Номер 7, страница 216 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 45. Медь. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 7, страница 216.

Условие.

7. Медный купорос имеет синий цвет. При нагревании он становится серым, а при попадании в воду синяя окраска восстанавливается. Объясните эти явления.

Решение.

Решение 2.

Решение

Наблюдаемые изменения цвета медного купороса связаны с обратимыми химическими процессами гидратации и дегидратации.

Медный купорос — это тривиальное название пентагидрата сульфата меди(II), химическая формула которого $CuSO_4 \cdot 5H_2O$. Это вещество является кристаллогидратом, в котором молекулы воды прочно связаны с ионами меди, образуя кристаллическую решетку. Именно наличие этой связанной, так называемой кристаллизационной, воды и обусловливает синий цвет соединения. Ионы меди в водном растворе или в составе кристаллогидрата образуют аквакомплексы (например, $[Cu(H_2O)_4]^{2+}$), которые поглощают свет в оранжево-красной части видимого спектра, а отраженный свет воспринимается человеческим глазом как синий.

При нагревании медного купороса происходит процесс дегидратации — отщепления молекул воды. Это эндотермическая реакция, которая требует подвода тепла. В результате разрушается структура кристаллогидрата и образуется безводный сульфат меди(II) ($CuSO_4$). Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

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

Безводный сульфат меди(II) представляет собой порошок белого или, как указано в задаче, серого цвета. Изменение цвета с синего на серый объясняется тем, что без молекул воды электронное строение иона меди изменяется, и он перестает поглощать свет в видимой области спектра так, как это делал аквакомплекс.

Процесс является обратимым. При добавлении воды к серому безводному сульфату меди происходит экзотермическая реакция гидратации — присоединение молекул воды с выделением тепла и восстановлением первоначальной структуры пентагидрата. Уравнение реакции:

$CuSO_4 + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O$

В результате восстановления структуры кристаллогидрата восстанавливается и его характерная синяя окраска. Это свойство безводного сульфата меди часто используется в лабораториях как качественный индикатор на присутствие влаги.

Ответ: Синий цвет медного купороса обусловлен наличием в его составе кристаллизационной воды (это кристаллогидрат $CuSO_4 \cdot 5H_2O$). При нагревании вода испаряется, и синий кристаллогидрат превращается в безводный сульфат меди ($CuSO_4$) серого (или белого) цвета. При контакте с водой происходит обратный процесс гидратации, и синяя окраска, характерная для кристаллогидрата, восстанавливается.