С какими кислотами реагирует медь: Медь — химические свойства » HimEge.ru

alexxlab | 28.11.1979 | 0 | Разное

Содержание

Медь — химические свойства » HimEge.ru

Место меди в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева

Медь расположена в 11 группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. В четвертом периоде медь является предпоследним d-элементом, её валентные электроны 3d94s2, однако вследствие устойчивости d10-состояния энергетическим более выгодным оказывается переход одного d-электрона на 4s-подуровень, поэтому валентные электроны меди имеют следующую конфигурацию: 3d104s1. В соединениях для меди характерная степень окисления +2, возможно проявление степеней окисления +1 и +3.

Физические свойства меди

Медь – пластичный, розовато-красный металл с металлическим блеском. Обладает высокой тепло- и электропроводностью, по значению электропроводности уступает только серебру. Температура плавления 1083°С, температура кипения 2567°С, плотность 8,92 г/см3.

На воздухе медь покрывается плотной зелено-серой пленкой основного карбоната, которая защищает её от дальнейшего окисления.

Химические свойства меди

С кислородом в зависимости от температуры взаимодействия медь образует два оксида:
2Cu + O2 = 2CuO (черный цвет)

При температуре около 150 оС металл покрывается темно-красной пленкой оксида меди (I):
4Cu + O2 = 2Cu2O

При нагревании с фтором, хлором, бромом образуются галогениды меди (II):
Cu + Br2 = CuBr2;

с йодом – образуется йодид меди (I):
2Cu + I2 = 2CuI.

Cu + S = CuS
4Cu   + SO2= Cu2S + 2CuO
4Cu + 2NO2  = 4CuO   + N2

Взаимодействие с кислотами

В электрохимическом ряду напряжений металлов медь расположена после водорода, поэтому она не взаимодействует с растворами разбавленной соляной и серной кислот и щелочей.

Растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата меди (II) и оксида азота (II):

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

Реагирует с концентрированными растворами серной и азотной кислот с образованием солей меди (II) и продуктов восстановления кислот:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O;

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.

С концентрированной соляной кислотой медь реагирует с образованием трихлорокупрата (II) водорода:

Cu + 3HCl = H[CuCl3] + H2

Глава 2. Химические свойства меди и ее соединений

§1. Химические свойства простого вещества (ст. ок. = 0).

а) Отношение к кислороду.

В отличие от своих соседей по подгруппе – серебра и золота, – медь непосредственно реагирует с кислородом. Медь проявляет к кислороду незначительную активность, но во влажном воздухе постепенно окисляется и покрывается пленкой зеленоватого цвета, состоящей из основных карбонатов меди:

В сухом воздухе окисление идет очень медленно, на поверхности меди образуется тончайший слой оксида меди:

Внешне медь при этом не меняется, так как оксид меди (I) как и сама медь, розового цвета. К тому же слой оксида настолько тонок, что пропускает свет, т.е. просвечивает. По-иному медь окисляется при нагревании, например, при 600-800 0C. В первые секунды окисление идет до оксида меди (I), которая с поверхности переходит в оксид меди (II) черного цвета. Образуется двухслойное окисное покрытие.

Qобразования (Cu2O) = 84935 кДж.

Рисунок 2. Строение оксидной пленки меди.

б) Взаимодействие с водой.

Металлы подгруппы меди стоят в конце электрохимического ряда напряжений, после иона водорода. Следовательно, эти металлы не могут вытеснять водород из воды. В то же время водород и другие металлы могут вытеснять металлы подгруппы меди из растворов их солей, например:

.

Эта реакция окислительно-восстановительная, так как происходит переход электронов:

Молекулярный водород вытесняет металлы подгруппы меди с большим трудом. Объясняется это тем, что связь между атомами водорода прочная и на ее разрыв затрачивается много энергии. Реакция же идет только с атомами водорода.

Медь при отсутствии кислорода с водой практически не взаимодействует. В присутствии кислорода медь медленно взаимодействует с водой и покрывается зеленой пленкой гидроксида меди и основного карбоната:

в) Взаимодействие с кислотами.

Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислота на медь не действуют.

Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей:

Исключение составляет только иодоводородная кислота, которая вступает в реакцию с медью с выделением водорода и образованием очень устойчивого комплекса меди (I):

2Cu + 3HI → 2H[CuI2] +H2

Медь так же реагирует с кислотами – окислителями, например, с азотной:

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

3Cu + 8HNO3(разбав.)

→ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

А так же с концентрированной холодной серной кислотой:

Cu + H2SO4(конц.) → CuO + SO2↑ + H2O

C горячей концентрированной серной кислотой:

Cu + 2H2SO4(конц., горячая) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

C безводной серной кислотой при температуре 2000С образуется сульфат меди (I):

2Cu + 2H2SO4(безводн.) 200 °C→ Cu2SO4↓ + SO

2↑ + 2H2O

г) Отношение к галогенам и некоторым другим неметаллам.

Qобразования (CuCl) = 134300 кДж

Qобразования (CuCl2) = 111700 кДж

Медь хорошо реагирует с галогенами, дает два вида галогенидов: CuX и CuX2.. При действии галогенов при комнатной температуре видимых изменений не происходит, но на поверхности вначале образуется слой адсорбированных молекул, а затем и тончайший слой галогенидов. При нагревании реакция с медью происходит очень бурно. Нагреем медную проволочку или фольги и опустим ее в горячем виде в банку с хлором – около меди появятся бурые пары, состоящие из хлорида меди (II) CuCl2 с примесью хлорида меди (I) CuCl. Реакция происходит самопроизвольно за счет выделяющейся теплоты. Одновалентные галогениды меди получают при взаимодействии металлической меди с раствором галогенида двухвалентной меди, например:

При этом монохлорид выпадает из раствора в виде белого осадка на поверхности меди.

Медь так же достаточно легко ступает в реакции с серой и селеном при нагревании (300—400 °C):

2Cu +S→Cu2S

2Cu +Se→Cu2Se

А вот с водородом, углеродом и азотом медь не реагирует даже при высоких температурах.

д) Взаимодействие с оксидами неметаллов

Медь при нагревании может вытеснять из некоторых оксидов неметаллов (например, оксид серы (IV) и оксиды азота (II, IV)) простые вещества, образуя при этом термодинамически более устойчивый оксид меди (II):

4Cu+SO2 600-800°C →2CuO + Cu2S

4Cu+2NO

2 500-600°C →4CuO + N2

2Cu+2NO 500-600°C →2CuO + N2

§2. Химические свойства одновалентной меди (ст.ок. = +1)

В водных растворах ион Cu+ очень неустойчив и диспропорционирует:

Cu+Cu0+Cu2+

Однако медь в степени окисления (+1) может стабилизироваться в соединениях с очень низкой растворимостью или за счет комплексообразовния [9].

а) Оксид меди (I) Cu2O

Амфотерный оксид. Кристаллическое вещество коричнево-красного цвета. В природе встречается в виде минерала куприта. Исскуственно может быть получен нагреванием раствора соли меди (II) с щелочью и каким-нибудь сильным восстановителем, например, формалином или глюкозой [11]. Оксид меди(I) не реагирует с водой. Оксид меди(I) переводится в раствор концентрированной соляной кислотой с образованием хлоридного комплекса:

Cu2O+4HCl→2H[CuCl2]+ H2O

Так же растворим в концентрированном растворе аммиака и солей аммония:

Cu2O+2NH4+→2[Cu(H2O)(NH3)]+

В разбавленной серной кислоте диспропорционирует на двухвалентную медь и металлическую медь:

Cu2O+H2SO4(разбав.) →CuSO4

+Cu0↓+H2O

Также оксид меди(I) вступает в водных растворах в следующие реакции:

1. Медленно окисляется кислородом до гидроксида меди(II):

2Cu2O+4H2O+O2→4Cu(OH)2

2. Реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди(I):

Cu2O+2HГ→2CuГ↓ +H2O (Г=Cl, Br, J)

3.Восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например, гидросульфитом натрия в концентрированном растворе:

2Cu2O+2NaSO3→4Cu↓+Na2SO4+H2SO4

Оксид меди(I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях:

1. При нагревании до 1800 °C (разложение):

2Cu2O1800 °C →2Cu +O2

2. При нагревании в токе водорода, монооксида углерода, с алюминиеми прочими типичными восстановителями:

Cu2O + H2 >250°C→2Cu +H2O

Cu2O + CO 250-300°C→2Cu +CO2

3Cu2O + 2Al 1000°C→6Cu +Al2O3

Также, при высоких температурах оксид меди(I) реагирует:

1. C аммиаком (образуется нитрид меди(I))

3Cu2O + 2NH3250°C→2Cu3N + 3H2O

2. С оксидами щелочных металлов:

Cu2O+M2O-600-800°C →2МCuO (M= Li, Na, K)

При этом образуются купраты меди (I).

Оксид меди (I) заметно реагирует с щелочами [9]:

Cu2O+2NaOH(конц.) +H2O↔2Na[Cu(OH)2]

б) Гидроксид меди (I) CuOH

Гидроксид меди(I) образует жёлтое вещество, не растворяется в воде.

Легко разлагается при нагревании или кипячении:

2CuOHCu2O + H2O

в) Галогениды CuF, CuСl, CuBr и CuJ

Все эти соединения – белые кристаллические вещества, плохо растворимые в воде, но хорошо растворимые в избытке NH3, цианидных ионов, тиосульфатных ионов и иных сильных комплексообразователей. Иод образует только соединениеCu+1J. В газообразном состоянии образуются циклы типа (CuГ)3 [10]. Обратимо растворимы в соответствующих галогенводородных кислотах:

CuГ + HГ ↔ H[CuГ2] (Г=Cl, Br, J)

Хлорид и бромид меди (I) неустойчивы во влажном воздухе и постепенно превращаются в основные соли меди (II):

4CuГ +2H2O +O2 →4Cu(OH)Г (Г=Cl, Br)

г) Прочие соединения меди (I)

1. Ацетат меди (I) (СН3СООСu) — соединение меди, имеет вид бесцветных кристаллов. В воде медленно гидролизуется до Сu2О, на воздухе окисляется до ацетата двухвалентной меди; Получают СН3СООСu восстановлением (СН3СОО)2Сu водородом или медью, сублимацией (СН3СОО)2Сu в вакууме или взаимодействием (NH3OH)SO4 с (СН3СОО)2Сu в р-ре в присутствии Н3СООNH3. Вещество токсично.

2. Ацетиленид меди(I) — красно-коричневые, иногда черные кристаллы. В сухом виде кристаллы детонируют при ударе или нагреве. Устойчивы во влажном состоянии. При детонации в отсутствие кислорода не образуется газообразных веществ. Под действием кислот разлагается. Образуется в виде осадка при пропускании ацетилена в аммиачные растворы солей меди(I):

С2H2 +2[Cu(NH3)2](OH) →Cu2C2↓ +2H2O+2NH3

Данная реакция используется для качественного обнаружения ацетилена.

3. Нитрид меди — неорганическое соединение с формулой Cu3N, тёмно-зелёные кристаллы.

Разлагается при нагревании:

2Cu3N300°C→6Cu +N2

Бурно реагирует с кислотами:

2Cu3N +6HCl300°C→3Cu↓ +3CuCl2 +2NH3

§3. Химические свойства двухвалентной меди (ст.ок. = +2)

Наиболее устойчивая степень окисления у меди и самая характерная для нее.

а) Оксид меди (II) CuO

CuO — основный оксид двухвалентной меди. Кристаллы чёрного цвета, в обычных условиях довольно устойчивые, практически нерастворимые в воде. В природе встречается в виде минерала тенорита (мелаконита) чёрного цвета. Оксид меди(II) реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей меди(II) и воды:

CuO + 2HNO3Cu(NO3)2 +H2O

При сплавлении CuO со щелочами образуются купраты меди (II):

CuO+2KOHt°K2CuO2 +H2O

При нагревании до 1100 °C разлагается [9]:

4CuO-t°→2Cu2O + O2

б) Гидроксид меди (II) Cu(OH)2

Гидроксид меди(II) – голубое аморфное или кристаллическое вещество, практически не растворимое в воде. При нагревании до 70-90 °C порошка Cu(ОН)2 или его водных суспензий разлагается до CuО и Н2О:

Cu(OH)2CuO + H2O

Является амфотерным гидроксидом. Реагирует с кислотами с образованием воды и соответствующей соли меди:

С разбавленными растворами щелочей не реагирует, в концентрированных растворяется, образуя ярко-синие тетрагидроксокупраты (II):

Гидроксид меди(II) со слабыми кислотами образует основные соли [11]. Очень легко растворяется в избытке аммиака с образованием аммиаката меди:

Cu(OH)2+4NH4OH→[Cu(NH3)4](OH)2+4H2O

Аммиакат меди имеет интенсивный сине-фиолетовый цвет, поэтому его используют в аналитической химии для определения малых количеств ионов Cu2+ в растворе.

в) Соли меди (II)

Простые соли меди (II) известны для большинства анионов, кроме цианида и иодида, которые при взаимодействии с катионом Cu2+ образуют ковалентные соединения меди (I), нерастворимые в воде.

Соли меди (+2), в основном, растворимы в воде. Голубой цвет их растворов связан с образованием иона [Cu(H2O)4]2+. Они часто кристаллизуются в виде гидратов. Так, из водного раствора хлорида меди (II) ниже 150С кристаллизуется тетрагидрат, при 15-260С – тригидрат, свыше 260С – дигидрат. В водных растворах соли меди (II) в небольшой степени подвержены гидролизу, и из них часто осаждаются основные соли [9].

1. Пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос)

Наибольшее практическое значение имеет CuSO4*5H2O, называемый медным купоросом. Сухая соль имеет голубую окраску, однако при несильном нагревании (2000С) она теряет кристаллизационную воду. Безводная соль белого цвета. При дальнейшем нагревании до 7000С она превращается в оксид меди, теряя триоксид серы:

CuSO4­–t°CuO+SO3

Готовят медный купорос растворением меди в концентрированной серной кислоте. Эта реакция описана в разделе «Химические свойства простого вещества». Медный купорос применяют при электролитическом получении меди, в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, для получения других соединений меди [9].

2. Дигидрат хлорида меди (II).

Это темно-зеленые кристаллы, легкорастворимые в воде. Концентрированные растворы хлорида меди имеют зеленый цвет, а разбавленные – голубой. Это объясняется образованием хлоридного комплекса зеленого цвета:

Cu2++4Cl→[CuCl4]2-

И его дальнейшим разрушением и образованием голубого аквакомплекса.

3. Тригидрат нитрата меди (II).

Кристаллическое вещество синего цвета. Получается при растворении меди в азотной кислоте. При нагревании кристаллы сначала теряют воду, затем разлагаются с выделением кислорода и диоксида азота, переходя в оксид меди (II):

2Cu(NO3)2→2CuO+4NO2↑+O2

4. Карбонат гидроксомеди (II).

Карбонаты меди малоустойчивы и в практике почти не применяются. Некоторое значение для получения меди имеет лишь основной карбонат меди Cu2(OH)2CO3, который встречается в природе в виде минерала малахита. При нагревании легко разлагается с выделением воды, оксида углерода (IV) и оксида меди (II):

Cu2(OH)2CO3→2CuO+H2O↑+CO2

§4. Химические свойства трехвалентной меди (ст.ок. = +3)

Эта степень окисления является наименее стабильной для меди, и поэтому соединения меди (III) являются скорее исключениями, чем «правилами». Тем не менее, некоторые соединения трехвалентной меди существуют.

а) Оксид меди (III) Cu2O3

Это кристаллическое вещество, темно-гранатового цвета. Не растворяется в воде.

Получается окислением гидроксида меди(II) пероксодисульфатом калия в щелочной среде при отрицательных температурах:

2Cu(OH)2 +K2S2O8+2KOH —-20°C→Cu2O3↓+2K2SO4+3H2O

Это вещество разлагается при температуре 4000С:

Cu2O3t°→2CuO+O2

Окисид меди (III) – сильный окислитель. При взаимодействии с хлороводородом хлор восстанавливается до свободного хлора [10]:

Cu2O3+6HClt°→2CuCl2+Cl2↑+3H2O

б) Купраты меди (Ш)

Это черные или синие вещества, в воде не устойчивы, диамагнитны, анион – ленты квадратов (dsp2). Образуются при взаимодействии гидроксида меди(II) и гипохлорита щелочного металла в щелочной среде [10]:

2Cu(OH)2 + МClO + 2NaOH→2МCuO3 +NaCl +3H2O (M=NaCs)

в) Калия гексафторкупрат(III)

Зеленое вещество, парамагнитно. Октаэдрическое строение sp3d2. Комплекс фторида меди CuF3, который в свободном состоянии разлагается при -600С. Образуется нагреванием смеси хлоридов калия и меди в атмосфере фтора:

3KCl + CuCl + 3F2 → K3[CuF6] + 2Cl2

Разлагает воду с образованием свободного фтора.

§5. Соединения меди в степени окисления (+4)

Пока науке известно лишь одно вещество, где медь в степени окисления +4, это гексафторкупрат(IV) цезия – Cs2Cu+4F6 – оранжевое кристаллическое вещество, стабильное в стеклянных ампулах при 00С. Бурно реагирует с водой. Получается фторированием при высоком давлении и температуре смеси хлоридов цезия и меди [10]:

CuCl2 +2CsCl +3F2 t° р→ Cs2CuF6 +2Cl2

Взаимодействие меди с кислотами – Справочник химика 21

    Диоксид азота химически активен в его атмосфере горят уголь, с ра, фосфор. В лаборатории NOj получают взаимодействием меди с концентрированной азотной кислотой  [c.364]

    Написать уравнения взаимодействия азотной кислоты с цинком, ртутью, магнием, медью, серой, углем, иодом. От чего зависит состав продуктов восстановления азотной кислоты  [c.230]

    Написать уравнения реакций взаимодействия меди с разбавленной (1 2) и концентрированной азотной кислотой. Почему медь не растворяется в соляной кислоте  [c.239]


    При выполнении этой работы вы познакомитесь с химической реакцией взаимодействия азотной кислоты НЫОз с медью (Си). Такая реакция называется коррозией. Этот термин используется для любых реакций, во время которых происходит разрушение какого-либо вещества. Многие металлы корродируют под воздействием кислот. Осторожно Кожа тоже разрушается под действием кислот. [c.109]

    Си, Ag, Au пе вытесняют водород из растворов кислот. Исключение представляет взаимодействие меди с очень концентрированной НС1, 1ак как в результате комплексообразования потенциал медного электрода значительно сдвигается в сторону отрицательных значений  [c.584]

    Для решения задачи напишем уравнения реакций взаимодействия меди с концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами  [c.172]

    Опыт 6. Образование аквокомплексов меди (II). Объясните появление окраски раствора, образующегося при взаимодействии меди с разбавленной азотной кислотой или оксида меди (II) с разбавленной азотной, серной или соляной кислотой. [c.166]

    При взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой выделилось 37 мл газа (н. у.). Какая масса меди растворилась при этом  [c.169]

    Опыт 2. В три пробирки налить по 2—3 мл разбавленной азотной кислоты. Осторожно опустить в первую пробирку пластинку меди, во вторую — железа, в третью — магния. Если реакция идет слабо, слегка нагреть пробирки, соблюдая осторожность (тяга ). Отметить наблюдения. Написать уравнение реакции взаимодействия меди с разбавленной азотной кислотой  [c.110]

    Тормозящее действие тиомочевины на взаимодействие азотной кислоты с медью (опыт проводите в вытяжном шкафу). В две пробирки налейте по 5 мл раствора азотной кислоты (1 1) ив одну из них добавьте несколько кристаллов тиомочевины. В каждый раствор опустите стружку меди. Одинаково ли взаимодействует медь с азотной кислотой в этих случаях  [c.74]

    Взаимодействие серной кислоты с металлами. 1. Взаимодействие разбавленной серной кислоты с металлами. В три пробирки внесите кусочки меди, железа и цинка. В каждую пробирку добавьте по 2 мл разбавленной (1 3) серной кислоты. Если реакция протекает медленно, содержимое пробирки подогрейте. Почему медь не реагирует с разбавленной серной кислотой Ответ мотивируйте, сравнив значения стандартных электродных потенциалов, взятых ДЛЯ опыта металлов и водорода. [c.134]

    Сернистый газ для проведения опыта получите путем взаимодействия меди с концентрированной серной кислотой при нагревании, воспользовавшись для этого прибором, изображенным на рис. 21. [c.201]


    Оксид серы (IV), необходимый для проведения синтеза, получите при взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой. [c.276]

    Опыт 2. Взаимодействие меди с разбавленными и концентрированными кислотами [c.199]

    Проделать аналогичный опыт с концентрированными кислотами — хлороводородной (плотность 1,19 г/см ), серной (плотность 1,84 г/см ) и азотной (плотность 1,4 г/см ) без нагревания и при нагревании осторожно ). С какими кислотами взаимодействует медь  [c.199]

