ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер 16.9: Металлы

Для решения задачи необходимо записать реакции меди с концентрированными кислотами и расставить коэффициенты методом электронного баланса. Медь (Cu) является металлом, стоящим в ряду активности после водорода, поэтому она не реагирует с разбавленными кислотами-неокислителями (соляной, разбавленной серной). Однако медь взаимодействует с концентрированными серной и азотной кислотами, которые являются сильными окислителями.

1. Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой

При нагревании медь восстанавливает серу из степени окисления +6 до +4 (образуется газ SO₂), а сама окисляется до +2 (образуется сульфат меди(II)).

Схема реакции:

Метод электронного баланса:

• Cu⁰-2e^-→Cu⁺² (медь — восстановитель)
• S⁺⁶+2e^-→S⁺⁴ (сера в кислоте — окислитель)

Число отданных и принятых электронов равно (по 2), следовательно, коэффициенты перед Cu и H₂SO₄ (в части восстановления) равны 1. Но так как одна молекула кислоты идет на образование соли, а другая — на восстановление, то всего нужно 2 молекулы кислоты. Проверяем баланс по водороду: слева 4 атома H, значит справа должно быть 2 молекулы воды.

Итоговое уравнение:

2. Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота восстанавливается до бурого газа диоксида азота (NO₂), где степень окисления азота меняется с +5 на +4. Медь окисляется до +2.

Схема реакции:

Метод электронного баланса:

• Cu⁰-2e^-→Cu⁺² (медь — восстановитель)
• N⁺⁵+1e^-→N⁺⁴ (азот в кислоте — окислитель)

Чтобы уравнять число электронов, умножаем полуреакцию для азота на 2. Таким образом, коэффициент перед NO₂ равен 2, а перед Cu — 1. Теперь учитываем нитрат-ионы, которые не участвуют в окислении-восстановлении, но входят в состав соли Cu(NO₃)₂. Для образования одной молекулы соли нужно еще 2 молекулы HNO₃. Итого общее количество молекул азотной кислоты: 2 (на восстановление) +2 (на соль) =4. Балансируем воду: слева 4 атома H, справа 2 молекулы H₂O.

Итоговое уравнение: