Номер 6, страница 216 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 45. Медь. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 6, страница 216.

Условие.

6. Перечислите важнейшие медные сплавы и расскажите об их применении.

Решение.

Решение 2.

6. Медные сплавы — это металлические материалы, получаемые сплавлением меди с другими химическими элементами (легирующими компонентами). Важнейшими и наиболее распространенными из них являются бронзы, латуни и медно-никелевые сплавы.

Бронзы

Это группа сплавов на основе меди, где главным легирующим элементом является олово ($Sn$), алюминий ($Al$), кремний ($Si$), бериллий ($Be$), свинец ($Pb$) или другие элементы, за исключением цинка ($Zn$) и никеля ($Ni$).

Свойства и применение:

- Оловянные бронзы: Обладают высокой прочностью, твёрдостью, отличной коррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Исторически использовались для изготовления оружия и орудий труда (бронзовый век). Сегодня их применяют для литья скульптур и памятников, колоколов, изготовления подшипников скольжения, шестерён, клапанов и другой арматуры.

- Алюминиевые бронзы: Отличаются высокой механической прочностью, жаропрочностью и стойкостью к коррозии, особенно в морской воде. Используются в судостроении для изготовления гребных винтов, валов, а также в химическом машиностроении.

Латуни

Это сплавы меди, где основным легирующим элементом является цинк ($Zn$).

Свойства и применение: Латуни характеризуются хорошей пластичностью, они легко обрабатываются давлением (прокатка, штамповка, вытяжка), имеют хорошую коррозионную стойкость на воздухе и в пресной воде. Их цвет меняется от красноватого до светло-жёлтого с увеличением содержания цинка. Латуни широко применяются для производства сантехнической арматуры (смесители, фитинги), музыкальных духовых инструментов (трубы, валторны), гильз патронов, деталей часов, декоративных элементов интерьера.

Медно-никелевые сплавы

Это сплавы, где основным легирующим компонентом является никель ($Ni$).

Свойства и применение: К ним относятся мельхиор (сплав с никелем и добавками железа и марганца) и константан (медь, ~40% никеля, ~1.5% марганца).

- Мельхиор: Имеет красивый серебристый цвет, высокую коррозионную стойкость, в том числе в морской воде. Из него изготавливают столовые приборы, посуду ("новое серебро"), монеты, детали для морских судов и теплообменной аппаратуры.

- Константан: Его уникальное свойство — высокое и стабильное электрическое сопротивление, которое почти не зависит от температуры. Это делает его незаменимым материалом для изготовления прецизионных резисторов, реостатов и в качестве отрицательного электрода в термопарах (например, "медь-константан").

Ответ: Важнейшие медные сплавы — бронзы (медь + олово/алюминий и др.), латуни (медь + цинк) и медно-никелевые сплавы (мельхиор, константан). Бронзы применяют для скульптур, подшипников и арматуры; латуни — в сантехнике, музыкальных инструментах и для декоративных изделий; медно-никелевые сплавы — для монет, столовых приборов, посуды (мельхиор) и в электроизмерительной технике (константан).

7. Дано

Медный купорос ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$) синего цвета.
Нагревание медного купороса.

Найти:

Объяснить причину изменения цвета с синего на белый при нагревании и написать уравнение реакции.

Решение

Медный купорос — это тривиальное название кристаллогидрата сульфата меди(II), химическая формула которого $CuSO_4 \cdot 5H_2O$. Его характерный синий цвет обусловлен не самим сульфатом меди, а наличием кристаллизационной воды, молекулы которой образуют с ионами меди(II) аквакомплексы состава $[Cu(H_2O)_4]^{2+}$. Именно этот комплексный ион поглощает свет в оранжево-красной части спектра, из-за чего мы воспринимаем соединение как синее.

При нагревании медного купороса происходит процесс дегидратации — отщепление и испарение молекул воды. Энергия, подводимая при нагревании, разрывает координационные связи между ионами меди и молекулами воды. В результате кристаллогидрат разрушается и превращается в безводную соль — сульфат меди(II) ($CuSO_4$).

Безводный сульфат меди(II) представляет собой порошок белого цвета, так как в отсутствие комплексных ионов с водой его электронная структура меняется, и он перестает поглощать видимый свет.

Уравнение химической реакции, описывающее этот процесс, выглядит так:

$CuSO_4 \cdot 5H_2O \xrightarrow{t^\circ \text{C}} CuSO_4 + 5H_2O\uparrow$

Процесс является обратимым: при добавлении воды к белому порошку безводного сульфата меди он вновь гидратируется, образуя синий медный купорос, при этом выделяется тепло.

Ответ: При нагревании медный купорос ($CuSO_4 \cdot 5H_2O$) синего цвета теряет кристаллизационную воду (дегидратируется) и превращается в безводный сульфат меди ($CuSO_4$), который является веществом белого цвета. Изменение цвета происходит из-за разрушения синих комплексных ионов $[Cu(H_2O)_4]^{2+}$. Уравнение реакции: $CuSO_4 \cdot 5H_2O \xrightarrow{t} CuSO_4 + 5H_2O\uparrow$.