    Запись данных опыта. При написании уравнения реакции взаимодействия меди с разбавленной азотной кислотой, считать, что азотная кислота восстанавливается до NO. Почему медь не взаимодействует с хлороводородной кислотой и с разбавленной серной кислотой  [c.199]

    Написать уравнения реакций взаимодействия меди с концентрированными кислотами, считая, что концентрированная азотная кислота восстанавливается медью до диоксида азота, а серная — до диоксида серы. [c.199]

    С концентрированной азотной кислотой взаимодействует медь  [c.154]

    Проверьте действие N02 (и N02) и карбамида на скорость взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой. [c.314]

    Опыт 322. Взаимодействие меди, алюминия, магния с азотной кислотой [c.176]

    Следует иметь в виду, что металлы, обычно не выделяющие водород из кислот, в известных условиях (образуя труднорастворимые соединения или комплексы) все же могут вступать во взаимодействие с кислотами. Например, медь, не выделяющая водород из большинства кислот, реагирует с НаЗ, выделяя водород и образуя труднорастворимую соль — сульфид меди  [c.176]

    Написать уравнения реакций взаимодействия меди, цинка, бора и серы с разбавленной азотной кислотой. [c.140]

    С разбавленными соляной и серной кислотами медь, серебро и золото не взаимодействуют. Азотная кислота растворяет медь и серебро  [c.334]

    В ряду напряжений марганец стоит между Mg и Zn. Порошок его при нагревании разлагает воду. С разбавленными кислотами марганец реагирует весьма энергично, вытесняя водород и образуя катионы Мп” Технеций и рений располагаются в ряду напряжений правее меди и с НС1 не взаимодействуют. Азотная кислота легко растворяет их, окисляя по схеме  [c.296]

    Напишите реакции взаимодействия меди с кислородом, кислотами, галогенами. [c.137]

    Проведение опыта. В колбу Вюрца поместить немного медных стружек. Закрыть колбу пробкой с капельной воронкой, в которую налита азотная кислота. Отводную трубку колбы соединить с Г-образной трубкой и опустить конец последней в цилиндр. Прилить несколько миллилитров азотной кислоты из воронки в колбу. Медь энергично взаимодействует с кислотой и выделяется большое количество бурого газа—двуокиси азота. Когда цилиндр заполнится газом, вынуть из него отводную трубку. Опустить в цилиндр горящую лучинку. Лучинка продолжает гореть в атмосфере N02, так как двуокись азота легко разлагается при нагревании с образованием кислорода, поддерживающего горение древесины. [c.66]

    Опыт 3. Взаимодействие меди с кислотами( демонстрационный, проводить в вытяжном шкафу ) [c.30]

    Взаимодействие меди с азотной кислотой во второй и третьей пробирках протекает по уравнению [c.46]

    Напишите уравнение, взаимодействия серной кислоты с медью и схему перехода электронов. Какую функцию вьшолняет серная кислота в этой реакции, кроме окислительной  [c.130]

    Оксиды меди в воде нерастворимы и с водой не взаимодействуют. Си О и СиО взаимодействуют с кислотами с образованием соответствующих солей меди (I) и меди (II). Оксид меди СизОз действует на кислоты окисляющим образом. [c.320]

    На полноту выделения меди оказывает вредное влияние присутствие в растворе даже незначительных следов азотистой кислоты. Это объясняется тем, что при взаимодействии меди с азотистой кислотой образуется окись азота N0, которая быстро окисляется кислородом воздуха до двуокиси. Последняя образует с водой азотную и азотистую кислоты, а НЫОз снова окисляет осажденную медь. Чтобы з далить азотистую кислоту, нужно перед электролизом тщательно прокипятить раствор. [c.206]

    Взаимодействие меди с кислотами. К небольшим количествам порошкообразной меди или стружек в шести пробирках прилейте разбавленные и концентрированные кислоты НС1, h3SO4 и HNO3. Пробирки, в которых на холоде реакция не проходит, слегка подогрейте. [c.269]

    Труднорастворимые соли меди (II). 1. Сульфид. В пробирку с 1—2 мл раствора сульфата или хлорида меди прилейте сероводородной воды. Наблюдайте выпадение черного осадка. Испытайте его взаимодействие с кислотами-окислителями HNO3, h3SO4 (конц.) при нагревании. [c.270]

    Напишите уравнение реакции взаимодействия меди с разбавленной азотной кислотой. Можно предположить, что реакция катализируется одним из следующих продуктов НЫ02, N0-2, N02 или N0. [c.313]

    Изучите реакцию растворения меди в серной кислоте. Как будет влиять введение в раствор сульфит-ионов ЗОз Влияет ли карбамид на скорость реакции В литературе найдите сведения о веществах, взаимодействующих с N62, N0, N0 2, а также с 802 и 80з2- и образующих с ними прочные соединения (комплексы). Вводя эти вещества в реакционную систему, определите, какой из продуктов ускоряет реакцию взаимодействия меди с кислотой. [c.314]


    Подготовка. Прибор наполнить оксидом азота (IV). Последний можно получить путем, реакции взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой или термическим разложением нитрата свинца. После заполнения отверстия в П-образной трубке закрыть сначала пробкой, а затем запаять. В таком виде прибор хранить для демонстраций. Далее (приготовить два стакана один с горячей водой (с температурой, близкой к кипению), второй стакан (батарейный) с мелкими кусочками лвда или со снегом. [c.47]

    М 0ЖН0 установить связь N e/iпродуктов взаимодействия металлов с кислотой и положением металлов в ряду активности (наипяжений). В табл. 5 в качестве примера приведены реакции взаимодействия кислот с цинком (один из активных металлов) и медью. Приве-деь иые в табл, 5 уравнения реакции взаимодействия меди с концентрированной HjSOi, а также с разбавленной и концентрированной HNO,-, имеются в школьном учебнике. [c.93]

    Смесь порошков магния, железа, меди и цинка массой 2,09 г обработали раствором NaOH. При этом выделилось 0,224 л водорода. Такая же масса смеси, взаимодействуя с кислотой, вытесняет 0,672 л водорода, а масса непрореагировавщего остатка составляет 0,640 г. Определите состав смеси по массе. Ответ. [c.237]


Химические свойства простых веществ

 

Тренировочные тесты ЕГЭ по химии

Химические свойства простых веществ-металлов: щелочных, щелочноземельных, алюминия, переходных металлов: меди, хрома, цинка, железа. Характерные химические свойства простых веществ-неметаллов: водорода, галогенов, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния

1. Какой из металлов вытесняет железо из раствора сульфата железа (II)?

1) Сu                  2) Zn                   3) Sn                   4) Hg

2. Какой из металлов вытесняет медь из раствора сульфата меди (II)?

1) Hg                  2) Ag                   3) Zn                   4) Аu

3. С водой без нагревания реагирует

1) цинк            2) медь               3) железо            4) литий

4. Без нагревания вода реагирует с

1) серебром         2) железом            3) медью          4) кальцием

5. Химическая реакция возможна между

1) O2 и HCl

2) Fe и Na3PO4

3) Ag и Mg(NO3)2
4) Zn  и FeCl2

 

6. Химическая реакция не происходит между

 

1)

Br2  и  HI

2)

F2  и  HBr

3)

HCl  и  Br2

4)

HI  и  F2

7. Медь взаимодействует с раствором соли

1) KNO3              2) AgNO3            3) FeSO4              4) CaSO4

 

8. Алюминий может реагировать с

1)  сульфатом магния

2)  хлоридом натрия

3)  нитратом кальция

4) гидроксидом натрия

 

9. С образованием щелочи с водой взаимодействует

1) алюминий         2) цинк                3) барий                4) ртуть

 

10. Бром вступает в реакцию с

1)   фтороводородом

2)   иодидом калия

3)   хлоридом натрия

4) гидроксидом меди (П)

 

11. Верны ли следующие суждения о меди и ее соединениях?

А. Степень окисления меди в высшем оксиде равна + 1.

Б. Медь вытесняет серебро из раствора нитрата серебра.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

12. Алюминий не вытесняет водород из

1)   HI

2)   СН3СООН

3)   Н24(разб)

4) Н24(конц)

 

13. Верны ли следующие суждения?

А. При пропускании сероводорода через йодную воду выпадает осадок серы.

Б. При взаимодействии иода с раствором бромида калия выделяется бром.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

14. Верны ли следующие суждения?

А. Взаимодействие углерода с кислородом относится к экзотермическим реакциям.

Б. При полном сгорании углерода образуется оксид углерода (IV).

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

15. И бромоводородная кислота, и гидроксид натрия реагируют с

1)   медью

2)   алюминием

3)   фосфором

4) серой

 

16. Водород получается при взаимодействии

1) алюминия с раствором гидроксида натрия

2) цинка с концентрированной азотной кислотой

3) меди с соляной кислотой

4) ртути с водой

 

17. С кислородом не взаимодействует

1) сера          2) хлор          3) фосфор         4) азот

 

18. С водой взаимодействует

 

1) фтор           2) сера               3) азот            4) кислород

 

19.  Возможна реакция при комнатной температуре

 

1) железа с конц. серной кислотой на холоду

2) серебра с разб. серной кислотой

3) кальция с водой

4) меди с водой

 

20. Хлор не реагирует с

 

1) раствором гидроксида натрия

2) фторидом калия

3) медью

4) водой

 

21. Бром не реагирует с

1) раствором йодида натрия

2) кислородом

3) сероводородом

4) водородом

 

22. Сера реагирует с каждым из веществ пары

1) водород и вода

2) вода и алюминий

3) алюминий и кислород

4) кислород и соляная кислота

 

23. Кислород не реагирует с

 

1) барием

2) железом

3) фосфором

4) оксидом углерода(IV)

 

24. Возможна реакция

1) ртути с серой

2) меди с раствором хлорида магния

3) железа с раствором гидроксида натрия

4) алюминия с концентрированной серной кислотой на холоду

 

25. В каком ряду содержатся только те элементы, которые имеют аллотропные формы?

 

1)

Cl, N, O

2)

O, C, P

3)

S, P, Ar

4)

S, Si, Cl

 

26. Только окислительные свойства способен проявлять

 

1)

фтор

2)

кислород

3)

хлор

4)

азот

 

27. С бóльшей скоростью идет взаимодействие соляной кислоты с

 

 

28. Медь не взаимодействует с

1)  разбавленной серной кислотой

2)  концентрированной серной кислотой

3)  разбавленной азотной кислотой

4) концентрированной азотной кислотой

 

29. Верны ли следующие суждения?

А. Магний взаимодействует с кислотами и щелочами.

