон}(\text{р-ра})} = \frac{69,3 \text{ г}}{131,2 \text{ г}} \approx 0,5282$

Для выражения в процентах, умножим на 100%:

$0,5282 \cdot 100\% = 52,82\%$

Ответ: массовая доля азотной кислоты в образовавшемся растворе составляет 52,82%.

9.68. Медный купорос $({\mathrm{CuSO}}_4 · 5{\mathrm{H}}_2\mathrm{O})$ массой 37,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г железа и после завершения реакции ещё 200 г 10%-го раствора серной кислоты. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

Дано:

$m(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}) = 37.5 \text{ г}$

$\omega_1(\text{CuSO}_4) = 20\% = 0.2$

$m(\text{Fe}) = 11.2 \text{ г}$

$m_{\text{р-ра}}(\text{H}_2\text{SO}_4) = 200 \text{ г}$

$\omega_2(\text{H}_2\text{SO}_4) = 10\% = 0.1$

Найти:

$\omega_{\text{конечн.}}(\text{веществ}) - ?$

Решение:

1. Определим состав исходного раствора сульфата меди. Вычислим молярные массы медного купороса и безводного сульфата меди:

$M(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 + 5 \cdot (2 \cdot 1 + 16) = 250 \text{ г/моль}$

$M(\text{CuSO}_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества медного купороса:

$n(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O})}{M(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O})} = \frac{37.5 \text{ г}}{250 \text{ г/моль}} = 0.15 \text{ моль}$

В этой порции кристаллогидрата содержится $0.15 \text{ моль}$ безводной соли $\text{CuSO}_4$. Найдем ее массу:

$m(\text{CuSO}_4) = n(\text{CuSO}_4) \cdot M(\text{CuSO}_4) = 0.15 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

Зная массу соли и ее массовую долю, найдем массу первого раствора:

$m_{\text{р-ра1}} = \frac{m(\text{CuSO}_4)}{\omega_1(\text{CuSO}_4)} = \frac{24 \text{ г}}{0.2} = 120 \text{ г}$

Масса воды в этом растворе составляет:

$m_1(\text{H}_2\text{O}) = m_{\text{р-ра1}} - m(\text{CuSO}_4) = 120 \text{ г} - 24 \text{ г} = 96 \text{ г}$

2. Рассмотрим реакцию с железом. К полученному раствору добавили железо, происходит реакция замещения:

$\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Cu}$

Найдем количество вещества железа:

$M(\text{Fe}) = 56 \text{ г/моль}$

$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{11.2 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

Сравним количества вещества реагентов: $n(\text{Fe}) = 0.2 \text{ моль} > n(\text{CuSO}_4) = 0.15 \text{ моль}$. Следовательно, сульфат меди находится в недостатке и прореагирует полностью, а железо — в избытке.

По уравнению реакции: $n(\text{Fe})_{\text{прореаг.}} = n(\text{FeSO}_4)_{\text{образ.}} = n(\text{Cu})_{\text{образ.}} = n(\text{CuSO}_4) = 0.15 \text{ моль}$.

Найдем количество и массу избыточного железа:

$n(\text{Fe})_{\text{изб.}} = n(\text{Fe})_{\text{исх.}} - n(\text{Fe})_{\text{прореаг.}} = 0.2 - 0.15 = 0.05 \text{ моль}$

$m(\text{Fe})_{\text{изб.}} = n(\text{Fe})_{\text{изб.}} \cdot M(\text{Fe}) = 0.05 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 2.8 \text{ г}$

Найдем массу образовавшихся продуктов:

$M(\text{FeSO}_4) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 = 152 \text{ г/моль}$

$m(\text{FeSO}_4) = n(\text{FeSO}_4) \cdot M(\text{FeSO}_4) = 0.15 \text{ моль} \cdot 152 \text{ г/моль} = 22.8 \text{ г}$

$M(\text{Cu}) = 64 \text{ г/моль}$

$m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = 0.15 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 9.6 \text{ г}$ (медь выпадает в осадок)

3. Рассмотрим добавление раствора серной кислоты. Найдем массу чистой серной кислоты и воды в добавленном растворе:

$m(\text{H}_2\text{SO}_4) = m_{\text{р-ра}}(\text{H}_2\text{SO}_4) \cdot \omega_2(\text{H}_2\text{SO}_4) = 200 \text{ г} \cdot 0.1 = 20 \text{ г}$

$m_2(\text{H}_2\text{O}) = 200 \text{ г} - 20 \text{ г} = 180 \text{ г}$

Серная кислота будет реагировать с избытком железа, оставшимся после первой реакции:

$\text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow$

Найдем количество вещества серной кислоты:

$M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 98 \text{ г/моль}$

$n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{20 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.204 \text{ моль}$

Сравним количества вещества реагентов: $n(\text{Fe})_{\text{изб.}} = 0.05 \text{ моль} < n(\text{H}_2\text{SO}_4) \approx 0.204 \text{ моль}$. Железо в недостатке, оно прореагирует полностью. Расчет ведем по железу.

