Осуществите превращения: Cu → X → Cu(OH)₂ → CuO → X → Cu 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). Вещество X – растворимая соль меди (II)

Давай разберем эту цепочку превращений по шагам.

Шаг 1: Определяем вещество X

У нас есть превращение: Cu → X → Cu(OH)₂. Вещество X – растворимая соль меди(II).

Чтобы из меди (Cu) получить растворимую соль меди(II), нужно провести реакцию с кислотой или окислителем. Самый простой способ – реакция с кислотой в присутствии окислителя или просто с сильной кислотой, если медь реагирует. Медь реагирует с азотной кислотой (HNO₃) и концентрированной серной кислотой (H₂SO₄). Возьмем для примера реакцию с азотной кислотой:

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

Здесь X = Cu(NO₃)₂ (нитрат меди(II)).

Теперь проверим второе превращение: X → Cu(OH)₂, то есть Cu(NO₃)₂ → Cu(OH)₂.

Это реакция обмена между растворимой солью (Cu(NO₃)₂) и щелочью (например, NaOH или KOH). Гидроксид меди(II) (Cu(OH)₂) – нерастворимое основание.

Cu(NO₃)₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Так, мы нашли X = Cu(NO₃)₂.

Шаг 2: Первая реакция (Cu → X) – электронный баланс

Реакция: Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂↑ + H₂O

Выписываем элементы, которые меняют степень окисления:

Cu⁰ → Cu⁺² (Отдал 2 электрона, степень окисления повысилась – это восстановление)

N⁺⁵ → N⁺⁴ (Принял 1 электрон, степень окисления понизилась – это окисление)

Электронный баланс:

Cu⁰ - 2e⁻ → Cu⁺² (окислитель - восстановитель)

N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ (восстановитель - окислитель)

Чтобы уравнять электроны (2 и 1), умножаем вторую полуреакцию на 2:

Cu⁰ - 2e⁻ → Cu⁺² | ×1

N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ | ×2

Получаем коэффициенты:

1Cu → 1Cu⁺²

2N⁺⁵ → 2N⁺⁴

Расставляем коэффициенты в уравнении:

int{display} 1Cu + 4HNO₃ → 1Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

(Коэффициент перед HNO₃ ставим 4, чтобы учесть азот в нитрат-ионе и в NO₂. Проверим кислород и водород: 4*3=12 атомов O в HNO3. В продуктах: 2*3=6 (в Cu(NO3)2) + 2*2=4 (в NO2) + 2*1=2 (в H2O) = 12. 4 атома H в HNO3, 2*2=4 атома H в H2O. Все верно.)

Окислитель: HNO₃ (азотная кислота), потому что азот в ней понижает степень окисления.

Восстановитель: Cu (медь), потому что медь повышает степень окисления.

Шаг 3: Вторая реакция (X → Cu(OH)₂) – молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнение (РИО)

Реакция: Cu(NO₃)₂ + NaOH → Cu(OH)₂↓ + NaNO₃

Молекулярное уравнение:

int{display} Cu(NO₃)₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Полное ионное уравнение:

Разбиваем на ионы только сильные электролиты (растворимые соли, кислоты, основания):

int{display} Cu²⁺ + 2NO₃⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + 2NO₃⁻

Сокращенное ионное уравнение (РИО):

Убираем одинаковые ионы из обеих частей уравнения (Na⁺ и NO₃⁻):

int{display} Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓

Шаг 4: Остальные превращения

Cu(OH)₂ → CuO

Это реакция термического разложения основания:

int{display} Cu(OH)₂ → CuO↓ + H₂O

CuO → X

CuO – основной оксид. Чтобы получить растворимую соль меди(II) (X), нужно добавить кислоту. Опять используем азотную кислоту:

int{display} CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

X → Cu

Cu(NO₃)₂ → Cu

Это восстановление соли меди. Можно использовать электролиз или более активный металл, например, железо:

int{display} Cu(NO₃)₂ + Fe → Fe(NO₃)₂ + Cu↓

Итоговый ответ:

Вещество X: Cu(NO₃)₂ (нитрат меди(II))

1. Превращение Cu → Cu(NO₃)₂ (электронный баланс):

int{display} Cu⁰ + 4HNO₃ → Cu⁺²(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Окислитель: HNO₃ (азотная кислота)

Восстановитель: Cu (медь)

2. Превращение Cu(NO₃)₂ → Cu(OH)₂:

Молекулярное: int{display} Cu(NO₃)₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Полное ионное: int{display} Cu²⁺ + 2NO₃⁻ + 2Na⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ + 2Na⁺ + 2NO₃⁻

Сокращенное ионное (РИО): int{display} Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓

Дополнительные превращения:

Cu(OH)₂ → CuO: int{display} Cu(OH)₂ → CuO↓ + H₂O

CuO → X (Cu(NO₃)₂): int{display} CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

X (Cu(NO₃)₂) → Cu: int{display} Cu(NO₃)₂ + Fe → Fe(NO₃)₂ + Cu↓