Б. С концентрированными серной и азотной кислотами магний реагирует только при нагревании.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

 

30. При взаимодействии лития с водой образуется водород и

1) оксид  2) пероксид  3) гидрид  4) гидроксид

 

31. Хлор реагирует с

1) нитратом алюминия

2) кремниевой кислотой

3) оксидом серы (VI)

4) бромидом калия

 

32. Щелочные металлы

1)являются сильными восстановителями

2) проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства

3) легко образуют отрицательно заряженные ионы

4) легко присоединяют электроны в химических реакциях

 

33. Для растворения как меди, так и железа, следует использовать

1)   концентрированную фосфорную кислоту

2)   разбавленную азотную кислоту

3)   разбавленную соляную кислоту

4)  раствор гидроксида калия

 

34. При нагревании меди с концентрированной серной кислотой образуется

1)  оксид серы (IV)

2)   водород

3)   оксид серы (VI)

4)  сероводород

 

35. Медь может вступать во взаимодействие с водным раствором

1)   гидроксида натрия

2)   хлорида кальция

3)   нитрата цинка

4)  азотной кислоты

 

36. При обычных условиях практически осуществима реакция между железом и

1)   серой (тв)

2)   серной кислотой (конц.)

3)   нитратом меди (II) (р-р)

4) нитратом цинка (р-р)

 

37. Только при нагревании с водой реагируют

1) К и Hg               2) Zn и Fe              3) Cs и Ag         4)  Sr и Сu

 

38. Водород проявляет окислительные свойства при реакции с

1) натрием          2) хлором           3) азотом            4) кислородом

 

39. Окислительные свойства фосфор проявляет при взаимодействии с

1)   кислородом

2)   магнием

3)   хлором

4) серой

 

40. При обычных условиях из двухатомных молекул состоят

1) гелий и аргон

2) азот и неон

3) сера и фосфор

4) водород и кислород

 

41. Верны ли следующие суждения о неметаллах?

А. Все неметаллы являются химически активными веществами.

Б. Неметаллы обладают только окислительными свойствами.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

42. Верны ли следующие суждения о неметаллах?

А. Неметаллы    образуют    с    щелочными    металлами    соединения преимущественно с ионной связью.

Б.  Между собой неметаллы образуют соединения с ковалентной связью.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

43. Кислород не реагирует с

1)  водой и оксидом кальция

2)   железом и оксидом фосфора (V)

3)  водородом и оксидом фосфора (III)

4) сероводородом и оксидом углерода (IV)

 

 

44. Верны ли следующие суждения о галогенах?

А. Наиболее электроотрицательным среди галогенов является йод.

Б. Хлор вытесняется бромом из хлорида алюминия.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

 

45. Верны ли следующие суждения о галогенах?

А. Фтор   в   соединениях   проявляет   как   положительную,   так   и

отрицательную степень окисления.

Б. При нормальных условиях бром и иод являются жидкостями.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

46. Верны ли следующие суждения о свойствах серы и хлора?

А. Максимальная валентность серы и хлора в соединениях равна номеру группы.

Б. В водородных соединениях серы и хлора связь ковалентная полярная.

1)   верно только А

2)   верно только Б

3)   верны оба суждения

4)   оба суждения неверны

 

47. Оцените справедливость суждений о неметаллах:

А. Атомы неметалла могут участвовать в образовании как ионных,

так и ковалентных связей.

Б. Гидроксиды неметаллов имеют кислотный характер.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

48. Оцените справедливость суждений о неметаллах:

А. Чем больше заряд ядра атома, тем сильнее выражены его

неметаллические свойства.

Б. Чем сильнее выражены неметаллические свойства элемента, тем

более кислотный характер имеет его оксид.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

49. Оцените справедливость суждений о неметаллах:

А. В периоде с увеличением зарядов атомных ядер происходит

усиление неметаллических свойств элементов.

Б. В главной подгруппе с увеличением зарядов атомных ядер

происходит ослабление кислотных свойств гидроксидов.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

 

 

Ответы: 1-2, 2-3, 3-4, 4-4, 5-4, 6-3, 7-2, 8-4, 9-3, 10-2, 11-2, 12-1, 13-1, 14-3, 15-2, 16-1, 17-2, 18-1, 19-3, 20-2, 21-2, 22-3, 23-4, 24-1, 25-2, 26-1, 27-2, 28-1, 29-4, 30-4, 31-4, 32-1, 33-2, 34-1, 35-4, 36-3, 37-2, 38-1, 39-2, 40-4, 41-4, 42-3, 43-2, 44-4, 44-4, 45-4, 46-3, 47-3, 48-2, 49-3.

 

 

Химические свойства металлов и неметаллов

1. Металлы реагируют с неметаллами.

2. Металлы, стоящие до водорода, реагируют с кислотами (кроме азотной и серной конц.) с выделениемводорода

3. Активные металлы реагируют с водой с образованием щелочи и выделением водорода.

4. Металлы средней активности реагируют с водой при нагревании, образуя оксид металла и водород.

5. Металлы, стоящие после водорода, с водой и растворами кислот (кроме азотной  и серной конц.) не реагируют

6. Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

7. Галогены реагируют с водой и раствором щелочи.

8 Активные галогены (кроме фтора) вытесняют менее активные галогены из растворов их солей.

9. Галогены не реагируют с кислородом.

10. Амфотерные металлы (Al, Be, Zn) реагируют с растворами щелочей и кислот.

11. Магний реагирует с углекислым газом и оксидом кремния.

12. Щелочные металлы (кроме лития) с кислородом образуют пероксиды.

 

Давайте порассуждаем вместе

1. Какой из металлов не реагирует с водным раствором сульфата меди (II)?

1) железо

2) серебро

3) олово

4) натрий

 

Ответ: №2 серебро менее активнй металл, чем медь, поэтому не реагирует с водным раствором сульфата меди (II).

2. Какой из металлов не реагирует с водным раствором серной кислоты, но реагирует с концентрированной серной кислотой?

1) железо

2) медь

3) золото

4) цинк

 

Ответ: №2 Медь стоит после водорода, поэтому не реагирует с водным раствором серной кислоты, но реагирует с конц. серной кислотой

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

3. Какой из газов не реагирует с натрием?

1) водород

2) кислород

3) хлор

4) аргон

 

Ответ: №4 аргон – благородный газ, не вступает в реакцию с натрием

4. Магний не взаимодействует с

1) серой

2) углекислым газом

3) гидроксидом натрия

4) соляной кислотой

 

Ответ: №3 магний не является амфотерным металлом, поэтому со щелочью не реагирует

5. Какое из веществ взаимодействует с кислородом только в электрическом разряде?

1) сера

2) уголь

3) азот

4) железо

 

Ответ: №3 N2 + O2 = 2NO (реакция идет во время грозы в канале молнии t=20000)

6. Какое из веществ не взаимодействует с водородом ни при каких условиях?

1) неон

2) сера

3) азот

4) кальций

 

Ответ: №1 неон – благородный газ не реагирует с водородом

7. Какое из веществ взаимодействует с соляной кислотой, но не реагирует с водой при комнатной температуре?

1) сера

2) железо

3) натрий

4) кальций

 

Ответ: №2 железо не реагирует с водой, но реагирует с соляной кислотой

 

Кислотность почвы: тенденции и борьба

Агрохимия 6 апреля 2016

Текст: В. Суховеркова, канд. биол. наук, ФГБНУ «Алтайский НИИ сельского хозяйства»

Повышение кислотности грунта — одна из важнейших современных агрохимических проблем. Причинами ее возникновения могут служить различные природные и антропогенные факторы, каждый из которых приводит к серьезным последствиям.

Понятие кислотности почвы относится к реакции почвенной среды, которая может быть как кислой, так и щелочной. Зависит она от концентрации ионов водорода и обозначается как pH. Если этот уровень выше семи, то реакция почвы щелочная, ниже семи — кислая. При этом кислые почвы классифицируются на несколько подвидов в зависимости от показателей уровня pH.

ТЕНДЕНЦИИ ОКИСЛЕНИЯ

Повышение кислотности земель — основное последствие антропогенных воздействий на почвенный покров агроландшафтов. В последнее время общая площадь кислых почв в России достигла 50 млн га, и это связано с тем, что темпы известкования в стране резко сократились — с 6,5 млн га в 1988 году до 266 тыс. га в 2011 году. Государственная поддержка работ снизилась, а большинство хозяйств не имеет достаточных финансовых ресурсов для их организации. Установлено, что кислые почвы на пахотных угодьях Российской Федерации составляют 32,8 процента.

В Алтайском крае 20,8 процента пашни имеет кислую реакцию почвенной среды. Большая часть приходится на слабокислые — 17,7 процента, меньшая — на средне- и сильнокислые — 4,1 процента. Ежегодно специалисты отмечают прирост подобных почв. Например, если в 1965 году они занимали 8,3 процента всей площади, то в 2007 году — уже 20,8 процента или 1223,2 тыс. га. При этом основными почвами в Алтайском крае являются черноземы, составляющие 72,5 процента, каштановые — 15,5, и серые лесные — 3,8, которые относятся к лучшим землям России. Тенденция подкисления почвенного покрова характерна не только для Алтайского края. Результаты мониторинга, который ведет Государственная агрохимслужба МСХ РФ, свидетельствуют, что большинство регионов страны имеют эту же нерешенную проблему. На кислых почвах ухудшается качество продукции: снижается на 0,5–1 процента содержание сырого протеина в зерне, на 0,5–2,2 — крахмала в клубнях картофеля, на 0,7–1 — сахара в сахарной свекле, на 10–15 процентов уменьшается выход перевариваемого протеина в кормовых культурах.

ОБЩЕРОССИЙСКИЙ ОПЫТ

Некоторые территории РФ — Липецкая, Владимирская, Ярославская, Воронежская области, Республика Татарстан и другие, используя известкование, добились к 2000 году уменьшения площадей кислых почв. В 1990-е годы постановлением Правительства России запрещалось применение удобрений на кислых землях без предварительного известкования. После внесения извести обеспечивалась стабильность агрохимических показателей и структуры пашни в течение нескольких лет. Например, Липецкая область, где на черноземы приходится 92 процента, к 2002 году сумела уменьшить площади кислых почв с 73,7 до 65,2 процента. Средняя доза внесения составляла 6 т/га. Работы были начаты в 1970 году и проводились за счет государственного бюджета. В качестве известковых материалов использовали местные ресурсы известняка, доломита, отходы промышленных предприятий. Однако только с 1994 года стали видны результаты. Средневзвешенное значение pH повысилось с 5,1 до 5,4. Несмотря на резкое снижение количества удобрений и мелиорантов в последние годы, ухудшения агрохимических показателей почвы пока не произошло. В 1990 году, когда вносилось 187 кг минеральных удобрений, 5,6 т/га органических удобрений и 502 кг СаСО3, с одного гектара получали 32,9 ц/га. Позже в связи с сокращением элементов питания упала и продуктивность пашни, опустившись до 12–14 ц/га.