По уравнению реакции: $n(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{прореаг.}} = n(\text{FeSO}_4)_{\text{образ. (2)}} = n(\text{H}_2)_{\text{образ.}} = n(\text{Fe})_{\text{изб.}} = 0.05 \text{ моль}$.

Найдем массу прореагировавшей кислоты и образовавшихся веществ:

$m(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{прореаг.}} = 0.05 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 4.9 \text{ г}$

$m(\text{FeSO}_4)_{\text{образ. (2)}} = 0.05 \text{ моль} \cdot 152 \text{ г/моль} = 7.6 \text{ г}$

$m(\text{H}_2) = 0.05 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 0.1 \text{ г}$ (водород улетучивается)

4. Определим состав конечного раствора и массовые доли веществ. Найдем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора $\text{CuSO}_4$, массы добавленного железа и массы добавленного раствора $\text{H}_2\text{SO}_4$ за вычетом массы выпавшей в осадок меди и выделившегося водорода:

$m_{\text{р-ра, конечн.}} = m_{\text{р-ра1}} + m(\text{Fe}) + m_{\text{р-ра}}(\text{H}_2\text{SO}_4) - m(\text{Cu}) - m(\text{H}_2)$

$m_{\text{р-ра, конечн.}} = 120 \text{ г} + 11.2 \text{ г} + 200 \text{ г} - 9.6 \text{ г} - 0.1 \text{ г} = 321.5 \text{ г}$

Теперь найдем массы веществ, содержащихся в конечном растворе.

Сульфат железа(II) ($\text{FeSO}_4$) образовался в двух реакциях:

$m(\text{FeSO}_4)_{\text{конечн.}} = 22.8 \text{ г} + 7.6 \text{ г} = 30.4 \text{ г}$

Серная кислота осталась в избытке:

$m(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{конечн.}} = m(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{исх.}} - m(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{прореаг.}} = 20 \text{ г} - 4.9 \text{ г} = 15.1 \text{ г}$

Рассчитаем массовые доли веществ в конечном растворе:

$\omega(\text{FeSO}_4) = \frac{m(\text{FeSO}_4)_{\text{конечн.}}}{m_{\text{р-ра, конечн.}}} = \frac{30.4 \text{ г}}{321.5 \text{ г}} \approx 0.0946 \text{, или } 9.46\%$

$\omega(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{конечн.}}}{m_{\text{р-ра, конечн.}}} = \frac{15.1 \text{ г}}{321.5 \text{ г}} \approx 0.0470 \text{, или } 4.70\%$

Ответ: Массовая доля сульфата железа(II) ($\text{FeSO}_4$) составляет $9.46\%$, массовая доля серной кислоты ($\text{H}_2\text{SO}_4$) — $4.70\%$.

9.69. Как из меди в минимальное число стадий получить хлорид меди(I)? Приведите уравнения реакций.

Решение

Получить хлорид меди(I) ($CuCl$) из металлической меди ($Cu$) в одну стадию в стандартных условиях невозможно. При прямом взаимодействии меди с сильными окислителями, такими как хлор ($Cl_2$), образуется более устойчивый хлорид меди(II) ($CuCl_2$). Поэтому для получения хлорида меди(I) требуется как минимум две стадии: сначала получение соли меди(II), а затем её восстановление до соли меди(I).

1. Получение хлорида меди(II).
На первой стадии металлическую медь окисляют газообразным хлором при нагревании. В результате реакции образуется хлорид меди(II).

Уравнение реакции:
$Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$

2. Восстановление хлорида меди(II) до хлорида меди(I).
На второй стадии полученный хлорид меди(II) восстанавливают до хлорида меди(I), используя в качестве восстановителя избыток металлической меди. Реакцию проводят, кипятя раствор хлорида меди(II) с медными стружками. Эта реакция является примером сопропорционирования.

Уравнение реакции:
$CuCl_2 + Cu \rightarrow 2CuCl \downarrow$

Хлорид меди(I) — это белое кристаллическое вещество, практически нерастворимое в воде, поэтому он выпадает в осадок.

Ответ: Минимальное число стадий для получения хлорида меди(I) из меди — две.
Уравнения реакций:
1) $Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$
2) $CuCl_2 + Cu \rightarrow 2CuCl$