Номер 10, страница 216 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 45. Медь. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 10, страница 216.

Условие.

10. Предложите способ получения сульфата меди(I) из меди.

Решение.

Решение 2.

Получение сульфата меди(I) ($Cu_2SO_4$) из металлической меди ($Cu$) — это сложная задача, так как соединения меди со степенью окисления +1 неустойчивы в водных растворах (они диспропорционируют), а прямое взаимодействие меди с серной кислотой приводит к образованию сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Поэтому для синтеза сульфата меди(I) необходимо использовать многостадийный метод, который исключает наличие воды на финальном этапе.

Предлагаемый способ состоит из двух основных этапов:

Шаг 1: Получение оксида меди(I) ($Cu_2O$) из меди ($Cu$)

На первом этапе необходимо перевести металлическую медь в оксид меди(I). Это можно осуществить, например, через промежуточное получение оксида меди(II).

1. Сначала медь (в виде порошка или стружки) окисляют до оксида меди(II), прокаливая её на воздухе при высокой температуре.

   $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Затем полученный черный оксид меди(II) смешивают с мелкодисперсным порошком металлической меди в молярном соотношении 1:1 и нагревают смесь в инертной атмосфере (например, в токе азота) до температуры около 1000–1100 °C. В результате этой реакции образуется красный оксид меди(I).

   $CuO + Cu \xrightarrow{1000-1100^\circ C, N_2} Cu_2O$

Шаг 2: Получение сульфата меди(I) ($Cu_2SO_4$) из оксида меди(I) ($Cu_2O$)

Поскольку сульфат меди(I) немедленно разлагается в воде на сульфат меди(II) и металлическую медь, его синтез проводят в безводных условиях. В качестве сульфатирующего агента можно использовать диметилсульфат ($(CH_3)_2SO_4$).

К суспензии оксида меди(I) в безводном диэтиловом эфире или ацетоне при охлаждении и перемешивании добавляют диметилсульфат. Сульфат меди(I) является нерастворимым в этих растворителях и выпадает в осадок в виде серого порошка.

Уравнение реакции:

$Cu_2O + (CH_3)_2SO_4 \xrightarrow{безводный~эфир} Cu_2SO_4 \downarrow + (CH_3)_2O$

Полученный осадок сульфата меди(I) отделяют фильтрованием, промывают безводным растворителем для удаления непрореагировавших веществ и побочных продуктов, после чего высушивают в вакууме.

Ответ: Предлагается трехстадийный способ: 1) Окисление металлической меди кислородом воздуха при нагревании до оксида меди(II): $2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$. 2) Восстановление оксида меди(II) избытком металлической меди при высокой температуре в инертной атмосфере до оксида меди(I): $CuO + Cu \rightarrow Cu_2O$. 3) Взаимодействие полученного оксида меди(I) с диметилсульфатом в среде безводного органического растворителя (например, диэтилового эфира) с образованием нерастворимого сульфата меди(I): $Cu_2O + (CH_3)_2SO_4 \rightarrow Cu_2SO_4 \downarrow + (CH_3)_2O$.