Во Владимирской области с преобладающими дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами площадь пахотных земель с сильной кислой реакцией сократилась с 38 процентов в 1965 году до двух процентов в 2000 году, а pH изменился с 4,8 до 5,8 единиц. Для получения такого результата в среднем вносили 5,1 т/га известковых материалов. Опыт известкования в Республике Татарстан показал, что наибольшая окупаемость извести в пересчете на одну тонну мелиоранта отмечается при умеренных дозах — 4–6 т/га. Здесь среднегодовая прибавка от извести была 1,3–1,5 ц/га зерновых единиц. В Воронежской области затраты на выполнение работ окупились за два года, а последействие мелиорантов длилось 5–7 лет.

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ

На кислотность почв могут влиять многие факторы, которые можно разделить на природные и антропогенные. Первые обусловлены естественными причинами. Реакция среды некоторых почв, например серых лесных, изначально кислая. Лесной опад, в том числе хвойный, в период образования этих земель существенно отличался от растительности степей и лугов, где формировались черноземы. Лигнин и смолы, слабо разлагаясь, обеспечивали фульватный состав гумуса и кислую реакцию среды. В почве могут присутствовать свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной, образовавшиеся в результате жизнедеятельности микроскопических грибов и бактерий, разложения остатков растительности, корней и насекомых. В некоторых случаях, к примеру, при выветривании горных пород и минералов, образуются сильные минеральные кислоты — соляная, серная. Также кислая реакция почвенной среды возникает там, где климат влажный и часто идут дожди. В этом случае растворимые в воде минеральные вещества вымываются. Почвенный поглощающий комплекс постепенно разрушается, и происходит замена кальция и магния на водород. В зависимости от количества выпадающих осадков эти потери колеблются от 89 до 287 кг/га.

Один из основных антропогенных факторов — регулярное внесение большого количества минеральных удобрений, которые сильно подкисляют земли. Изменяют уровень pH и кислотные осадки: дождь, град, снег, туман. Оксиды серы в нижней тропосфере реагируют с водяными парами и дают серную кислоту. Подкисляются атмосферные осадки, а затем земли, водоемы: pH снижается до 4–5 единиц, в результате чего деградируют биоценозы. Под влиянием таких дождей ухудшаются свойства почв. Если в доиндустриальную эпоху pH дождевых вод составлял примерно 5,6, то сейчас во многих регионах нередко опускается ниже 4,5.

Оказывает существенное влияние на состояние грунта и техногенное воздушное загрязнение. Согласно расчетам ученых, на сушу за год выпадает более 6,3 млрд т веществ, включая твердые и жидкие аэрозоли. В результате происходит значительное подкисление многих почв. Немецкие ученые подсчитали, что нейтрализация ежегодно выпадающих по их стране с осадками кислот требует в среднем до 7 ц/га извести.

КУЛЬТУРНЫЙ ОТВЕТ

Не все растения одинаково реагируют на тот или иной уровень кислотности. Особенно чувствительны к повышенным значениям пшеница, ячмень, кукуруза, горох и сахарная свекла. Оптимальный для них показатель pH — 6–7 единиц. Более устойчивы овес, рожь, картофель. Многие овощные культуры предпочитают нейтральные почвы с рН в 7 единиц.

Несмотря на отрицательное действие кислых почв, большинство растений хорошо растет и развивается при слабокислой реакции среды в 5,5–6,5 единиц, так как в этих условиях увеличивается число доступных полезных элементов питания и не накапливается значительное количество вредных веществ. Однако в кислой среде усиливается растворение малорастворимых солей, при этом возрастает объем доступных форм железа, марганца, кобальта, меди, алюминия. Они накапливаются в земле, что приводит к отравлению растений их высокими концентрациями. При большой концентрации в культурах они препятствуют поступлению других, более полезных элементов, а также способствуют уменьшению содержания доступных форм азота, фосфора, кальция, молибдена и ванадия.

ИЗБЕЖАТЬ ОШИБОК

Сельхозпроизводители должны помнить, что каждой разновидности почвы и культуре свойственны свои оптимальные пределы рН. Поэтому у землепользователя должны быть почвенная карта и картограмма кислотности угодий хозяйства, ведь на кислых землях снижение эффективности минеральных удобрений достигает 40 процентов.

Применение физиологически кислых удобрений — аммиачной селитры, хлористого калия, азотнокислого аммония и других — работает в пользу повышения кислотности почв. Также следует учитывать, что щелочные подкормки, к которым относят нитратные удобрения — натриевую и кальциевую селитры, способствуют повышению уровня рН. На черноземах внесение подобных удобрений не изменяет их реакцию, но длительное и систематическое использование высоких доз натриевой селитры может привести к перенасыщению натрием — засолению.

Для изменения кислотности почвы в нашей стране применяют вещества, содержащие известь: известковую и доломитовую муку, гашеную известь, молотый мел, торфяную золу, гажу, сланцевую и древесную золу, цементную пыль. Другим важным и дешевым источником пополнения запасов природных известковых материалов являются отходы промышленности, к которым относятся некоторые виды шлаков, шламов, золы сланцев, бурых углей, отходный мел, известковые доломиты, дефекат и другие. Любые изменения величины pH свидетельствуют о необходимости известкования. Поэтому для получения максимального урожая и высокого качества продукции следует создавать и поддерживать оптимальную реакцию почвенной среды.

Азотная кислота

Физические и химические свойства

Плотность безводной азотной кислоты ρ = 1522 кг/м3, температура плавления tпл– 41,15°С, температура кипения tкип 84° С.

С водой смешивается в любых отношениях с образованием азеотропной смеси с tкип = 121,8°C, содержащей 69,2% кислоты. Также существуют кристаллогидраты HNO3∙H2O с tпл -37,85°С и HNO3∙3H2O c tпл-18,5°С. В отсутствии воды азотная кислота неустойчива, разлагается на свету с выделением кислорода уже при обычных температурах (4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2), причём выделяющейся двуокисью азота окрашивается в жёлтый цвет, а при высоких концентрациях NO2 – в красный.

Азотная кислота является сильным окислителем, окисляет серу до серной кислоты, фосфор – до фосфорной кислоты. Только золото, тантал и некоторые платиновые металлы не реагируют с азотной кислотой. С большинством металлов азотная кислота взаимодействует преимущественно с выделением окислов азота: ЗСu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

Некоторые металлы, например железо, хром, алюминий, легко растворяющиеся в разбавленной азотной кислоте, но устойчивы к воздействию концентрированной, что объясняется образованием на поверхности металла защитного слоя окисла. Такая особенность позволяет хранить и перевозить концентрированную азотную кислоту в стальных ёмкостях.

Смесь концентрированной азотной и соляной кислоты в отношении 1:3, называемая царской водкой, растворяет даже золото и платину. Органические соединения под действием азотной кислоты окисляются или нитруются, причём в последнем случае остаток (нитрогруппа NO2+) замещает в органических соединениях водород (происходит нитрование).

Соли азотной кислоты называютя нитратами, а соли с Na,K, Са, NO4+ – селитрами.

Получение

В 13 в. было описано получение азотной кислоты нагреванием калиевой селитры с квасцами, железным купоросом и глиной.

В середине 17 в. И. Р. Глаубер предложил получать азотную кислоту при умеренном (до 150°C) нагревании калиевой селитры с концентрированной серной кислотой: KNO3 + H2SO4 → HNO3 + KHSO4 До начала 20 в. этот способ применяли в промышленности, заменяя калиевую селитру более дешёвой природной чилийской селитрой NaNO3.

Современный способ производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. Основные стадии процесса:

  • контактное окисление аммиака до окиси азота: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O;
  • окисление окиси азота до двуокиси и поглощение смеси «нитрозных газов» водой:
    2NO + O2 → 2NO2
    3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
  • смесь аммиака (10 – 12% ) с воздухом пропускают через нагретую до 750 – 900°С сетку катализатора, которым служат сплавы платины – тройной (93% Pt, 3% Rh, 4% Pd) или двойной (90 – 95% Pt, 10 – 5% Rh)
  • окисление NO до NO2 и растворение NO2 в воде – может быть проведенj при атмосферном давлении, под давлением до 1 Мн/м2 или комбинированным способом, при котором под давлением происходит только поглощение нитрозных газов водой

Получают азотную кислоту с концентрациями 45 – 49% или (при использовании давления) 55 – 58% . Дистилляцией таких растворов может быть получена азотная кислота азеотропного состава. Более концентрированную кислоту (до 100% ) получают перегонкой растворов азотной кислоты с концентрированной H2SO4 или прямым синтезом – взаимодействием N2O4 с водой (или разбавленной азотной кислотой) и кислородом: 2N2O4 + 2H2O + O2 → 4HNO3.

Применение азотной кислоты

Важнейшие области применения азотной кислоты – производство азотных и комбинированных удобрений, взрывчатых веществ (тринитротолуола и др.), органических красителей.

В органическом синтезе широко применяют смесь концентрированной азотной и серной кислоты – «нитрующую смесь».

Азотную кислоту используют в камерном способе производства серной кислоты, для получения фосфорной кислоты из фосфора, как окислитель ракетного топлива.

В металлургии азотую кислоту применяют для травления и растворения металлов, а также для разделения золота и серебра.

Токсичность

Вдыхание паров азотной кислоты приводит к отравлению, попадание кислоты (особенно концентрированной) на кожу вызывает ожоги. Предельно допустимое содержание азотной кислоты в воздухе промышленных помещений равно 50 мг/м3 в пересчёте на N2O5.

Концентрированная азотная кислота при соприкосновении с органическими веществами вызывает пожары и взрывы.

гальваника – Реагирует ли медь с HCl при наличии тока?

