Номер 1, страница 13 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Качественное определение углерода и водорода.

В сухую пробирку поместите около 1 г порошка оксида меди(II) и 0,2 г парафина, или бензина, или вазелина. Если в опыте используется парафин, нагрейте пробирку до плавления парафина и затем содержимое её встряхните, чтобы вещества хорошо перемешались.

Пробирку закрепите в штативе в горизонтальном положении (рис. 3) и поместите в неё недалеко от открытого конца немного безводного сульфата меди(II). Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустите в другую пробирку с известковой водой. Содержимое первой пробирки слегка нагрейте и наблюдайте за происходящими изменениями.

Рис. 3. Качественное определение углерода в органическом веществе

• Почему изменяется цвет сульфата меди(II)? О содержании какого элемента в исследуемом веществе это свидетельствует?

• О содержании какого элемента свидетельствует помутнение известковой воды?

• Что образовалось из оксида меди(II) и какие наблюдения это подтверждают? Напишите уравнения всех реакций, которые происходят при этом. Для парафина используйте его усреднённую формулу $ \text{C}_{23}\text{H}_{48} $.

Почему изменяется цвет сульфата меди(II)? О содержании какого элемента в исследуемом веществе это свидетельствует?

В ходе эксперимента при нагревании парафина с оксидом меди(II) происходит химическая реакция, в результате которой атомы водорода, входящие в состав парафина, окисляются кислородом из оксида меди(II) с образованием воды ($H_2O$) в виде пара.

Безводный сульфат меди(II) ($CuSO_4$) — это порошок белого цвета. Он является качественным реактивом на воду. Когда образовавшиеся пары воды проходят через слой безводного сульфата меди(II), они вступают с ним в реакцию, образуя кристаллогидрат сульфата меди(II) ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$), который имеет характерный синий цвет.

Таким образом, изменение цвета сульфата меди(II) с белого на синий свидетельствует об образовании воды. Поскольку кислород для этой реакции был взят из оксида меди(II), образование воды доказывает наличие атомов водорода (H) в составе исследуемого вещества — парафина.

Ответ: Цвет сульфата меди(II) изменяется из-за его реакции с водой, образующейся при окислении парафина, что свидетельствует о наличии атомов водорода в составе парафина.

О содержании какого элемента свидетельствует помутнение известковой воды?

Известковая вода представляет собой насыщенный раствор гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Ее помутнение, то есть образование белого осадка, является качественной реакцией на углекислый газ ($CO_2$). В данном эксперименте углекислый газ образуется в результате окисления атомов углерода из парафина кислородом из оксида меди(II).

Когда газообразные продукты реакции пропускают через известковую воду, происходит реакция между углекислым газом и гидроксидом кальция с образованием нерастворимого карбоната кальция ($CaCO_3$), который и вызывает помутнение раствора.

Это наблюдение доказывает, что в ходе реакции выделился углекислый газ, а значит, в состав исследуемого вещества — парафина — входят атомы углерода (C).

Ответ: Помутнение известковой воды свидетельствует о наличии атомов углерода в составе парафина.

Что образовалось из оксида меди(II) и какие наблюдения это подтверждают? Напишите уравнения всех реакций, которые происходят при этом. Для парафина используйте его усреднённую формулу $C_{23}H_{48}$.

Оксид меди(II) ($CuO$), который представляет собой порошок черного цвета, в данной реакции выполняет роль окислителя. Он отдает свой кислород для окисления углерода и водорода, содержащихся в парафине. При этом сам оксид меди(II) восстанавливается до металлической меди ($Cu$).

Подтверждающим наблюдением является изменение цвета реакционной смеси в первой пробирке. Изначально черная смесь порошка оксида меди(II) и парафина после сильного нагревания приобретает характерный для металлической меди красно-коричневый (или розовый) цвет.

Уравнения всех реакций, происходящих в ходе эксперимента:

1. Окисление парафина оксидом меди(II) с образованием углекислого газа, воды и металлической меди:

$C_{23}H_{48} + 70CuO \xrightarrow{t} 23CO_2 \uparrow + 24H_2O + 70Cu$

2. Реакция обнаружения воды с помощью безводного сульфата меди(II):

$CuSO_4 \text{ (белый)} + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O \text{ (синий)}$

3. Реакция обнаружения углекислого газа с помощью известковой воды:

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ: Из оксида меди(II) образовалась металлическая медь ($Cu$). Это подтверждается изменением цвета реакционной смеси с черного на красно-коричневый. Уравнения реакций: $C_{23}H_{48} + 70CuO \xrightarrow{t} 23CO_2 \uparrow + 24H_2O + 70Cu$; $CuSO_4 + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O$; $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$.