Характеристиеа свойств меди и её соединений

Задача 984. 

Написать уравнения реакций взаимодействия меди с разбавленной (1 : 2) и концентрированной азотной кислотой. Почему медь не растворяется в соляной кислоте?

Решение:

3Cu + 8HNO₃(разб.) → 3Сu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O;

Cu + 4HNO₃(конц.) → Сu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.

Медь не растворяется в соляной кислоте, потому что она в ряду напряжений стоит правее водорода и поэтому не вытесняет водород из кислоты. Однако в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в разбавленной соляной и серной кислоте с образованием соответствующей соли:

2Cu + 4HCl + O₂  → 2CuCl₂ + 2H₂O

Задача 985. 
Как взаимодействуют соли меди с растворами щелочей и гидроксида аммония?
Решение:
а) Соли меди (II) с растворами щелочей образуют гидроксид меди (II) и соответствующую соль:

CuSO₄ +2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Уже при слабом нагревании даже под водой гидроксид меди (II) разлагается, превращаясь в чёрный оксид меди(II):

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

б) Характерной особенностью солей меди (II) является то, что при их взаимодействии с гидроксидом аммония осадка Cu(OH)₂ не образуется. Если к раствору сульфата меди (II) приливать раствор аммиака, то сначала выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивно синий цвет обусловленный комплексным ионом [Cu(NH₃)₄]²⁺. При испарении воды ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺ связываются ионами кислотного остатка SO₄^2- и из раствора выделяется тёмно-синие кристаллы, состав которых можно выразить формулой [Cu(NH₃)₄]SO₄ ^. H₂O. Таким образом, при взаимодействии CuSO₄ с NH₄OH происходит реакция:

CuSO₄ + 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4Н2О

или в ионно-молекулярной форме:

Cu²⁺ + 4NH₄⁺ = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O

Задача 986. 
Какие процессы происходят при электролизе растворов сульфата меди: а) с медными; б) с платиновыми электродами?
Решение:
а) Электролиз раствора сульфата меди с медными электродами. Стандартный электродный потенциал системы:
Сu²⁺ +2  = Cu⁰ (+0,337

значительно выше, чем потенциал водородного электрода в кислой среде (0,000 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди, сопровождающееся отложением чистой меди на медном катоде:

Сu²⁺ + 2  = Cu⁰

Так как значения стандартных электродных потенциалов окисления воды и окисления SO₄^2- значительно выше, чем потенциал окисления меди, то на аноде будет протекать процесс окисления меди:

Сu⁰ — 2  = Cu²⁺

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на медных электродах происходит растворение медного анода и отложение чистой меди на медном катоде. Данный процесс можно применить для очистки меди от примесей (электрохимическое рафинирование).

б) При электролизе раствора CuSO₄ с платиновыми электродами. Медь в ряду напряжений расположена после водорода; поэтому у катода будет происходить разряд ионов Cu²⁺ и выделение металлической меди:

Сu²⁺ + 2  = Cu⁰

На аноде будет разряжаться вода, потому что стандартный электродный потенциал электрохимического окисления воды (1,228 В), значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему

SO₄^2- = S₂O₈^2- +2 .

Ионы SO₄^2-, движущиеся при этом электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве и вместе с ионами Н⁺ образуют систему, состоящую из серной кислоты. 

У анода: 2Н₂О + 4  = О₂ + 4Н⁺

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на платиновых электродах на катоде будет выделяться металлическая медь, а на аноде – газообразный кислород и в анодном пространстве будет накапливаться серная кислота.