Короткий ответ в том, что электрическая цепь обеспечивает энергию, необходимую для этих реакций. Вы должны знать, что вы можете попробовать тот же эксперимент, но вместо HCl попробуйте поваренную соль, растворенную в воде. Это должно сработать (12 В – это большое напряжение), но я не могу сказать, что действительно искал его, чтобы проверить это. Если это не помогло, добавьте в солевой раствор немного уксуса (кислоты). Обязательно используйте правильные соединения (медь растворится только около одного провода).Выждать 5 или 10 минут должно быть достаточно, чтобы увидеть, работает он или нет. Доктор Кто сказал: «Время делает всех нас лжецами». и он был прав. Это неправда, что HCl не реагирует с Cu. Я нашел десятки видеороликов и свидетельств на YouTube, которые противоречили этому утверждению. Реальный мир сложен. Большинство общих утверждений формы «А не реагирует с В», вероятно, будут верными в одних обстоятельствах и ложными в других. Например, «вода не реагирует с сахаром». Что ж, похоже, это правда; Я могу растворить сахар в воде, а затем выпарить воду и вернуть сахар.Ну, погоди: оказывается, сахароза вступает в реакцию (очень медленно с водой комнатной температуры, на это уходят годы) и превращается в смесь глюкозы и фруктозы. Более того, если я нагрею воду до 2000 °, я знаю, что добавление в нее сахара разложит сахар. Итак, нам нужно квалифицировать фактов (явно или неявно). В случае вашего вопроса нам нужно убедиться, что медь и кислота чистые. Нам необходимо предотвратить загрязнение любыми окислителями (такими как O 2 из атмосферы), и нам нужно указать условия температуры и давления (и защитить систему от других помех, таких как излучение, сила тяжести и т.и т. д. (правда, земная гравитация недостаточно сильна, чтобы иметь большое влияние на реакции в лабораторном масштабе). Большая часть меди покрыта различными оксидами, поэтому очистка пенни с помощью HCl (что делает его блестящим) не доказывает, что HCl реагирует с металлом, но демонстрирует, что HCl либо реагирует с оксидом, либо с металлом, либо с медным сплавом. (Медная проволока довольно чистая, 99,99%, копейки не так много). Итак, допустим, мы кондиционируем раствор HCL для удаления всего кислорода и других примесей, шлифуем поверхность (чистой) медной проволоки, помещаем проволоку в раствор и оставляем его там при комнатной температуре, 25 ° C.Будет ли реагировать медь? Что ж, допустим, не будет. Мы можем предположить это, потому что якобы таблицы «стандартного потенциала» указывают на то, что этого не произойдет. (Будьте осторожны! Какая концентрация кислоты используется для определения «стандартного потенциала» ??) 1M HCl составляет ~ 4%, но вы можете легко купить концентрацию 30%. (Дьявол кроется в деталях.) Итак, если предположить, что ваши «источники» заслуживают доверия, тогда они относятся к конкретным условиям, а не к какой-то «универсальной истине». Если вы сомневаетесь в этом, вы можете попробовать (опасный эксперимент) осторожно нагреть разбавленную HCl с очищенным от оксида кусочком медной проволоки и посмотреть, не начнет ли медь реагировать.Это будет, но, возможно, это не эксперимент, который вам следует проводить. HCl летуч и может испаряться. Проблема в том, что он также коррозийный и токсичный. Если вы дышите им, вы можете умереть. Если он конденсируется на различных металлических поверхностях вокруг того места, где вы его нагреваете, они могут подвергнуться коррозии (и давайте даже не думать о том, что он сделает с электроникой!). ======== ОК. Итак, мы разбавили и очистили систему, и, если ваши источники верны, медь просто сидит там. Но если вы подключите металл к правой стороне транзисторной батареи 12 В, вы действительно сможете вызвать реакцию.Почему? Ну, поток тока указывает на то, что энергия используется, как и поток воды. Вы можете использовать часть этой энергии (от батареи) для работы. (Между прочим, вы также можете использовать зарядное устройство и сделать то же самое, даже зарядное устройство постоянного тока или источник питания, которых у вас, вероятно, есть десятки (вы знаете, те маленькие черные кубики, которые вы должны подключить к проводке переменного тока, а затем подключить к сети). сотовый телефон, чтобы зарядить его, или на тысячи других вещей, требующих питания постоянного тока)). В любом случае, батарея по определению работает, ионизируя что-то (обычно металл) и направляя электроны, которые текут от одного электрода к другому из батареи (если цепь замкнута и замкнута).Противоположность M → M + + e , которая питает большинство батарей (где M – металл, например свинец или литий), – это M + + e → M. Другими словами, вы можете использовать электроны ионизируют какой-нибудь металл M, если есть достаточно энергии. Мы измеряем энергию в цепи по напряжению, чем выше напряжение, тем «сильнее» энергия (напряжение или потенциал подобны высоте резервуара с водой – чем он выше, тем больше работы он может выполнять). Аккумулятор 12 В имеет БОЛЬШОЙ потенциал (по сравнению с тем, что необходимо для ионизации металлов), но обычно не имеет большого тока.Это означает, что он может ионизировать большинство (я думаю, на самом деле все) металлы, но не очень много из них. Электрохимия – немного странная область химии, потому что она имеет дело с двумя разными концепциями «потенциала»: электрическим термином, имеющим то же значение, что и слово «напряжение», более или менее, и химическим термином, означающим способность (или потенциал). реагировать. Большинство металлов предпочитают ионизироваться до иона M + , катиона. (Под «предпочитать» я не имею в виду, что атомы выбирают, что им делать, они делают то, что им велят делать законы физики и химии, без исключений). Но металлы, теряющие электроны, называются «окислением», ионы металлов получают электроны ( и поэтому возвращение к нейтральному (незаряженному) атому называется восстановлением.Чтобы ион + (катион) в растворе получил электрон, ему нужно от чего-то его взять. Проще всего взять его из провода, который имеет отрицательный заряд и “заполнен” дополнительными электронами (от батареи). Это происходит на поверхности проволоки, и это позволяет металлу «отслаиваться» на проволоке, потому что незаряженные (нейтральные) атомы металла обычно не очень хорошо растворяются в воде. Ионы растворимы, они превращаются в нейтральный металл на поверхности электрода и оседают (выпадают в осадок) на эту поверхность.О, и последнее. 12 Вольт более чем достаточно, чтобы разорвать воду. В щадящих условиях (без использования взрывоопасных смесей, использования небольших батарей и т. Д.) Реакция, которая будет происходить, будет такой, которая потребляет наименьшее количество энергии. Это означает, что даже если у вас достаточно энергии, например, для ионизации золота, платины или серебра, они не растворятся в разбавленной кислоте, если реакция 2H 2 O → 2H 2 + O 2 потребляет меньше энергия. (Вы можете увидеть это, наблюдая, как на проводах образуются пузыри.Если пузыри образуются на одном проводе, вы знаете, что что-то происходит на другом. В результате реакции с водой, описанной выше, образуется водород на одном проводе (электроде) и кислород на другом. Один взрывается, другим мы дышим. (Сбор H 2 в большинстве случаев безопасен, если нет искр, пламени или тепла (или платины).)

Характеристики меди и реакции металла с азотной кислотой

[Депонировать фотографии]

Медь – один из древнейших известных металлов, который использовался людьми с древних времен.На латыни медь известна как медь, и ее атомный номер 29. В периодической таблице Менделеева медь находится в четвертом периоде, в первой группе.

Физико-химические свойства меди

Медь природного происхождения – это тяжелый металл розово-красного цвета с пластичной и мягкой структурой. Температура кипения превышает 1000 градусов по Цельсию. Медь хорошо проводит электричество и тепло и плавится при температуре 1084 градуса по Цельсию.Плотность металла 8,9 г / см3, в природе встречается в основном виде. Согласно электронной формуле атома меди, он имеет 4 уровня. На 4-х валентной орбитали находится один электрон. При химическом взаимодействии с другими веществами от атома отщепляются от одной до трех отрицательно заряженных частиц (электронов), в результате чего образуются соединения меди со степенью окисления +3, +2, +1. Наибольшую стабильность проявляют двухвалентные производные меди.

[Депонировать фотографии]

Медь – это вещество с низкой способностью к взаимодействию. Есть две основные степени окисления металла, отображаемые в соединениях: +1 и +2. Вещества, у которых эти значения изменяются до +3, встречаются редко. Медь взаимодействует с углекислым газом, воздухом, соляной кислотой и другими соединениями при очень высоких температурах.На поверхности металла образуется защитная оксидная пленка. Этот металл защищает медь от дальнейшего окисления, делает ее стабильной и придает металлу низкую активность.

Металл взаимодействует с простыми веществами – галогенами, селеном, серой. Металл способен образовывать двойные соли или комплексные соединения. Почти все сложные соединения этого элемента ядовиты, кроме оксидов. Вещества, образованные одновалентной медью, легко окисляются до двухвалентных эквивалентов.

В химических реакциях медь действует как малоактивный металл. В обычных условиях металл не растворяется в воде. На сухом воздухе металл не подвергается коррозии, но при нагревании поверхность меди покрывается черным налетом оксида. Химическая стабильность элемента проявляется в его устойчивости к воздействию углерода, сухих газов, ряда органических соединений, спиртов и фенольных смол. Для меди характерны сложные реакции, при которых выделяются окрашенные соединения.Медь имеет сходство с металлами щелочной группы, так как образует одновалентные производные.

Медь – реакция с азотной кислотой

Медь растворяется в азотной кислоте. Эта реакция происходит потому, что металл окисляется сильным реагентом.

Молекула азотной кислоты [Депонировать фотографии]

Азотная кислота (разбавленная и концентрированная) проявляет окислительные свойства при растворении меди.При реакции металла с разбавленной кислотой образуются нитрат меди и двухвалентный оксид азота в соотношении 75% и 25%. Уравнение реакции

8HNO₃ + 3Cu → 3Cu (NO₃) ₂ + 2NO + 4H₂O

В процессе реакции принимают участие 1 моль меди и 3 моля концентрированной азотной кислоты. Когда медь растворяется, раствор сильно нагревается, происходит термическое разложение окислителя и выделяется дополнительный оксид азота.Уравнение реакции

4HNO₃ + Cu → Cu (NO₃) + 2NO₂ + 2H₂O

Этот способ растворения меди имеет свои недостатки – при реакции меди с азотной кислотой выделяется большое количество оксида азота. Для улавливания или нейтрализации оксида азота требуется специальное оборудование, поэтому этот процесс слишком дорогостоящий. Растворение меди в азотной кислоте считается завершенным, когда прекращается образование летучих оксидов азота. Температура реакции от 60 до 70 градусов Цельсия.Следующий этап – слив раствора из химического реактора. На дне реактора остаются кусочки меди, которые не вступили в реакцию. К полученной жидкости добавляется вода, и она фильтруется. Щелкните здесь, чтобы изучить свойства меди, проиллюстрированные во взаимодействии с другими веществами.

