Номер 1, страница 85 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Используя раствор серной кислоты и два соединения разных классов, получите сульфат меди(II) двумя реакциями обмена. Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций, отметьте признаки и условия их протекания. Обоснуйте, почему эти реакции относятся к окислительно-восстановительным.

Для получения сульфата меди(II) ($CuSO_4$) в результате реакций обмена, можно использовать реакцию серной кислоты с соединениями меди(II), которые относятся к классам оксидов, оснований или солей (образованных более слабыми кислотами).

Способ 1. Взаимодействие серной кислоты с оксидом меди(II)

В качестве первого соединения меди(II) возьмем оксид меди(II) ($CuO$), который является основным оксидом.

Молекулярное уравнение:

$CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$

Полное ионное уравнение:

Оксид меди(II) — твердое вещество, на ионы не расписывается. Серная кислота — сильный электролит. Сульфат меди(II) — растворимая соль, сильный электролит. Вода — слабый электролит.

$CuO + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

Признаки и условия протекания реакции:

Признаком реакции является растворение твердого вещества черного цвета ($CuO$) и образование раствора голубого цвета (цвет ионов $Cu^{2+}$ в водном растворе). Реакция обмена идет до конца, так как в результате образуется малодиссоциирующее вещество — вода. Для ускорения реакции смесь обычно нагревают.

Ответ: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.

Способ 2. Взаимодействие серной кислоты с гидроксидом меди(II)

В качестве второго соединения меди(II) другого класса возьмем гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), который является нерастворимым основанием.

Молекулярное уравнение:

$Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

Гидроксид меди(II) — нерастворимое в воде основание, на ионы не расписывается. Серная кислота и сульфат меди(II) — сильные электролиты, вода — слабый электролит.

$Cu(OH)_2 + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение:

$Cu(OH)_2 + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Признаки и условия протекания реакции:

Признаком реакции является растворение осадка голубого цвета ($Cu(OH)_2$) и образование прозрачного раствора голубого цвета. Это реакция нейтрализации, которая относится к реакциям обмена. Она идет до конца, так как в результате образуется вода. Реакция протекает при комнатной температуре.

Ответ: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$.

Обоснование, почему эти реакции не относятся к окислительно-восстановительным

В условии задачи содержится просьба обосновать, почему данные реакции относятся к окислительно-восстановительным. Однако, представленные реакции являются реакциями ионного обмена, которые по определению не являются окислительно-восстановительными. В ходе реакций обмена не происходит изменения степеней окисления атомов химических элементов. Проверим это.

Для реакции 1:

$\overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H_2}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} \rightarrow \overset{+2}{Cu}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Степени окисления элементов: $Cu$ была +2 и осталась +2; $O$ была -2 и осталась -2; $H$ был +1 и остался +1; $S$ была +6 и осталась +6. Степени окисления не изменились.

Для реакции 2:

$\overset{+2}{Cu}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 + \overset{+1}{H_2}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} \rightarrow \overset{+2}{Cu}\overset{+6}{S}\overset{-2}{O_4} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Степени окисления элементов: $Cu$ была +2 и осталась +2; $O$ была -2 и осталась -2; $H$ был +1 и остался +1; $S$ была +6 и осталась +6. Степени окисления не изменились.

Таким образом, обе реакции являются реакциями обмена, а не окислительно-восстановительными, так как ни один из элементов не меняет свою степень окисления в ходе реакции. Вероятно, в формулировке вопроса допущена неточность.

Ответ: Данные реакции не являются окислительно-восстановительными, так как в ходе их протекания степени окисления всех химических элементов остаются неизменными.