Страница 37 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Лабораторный опыт 16

Получите осадок гидроксида меди(II) в трёх пробирках: к 2 мл раствора сульфата меди(II) прилейте 1 мл раствора щёлочи. В первую пробирку прилейте соляную кислоту (т. е. раствор, содержащий ионы $H^+$ и $Cl^-$), во вторую — раствор серной кислоты (т. е. раствор, содержащий ионы $H^+$ и $SO_4^{2-}$), в третью — раствор азотной кислоты (т. е. раствор, содержащий ионы $H^+$ и $NO_3^-$). Что наблюдаете? Запишите соответствующие уравнения реакций.

Получение осадка гидроксида меди(II)

В соответствии с заданием, для получения гидроксида меди(II) необходимо к раствору сульфата меди(II) ($CuSO_4$) добавить раствор щёлочи. В качестве щёлочи можно использовать, например, гидроксид натрия ($NaOH$). При их смешивании протекает реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде гидроксид меди(II).

Наблюдение: При сливании голубого раствора сульфата меди(II) и бесцветного раствора щёлочи выпадает студенистый осадок ярко-голубого цвета. Это гидроксид меди(II) - $Cu(OH)_2$.

Уравнения реакции:
Молекулярное: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$
Полное ионное: $Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$
Сокращённое ионное: $Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

Ответ: В каждой из трёх пробирок получен голубой студенистый осадок гидроксида меди(II).

Добавление соляной кислоты (первая пробирка)

В первую пробирку к полученному осадку добавляем раствор соляной кислоты ($HCl$). Гидроксид меди(II) является нерастворимым основанием и вступает в реакцию нейтрализации с кислотой, так как проявляет основные свойства.

Наблюдение: Голубой осадок растворяется, и образуется прозрачный раствор голубого цвета. Это раствор соли - хлорида меди(II) ($CuCl_2$).

Уравнения реакции:
Молекулярное: $Cu(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + 2H_2O$
Полное ионное: $Cu(OH)_2(s) + 2H^+ + 2Cl^- \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^- + 2H_2O$
Сокращённое ионное: $Cu(OH)_2(s) + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Осадок гидроксида меди(II) растворяется в соляной кислоте с образованием голубого раствора хлорида меди(II) и воды.

Добавление серной кислоты (вторая пробирка)

Во вторую пробирку с осадком $Cu(OH)_2$ добавляем раствор серной кислоты ($H_2SO_4$). Происходит аналогичная реакция нейтрализации.

Наблюдение: Голубой осадок растворяется с образованием прозрачного голубого раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$).

Уравнения реакции:
Молекулярное: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$
Полное ионное: $Cu(OH)_2(s) + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O$
Сокращённое ионное: $Cu(OH)_2(s) + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Осадок гидроксида меди(II) растворяется в серной кислоте с образованием голубого раствора сульфата меди(II) и воды.

Добавление азотной кислоты (третья пробирка)

В третью пробирку с осадком $Cu(OH)_2$ добавляем раствор азотной кислоты ($HNO_3$).

Наблюдение: Голубой осадок растворяется с образованием прозрачного голубого раствора нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$).

Уравнения реакции:
Молекулярное: $Cu(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$
Полное ионное: $Cu(OH)_2(s) + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^- + 2H_2O$
Сокращённое ионное: $Cu(OH)_2(s) + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2H_2O$

Ответ: Осадок гидроксида меди(II) растворяется в азотной кислоте с образованием голубого раствора нитрата меди(II) и воды.

Лабораторный опыт 17

В три сухие пробирки поместите немного порошка оксида меди(II) и прилейте: в первую — соляную кислоту, во вторую — раствор серной кислоты, в третью — раствор азотной. Используя держатель для пробирок, нагрейте каждую пробирку в пламени спиртовки. Что наблюдаете? Запишите соответствующие уравнения реакций.

Решение

В данном лабораторном опыте исследуется взаимодействие основного оксида — оксида меди(II) — с различными кислотами. Оксид меди(II) ($CuO$) представляет собой порошок черного цвета. Соляная ($HCl$), серная ($H_2SO_4$) и азотная ($HNO_3$) кислоты являются сильными кислотами. Реакции между основным оксидом и кислотой приводят к образованию соли и воды. Нагревание используется для ускорения этих реакций.

Общее наблюдение для всех трех пробирок:

При нагревании черный порошок оксида меди(II) постепенно растворяется в кислоте. Бесцветные растворы кислот приобретают окраску, характерную для солей меди(II).

1. Взаимодействие с соляной кислотой (первая пробирка)

При реакции оксида меди(II) с соляной кислотой образуется хлорид меди(II) и вода. Черный порошок растворяется, и раствор приобретает зелено-голубой цвет.

Уравнение реакции:

$$CuO + 2HCl \xrightarrow{t} CuCl_2 + H_2O$$

Ответ: Наблюдается растворение черного порошка $CuO$ и образование раствора зелено-голубого цвета. Уравнение реакции: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$.

2. Взаимодействие с раствором серной кислоты (вторая пробирка)

При реакции оксида меди(II) с серной кислотой образуется сульфат меди(II) и вода. Черный порошок растворяется, и раствор становится голубым.

Уравнение реакции:

$$CuO + H_2SO_4 \xrightarrow{t} CuSO_4 + H_2O$$

Ответ: Наблюдается растворение черного порошка $CuO$ и образование раствора голубого цвета. Уравнение реакции: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.

3. Взаимодействие с раствором азотной кислоты (третья пробирка)

При реакции оксида меди(II) с азотной кислотой образуется нитрат меди(II) и вода. Черный порошок растворяется, и раствор также приобретает голубой цвет.

Уравнение реакции:

$$CuO + 2HNO_3 \xrightarrow{t} Cu(NO_3)_2 + H_2O$$

Ответ: Наблюдается растворение черного порошка $CuO$ и образование раствора голубого цвета. Уравнение реакции: $CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$.