Реакция азотной кислоты и меди на примере эксперимента

Всю реакцию азотной кислоты и меди можно проследить с помощью эксперимента: поместите кусок меди в концентрированную азотную кислоту.Выделяется коричневый газ – сначала медленно, затем более интенсивно. Раствор станет зеленым. Если в процессе реакции добавить много меди, раствор постепенно станет синим. Реакция меди с азотной кислотой протекает с выделением тепла и токсичного газа, имеющего едкий запах. Реакция меди и концентрированной азотной кислоты – это окислительно-восстановительная реакция. Восстановителем является металл, а окислителем – азотная кислота. Уравнение реакции

Cu + 4HNO₃ = Cu (NO₃) ₂ + 2NO₂ ↑ + 2H₂O

Реакция экзотермическая, поэтому при самопроизвольном нагревании смеси она ускоряется.Реакция меди с азотной кислотой начинается при комнатной температуре. Металл покрыт пузырьками, которые начинают подниматься на поверхность и наполняют пробирку коричневым газом – NO₂ (токсичный ядовитый диоксид азота с едким запахом). Этот газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Реакция меди с азотной кислотой протекает в две стадии: на первой стадии кислота окисляет медь до оксида меди, выделяя диоксид азота; на второй стадии оксид меди реагирует с новыми порциями кислоты, образуя нитрат меди Cu (NO₃) ₂.Смесь нагревается, и реакция ускоряется.

Образец тригидрата нитрата меди (II) [Википедия]

В результате металл растворяется и образуется раствор нитрата меди. Нитрат меди придает раствору зеленый или синий цвет (это зависит от количества использованной воды).

(PDF) Взаимодействует ли металлическая медь с уксусной кислотой?

Том.74 № 7 июль 1997 г. • Журнал химического образования 845

В лаборатории

играют важную роль в реакции между медью

и уксусной кислотой. Предложенный механизм

включает образование свободных радикалов и электрохимический процесс коррозии (1). Хотя детали механизма

не подходят для студентов-новичков, достаточно

сказать, что механизм действительно включает образование сильного окислителя

, пероксоуксусной кислоты (Ch4COOOH), из растворенного кислорода

, а также производство оксид меди

и ион меди.Весьма вероятно, что оксид меди

ответственен за потускнение поверхности металлической меди

, в то время как образование иона меди (II) ac-

влияет на изменение синего цвета в пробирках № 1 и №2.

Из наблюдений в пробирках № 3,

№ 4 и особенно № 6 было очевидно, что в отсутствие кислорода реакции между металлической медью

и уксусной кислотой не происходили.

Это соответствует электрохимической теории.Поскольку Cop-

per ниже водорода в электрохимическом ряду, cop-

per неохотно замещает ионы водорода из электрохимических литов

. Что касается стандартного потенциала электрода, медь

имеет потенциал {0,34 вольт (Cu → Cu2 + + 2e {

), а водород

имеет больший потенциал, равный 0,00 вольт (2H + + 2e {

→ h3). ЭДС клетки будет отрицательной, и поэтому реакция будет несамопроизвольной в стандартных условиях

.Когда кислород участвует в реакции между медью и уксусной кислотой, электрохимический ряд

и стандартные электродные потенциалы

нельзя использовать в качестве руководства для определения, является ли реакция спонтанной. Обобщенная взаимосвязь между металлической медью

и кислотами хорошо описана Мэсси: «Хотя металлическая медь

легко растворяется в окисляющей кислоте

, такой как азотная кислота, она не растворяется в неокисляющей кислоте

, если только не является окислителем. или также присутствует подходящий комплексообразующий агент

»(6).Что касается этого эксперимента

, из литературы предполагается, что образование

сильного окислителя, пероксоуксусной кислоты

, окисляет металлическую медь до оксида меди (1).

Заключение

Не полагаясь на чувствительную аппаратуру, исследователи

вмятины смогли сделать вывод, что кислород играет важную роль во взаимодействии металлической меди с уксусной кислотой

. Это привело их к пониманию того, что условия, при которых взаимодействуют два реагента, важны для определения типа производимых продуктов.Когда в индексе

Merck указано, что «медь подвергается воздействию уксусной кислоты», то в

предполагается, что это явление происходит в воздухе.

На физическом уровне это похоже на утверждение, что вода

кипит при 100 ° C – предполагается, что давление составляет 1 атм. –

мосфера.

Это упражнение можно использовать для обсуждения химического ряда электро-

, окислительно-восстановительного потенциала или растворимости газов в воде,

тер, а также для ознакомления с концепцией коррозии.Дальнейшие исследования могут включать изменение концентрации

уксусной кислоты или спектрометрическое определение количества

иона меди, образующегося с течением времени. Также может быть интересно определить влияние других окисляющих агентов

, таких как перекись водорода, на медь и уксусную кислоту

, или исследовать взаимодействия между металлической медью

и другими неокисляющими кислотами, такими как HCl.

Из-за простоты экспериментального плана,

это задание было бы подходящим для студентов начального курса химии

и могло бы функционировать как ориентированное на открытия лабораторное мероприятие

или как индивидуальный проект.В то время как

необходимость ежедневной записи данных не соответствовала бы графику

многих крупных колледжей, другие параметры, такие как

, такие как средние школы и небольшие жилые колледжи, могут легко удовлетворить это требование.

Это действие было инициировано несоответствующим событием,

событием, которое побудит учащегося разработать эксперимент ex-

, собрать и интерпретировать данные и, наконец, прийти к

с осознанием того, что первоначально заданный вопрос должен быть

быть переформулировано для более точного отражения их расследования.Вместо этого спрашивая: «Будет ли медь реагировать с уксусной кислотой

в присутствии кислорода?» студенты будут работать

, как ученые, активно меняющие направление своих исследований, так как

они будут перемещаться между методологией и теорией.

Благодарности

Я признателен рецензенту этой рукописи

и преподавателям Barnard College. Особая благодарность

Джиму Картеру за его экспериментальные идеи

во время работы над этим заданием и Лесли

Лессинджер за его редакторские комментарии.

Примечания

1. Три миллилитра используются для того, чтобы увидеть, как раствор стал синим в течение нескольких дней. При большем объеме изменение цвета может быть установлено только через несколько дней. (ВНИМАНИЕ: при неправильном использовании ледяная уксусная кислота

может вызвать повреждение кожи. Рекомендуется, чтобы инструктор подготовил раствор кислоты перед занятием; его следует вылить из бутылочек для глазных капельниц

, чтобы свести к минимуму разливы.

При контакте с уксусной кислотой немедленно промойте участок

водой с мылом, а затем раствором пищевой соды.)

2. Растворы, содержащие ионы меди (II), обычно имеют синий цвет, а

дают испытание на зеленое пламя. Добавление избытка твердого металлического цинка транс-

приводит к образованию испытуемого раствора от синего до бесцветного. Добавление сульфид-иона

приведет к черному осадку сульфида меди (II) в кислых растворах

.

Цитированная литература

1. Анучин П. И. Сб. Тр., Цент. Науч.-исслед. Проект. Inst. Лесохим.

Пром. 1971, 21, 124–130

2.Эббинг, Д. Д. Общая химия, 4-е изд .; Houghton Mifflin: Bos-

emiTrevosebuTtseTfosnoitavresbOtnedutS.1elbaT YaD rebmuNebuTtseT

12345

1cncncncncn 2hsinratemoscncncncn

3hsinratemoshsinratemoscncncn 4detnitsisucsinem

eulb-auqathgil detnitsisucsinem

eulb-auqathgil cncncn

5detnitsisucsinem eulb -auqathgil detnitsisucsinem

eulb-auqathgil cncncn

8; snekradhsinrat

thgilsinoitulos tuohguorhteulb

satonsihsinrat ebuttsetsakrad

detnitsinoitulos; 1 #

eulb-auqathgil

cncncn 9thgilsinoitulos

tuohguorhteulb thgilsinoitulos

tuohguorhteulb cncncn

01semocebnoitulos

reulb semocebnoitulos

reulb cncncn

11llitssihsinrat

noitulos; tneserp

eulb-auqasniamer

llitssihsinrat

noitulos; tneserp

eulb-auqasniamer

cncncn

21llitssihsinrat

noitulos; tneserp

eulb-auqasniamer

llitssihsinrat

noitulos; tneserp

eulb-auqasniamer

cncncn

51llitssihsinrat

noitulos; tneserp

eulb-auqasniamer

llitssihsinrat

noitulos; tneserp

eulb-auqasniamer

cncncn

a

nc = без изменений.

Тип реакций с медью и азотной кислотой

Реакции между медью и азотной кислотой являются примерами окислительно-восстановительных реакций, в которых получение электронов восстанавливает один элемент, а потеря их окисляет другой. Азотная кислота – это не только сильная кислота, это окислитель. Следовательно, он может окислять медь до Cu + 2. Если вы планируете поэкспериментировать с этими реакциями, важно помнить, что они выделяют токсичные, ядовитые пары.

Концентрация раствора

Медь может вступать в одну из двух реакций при сочетании с азотной кислотой, в зависимости от концентрации раствора.Если азотная кислота разбавлена, медь окисляется с образованием нитрата меди с оксидом азота в качестве побочного продукта. Если раствор концентрируется, медь окисляется с образованием нитрата меди с диоксидом азота в качестве побочного продукта. И оксид азота, и диоксид азота ядовиты и потенциально токсичны при высоких уровнях; диоксид азота – уродливый коричневый газ, присутствующий в дымке смога над многими городами.

Уравнения реакций

Уравнения для двух возможных реакций:

Cu + 4 HNO 3 -> Cu (NO 3 ) 2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O, производящий диоксид азота, и

3 Cu + 8 HNO 3 -> 3 Cu (NO 3 ) 2 + 2 NO + 4 H 2 O, производящий оксид азота.

С концентрированной кислотой раствор сначала станет зеленым, затем зеленовато-коричневым и, наконец, голубым после разбавления водой. Любая реакция является сильно экзотермической и выделяет энергию в виде тепла.

Окисление и восстановление

Другой способ понять эту реакцию – разбить ее на две полураакции, одну для окисления (потеря электронов), а другую для восстановления (получение электронов). Полуреакции: Cu -> Cu 2+ + 2 e-, что означает, что медь теряет два электрона, и 2 e- + 4 HNO 3 —> 2 NO 3 1- + 2 H 2 O, который показывает, что два электрона были перенесены в продукты.Скорость этой реакции зависит от площади поверхности меди; медная проволока будет реагировать быстрее, чем, например, медные шины.

Прочие соображения

Раствор меняет цвет из-за воды. В отличие от твердого вещества меди, ионы меди в растворе могут образовывать тип взаимодействия, называемый координационным комплексом, с молекулами воды, и эти комплексы придают раствору синий цвет. Минеральные кислоты, такие как соляная кислота, не окисляют медь так же, как азотная кислота, потому что они не являются сильными окислителями.Однако серная кислота является сильным окислителем. При правильных условиях он будет реагировать с медью с выделением газообразного диоксида серы.

