5. Осуществите превращения: Cu → X → Cu(OH)2 → CuO → X → Cu. Вещество Х – растворимая соль меди (II). В уравнении первой реакции расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель. Для второй реакции составьте молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнение (РИО).

Решение:

Определение вещества X:

Из условия известно, что X — растворимая соль меди (II). Исходя из превращений, X может быть, например, сульфат меди(II) (CuSO₄) или нитрат меди(II) (Cu(NO₃)₂). Выберем CuSO₄.

Превращения:

Cu → CuSO₄ → Cu(OH)₂ → CuO → CuSO₄ → Cu

1. Cu → CuSO₄

Медь реагирует с серной кислотой (концентрированной) или с раствором сульфата меди(II) в присутствии более активного металла. Здесь реакция с серной кислотой:

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

Электронный баланс:

Cu⁰ - 2e⁻ → Cu²⁺ (окисление, восстановитель)

S⁺⁶ + 2e⁻ → S⁺⁴ (восстановление, окислитель)

Коэффициенты: 1 для Cu, 1 для H₂SO₄ (в части SO₂), 1 для SO₂.

2. CuSO₄ → Cu(OH)₂

Реакция с растворимым основанием, например, гидроксидом натрия (NaOH):

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Молекулярное уравнение:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Полное ионное уравнение:

Cu²⁺ + SO₄²⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + SO₄²⁻

Сокращенное ионное уравнение:

Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓

3. Cu(OH)₂ → CuO

Термическое разложение гидроксида меди(II):

Cu(OH)₂ → CuO↓ + H₂O

4. CuO → CuSO₄

Взаимодействие оксида меди(II) с серной кислотой:

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

5. CuSO₄ → Cu

Восстановление соли медью (например, цинком):

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓

Ответ:

• Превращения:
• Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
• CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
• Cu(OH)₂ → CuO↓ + H₂O
• CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O
• Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu↓
• Первая реакция (Cu → CuSO₄):
• Уравнение: Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
• Баланс: Cu⁰ - 2e⁻ → Cu²⁺ (восстановитель), S⁺⁶ + 2e⁻ → S⁺⁴ (окислитель)
• Окислитель: H₂SO₄, Восстановитель: Cu
• Вторая реакция (CuSO₄ → Cu(OH)₂):
• Молекулярное: CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
• Полное ионное: Cu²⁺ + SO₄²⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + SO₄²⁻
• Сокращенное ионное: Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