Медный пенни с концентрированной азотной кислотой

В результате реакции образуется красно-коричневый газообразный диоксид азота и горячий концентрированный раствор нитрата меди (II) синего цвета. По мере испарения воды и охлаждения раствора начинают формироваться кристаллы Cu (NO 3 ) 2 ( s ).

Cu ( с ) + 4HNO 3 ( водн. ) → Cu (NO 3 ) 2 ( водн. ) + 2NO 2 ( г ) + 2H 2 O ( л )

Следующий текст взят из статьи Ричарда Раметта (1), в которой содержится цитата Иры Ремсена о действии азотной кислоты на медь.

Читая учебник химии, я наткнулся на утверждение: «азотная кислота действует на медь». Я устал читать такие абсурдные вещи и решил посмотреть, что это значит. Медь была мне более или менее знакома, поскольку в то время использовались медные центы. Я видел бутылку с надписью «Азотная кислота» на столе в кабинете врача, где я тогда «сидел». Я не знал его особенностей, но дух приключений был на мне. Имея азотную кислоту и медь, мне нужно было только узнать, что означают слова «действует на».Тогда утверждение «азотная кислота действует на медь» было бы чем-то большим, чем просто словами. Все было по-прежнему. Ради познания я даже был готов пожертвовать одним из немногих медных центов, которыми тогда владел. Я положил одну из них на стол, открыл бутылку с надписью «азотная кислота», вылил немного жидкости на медь и приготовился к наблюдению. Но что это было за чудесное, что я увидел? Цент уже был изменен, и это тоже была не маленькая сдача. Зелено-синяя жидкость вспенилась и запылала над центом и над столом.Воздух в окрестностях спектакля стал темно-красным. Поднялось большое цветное облако. Это облако было неприятным и удушающим. Как мне это остановить? Я попытался избавиться от неприятного беспорядка, подняв его и выбросив из окна. Я узнал еще один факт. Азотная кислота действует не только на медь, но и на пальцы. Боль привела к еще одному непреднамеренному эксперименту. Я провел пальцами по брюкам, и был обнаружен еще один факт. Азотная кислота действует на брюки.Принимая все во внимание, это был самый впечатляющий эксперимент и, возможно, самый дорогостоящий эксперимент, который я когда-либо проводил. Для меня это было откровением. Это привело к тому, что с моей стороны возникло желание узнать больше об этом замечательном действии. Понятно, что единственный способ узнать о нем – это увидеть его результаты, поэкспериментировать, поработать в лаборатории.

  1. Ramette, Ричард М. Экзохармические реакции J. Chem. Educ. 1980 57 68-69.

Реакция оксида меди (II) с серной кислотой | Эксперимент

Используя описанную ниже процедуру, для получения отфильтрованного солевого раствора должно потребоваться не более 30 минут.

Экспериментальные работы могут начаться без промедления, если порошок разбавленной серной кислоты и оксида меди (II) предоставлен в готовых отмеренных количествах (см. Примечания по охране здоровья, безопасности и техническим характеристикам).

Эту процедуру могут использовать студенты. Демонстрация с помощью студентов может быть более разумной, если есть реальные сомнения в безопасном поведении или адекватных манипулятивных навыках.

Оборудование

Аппарат

  • Защита глаз
  • Стеклянный стакан, 100 см 3
  • Колба коническая, 100 см 3
  • Шпатель
  • Стеклянный стержень для перемешивания
  • Фильтровальная воронка (примечание 1)
  • Фильтровальная бумага (примечание 2)
  • Горелка Бунзена
  • Штатив
  • Марля
  • Термостойкий мат
  • pH или лакмусовая бумага

Примечания к аппаратуре

  1. Полиэтиленовые фильтрующие воронки безопаснее и дешевле стеклянных.Диаметр фильтрующей воронки важен – слишком большая воронка делает фильтрующую установку нестабильной.
  2. Размер фильтровальной бумаги в сложенном виде должен соответствовать размеру воронки. Подходит фильтровальная бумага студенческого уровня.

Химическая промышленность

  • Разбавленная серная кислота, 0,5 М (РАЗДРАЖАЮЩИЙ), 20 см 3
  • Оксид меди (II) (ВРЕДНЫЙ, ОПАСНЫЙ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ), около 1 г

Примечания по технике безопасности, охране труда и технике

  • Прочтите наше стандартное руководство по охране труда и технике безопасности.
  • Всегда пользуйтесь средствами защиты глаз.
  • Будьте очень осторожны, чтобы не ударить по штативу, когда стакан находится на нем. Попробуйте зажать стакан.
  • При нагревании оксида меди (II) и разбавленной серной кислоты не допускайте выкипания воды и появления сульфата меди с последующим его разложением при чрезмерном нагревании – это небезопасно. Газообразный диоксид серы токсичен и может вызвать затруднения дыхания.
  • На заключительном (необязательном) этапе процедуры не пытайтесь испарить кислоту для получения кристаллов путем нагревания с помощью горелки Бунзена после фильтрации.Это действие наполнит лабораторию токсичными парами.
  • Обеспечьте реагенты в заранее отмеренных количествах, чтобы уменьшить количество отходов и помочь в организации урока. Все емкости должны иметь четкую маркировку.
  • Оксид меди (II), CuO (s), (ВРЕДНЫЙ, ОПАСНЫЙ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. CLEAPSS Hazcard HC026. Порошок оксида меди (II) может поставляться в количестве приблизительно 1 г в промаркированных пробирках для образцов или пластиковых лодочках для взвешивания.
  • Разбавленная серная кислота, H 2 SO 4 (водн.), (РАЗДРАЖАЮЩИЙ при используемой концентрации) – см. CLEAPSS Hazcard HC098a.20 см 3 разбавленной серной кислоты должны поставляться в небольших бутылях с этикетками.
  • Сульфат меди (II), CuSO 4 (s), (ВРЕДНО, ОПАСНО ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. CLEAPSS Hazcard HC027c.

Процедура

1 этап
  1. Добавьте 20 см 3 0,5 М серной кислоты в стакан на 100 см 3 . Осторожно нагрейте на штативе мягким голубым пламенем, пока оно почти не закипит. (Будьте очень осторожны, чтобы не ударить по штативу, когда стакан находится на нем.Подумайте о том, чтобы зажать стакан.)
Показать в полноэкранном режиме

  1. Когда кислота достаточно нагреется (как раз перед тем, как она закипит), с помощью шпателя добавьте небольшие порции оксида меди (II) в стакан. Осторожно перемешивайте смесь в течение получаса после каждого добавления. (Добавляя твердое вещество в стакан, будьте осторожны, чтобы не повредить стакан.)
  2. Когда весь оксид меди (II) будет добавлен, продолжайте осторожно нагревать в течение 1-2 минут, чтобы гарантировать завершение реакции.Затем выключите горелку Бунзена. Возможно, будет разумно проверить (с помощью pH или лакмусовой бумаги), чтобы не осталось кислоты. Если кислота недостаточно горячая, избыток кислоты может сосуществовать с оксидом меди. (Кипячение воды так, чтобы сульфат меди появился и затем разложился при чрезмерном нагревании, небезопасно. Газы двуокиси серы токсичны и могут вызвать затруднения дыхания.)
  3. Дайте стакану немного остыть, пока вы настраиваете этап 2.
Показать в полноэкранном режиме

2 этап
  1. Поместите фильтрующую воронку в горлышко конической колбы.
  2. Сложите фильтровальную бумагу по размеру воронки фильтра и поместите ее в воронку.
  3. Убедитесь, что стакан достаточно остыл, чтобы его можно было удерживать сверху. Содержимое должно быть горячим.
  4. Осторожно перемешайте содержимое, чтобы перемешать, а затем вылейте его на фильтровальную бумагу в воронке. Разрешить фильтровать.
  5. В колбе должен собраться прозрачный синий раствор. Если раствор непрозрачный, а в нем остался черный порошок, необходимо повторить фильтрацию.

Этап 3 (дополнительно)
  1. Промойте стакан и снова налейте в него прозрачный синий раствор. Наклейте на стакан свое имя (имена). Оставьте стакан в теплом месте, где его не побеспокоят, примерно на неделю. Это позволит испариться большей части воды. (Не пытайтесь испарить кислоту путем нагревания с помощью горелки Бунзена после фильтрации. Лаборатория заполнится токсичными парами.)
  2. Прежде чем вся вода испарится, на дне стакана должны образоваться кристаллы.Отфильтруйте раствор. Соберите кристаллы с фильтровальной бумаги на бумажное полотенце.

Учебные заметки

Практические баллы

Предупреждения о безопасности на этапе 1 процедуры особенно важны для младших или более неопытных студентов.

Помните о проблемах, связанных с нагреванием стаканов, установленных на треноге, младшими или неопытными учениками, а также с снятием горячей стеклянной посуды с горячего штатива после нагрева.

Для подъема горячего стакана хорошим решением будет предоставление щипцов подходящего размера.Но во многих школах этого не будет. Не поддавайтесь соблазну использовать обычные щипцы. Если есть какие-либо сомнения в безопасности этого шага, учитель должен поднять каждый стакан на термостойкий коврик.

Примечания по химии

Большинство оксидов металлов реагируют с разбавленными кислотами. Растворимые оксиды и гидроксиды металлов называются щелочами и вступают в реакцию с кислотами в растворе. Большинство оксидов металлов представляют собой нерастворимые твердые вещества. Реакция между нерастворимым оксидом металла и разбавленной кислотой часто протекает довольно медленно, поэтому можно наблюдать за развитием реакции, когда твердый реагент исчезает по мере образования растворимого продукта.

На этапе 1 учащиеся должны иметь возможность наблюдать изменение цвета с бесцветного на синий одновременно с исчезновением черного порошка. Синий цвет усиливается по мере использования черного порошка.

На этапах 2 и 3 младшие школьники должны уметь использовать свой предыдущий опыт работы с синими растворами / кристаллами, чтобы распознать знакомый цвет сульфата меди. Затем это можно использовать в качестве отправной точки для изучения реакций кислота + оксид металла → соль + вода.

Студенты старшего возраста, уже знакомые с кислотно-основными реакциями, должны уметь предсказать идентичность образовавшегося соединения, используя изменение цвета в качестве подтверждения этого прогноза.

Символьное уравнение реакции:

CuO (т.) + H 2 SO 4 (водн.) → CuSO 4 (водн.) + H 2 O (л)

В противном случае будет достаточно простого словесного уравнения.

Обратите внимание, что нет простого способа продемонстрировать, что вода является другим продуктом.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.