Question

Хардкор: Задача 1. Белую соль А растворили в воде, в результате чего образовался голубой раствор ( рекция 1 ). Далее к этому раствору была добавлена щелочь, что привело к выпадению голубого осадка В (реакция 2 ), его отфильтровали и прокалили, получив твердый остаток С (реакция 3). С расстворили в азотной кислоте, при этом образовался раствор соли D, выделение газа не наблюдалось (Реакция 4). Добавление к полученному раствору строго необходимого количества иодистого калия, а именно 83 г, привело к образованию бурого раствора и выпадению белого осадка Е (реакция 5). Дополнительно известно, что при добавлении к соли А нитрата бария, выпадает белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах. 1. Определите вещества А - Е, составьте уравнения реакций 1 - 5. 2. Найдите массу белого осадка Е, если выход реакции составляет 95%. 3. Назовите наиболее распространенные области применения кристаллогидрата А.

Answer 1

I)
Можно предположить, что белая соль А - это сульфат меди (II) безводный. При растворении в воде ионы меди гидратируются с образованием голубой окраски.

1) CuSO₄ (белый)+ 5 H₂O = CuSO₄ * 5 H₂O (голубой)

Из этого раствора можно получить кристаллогидрат CuSO₄ * 5 H₂O синего цвета (медный купорос). А при добавлении к этому раствору щелочи осаждается вещество B - гидроксид меди (II) голубого цвета:

2) CuSO₄ + 2 KOH = Cu(OH)₂ ↓  + K₂SO₄

При прокаливании гидроксида меди (II) образуется вещество С - черный оксид меди (II):
3) Cu(OH)₂ = CuO + H₂O

Оксид меди (II) растворяется в азотной кислоте с образованием воды и соли D - нитрата меди (II), при этом газы не выделяются:

4) CuO + 2 HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

При прибавлении к солям меди (II) растворимых йодидов образуется не йодид меди (II) CuI₂, как того можно было бы ожидать, а белый осадок Е  - йодид меди (I) CuI. То есть помимо реакции ионного обмена идет реакция окисления-восстановления:

5) 2 Cu(NO₃)₂ + 4 KI = 2 CuI↓ + I₂ + 4 KNO₃

Предполагается, что реакция идет в две стадии. Сначала происходит обычный ионный обмен:

а) Cu(NO₃)₂ + 2 KI = CuI₂ + 2 KNO₃

Затем происходит внутримолекулярная реакция окисления -  восстановления. Окислитель - Cu²⁺ восстанавливается до Cu⁺, восстановитель - I⁻ окисляется до элементарного йода I⁰ (I₂): 

б) 2 CuI₂ = 2 CuI + I₂

Суммарное уравнение:  2 Cu(NO₃)₂ + 4 KI = 2 CuI↓ + I₂ + 4 KNO₃

Выделяющийся йод окрашивает раствор в коричневый цвет, но сам йодид меди (I) - белый.

При смешивании раствора соли А - CuSO₄ и нитрата бария Ba(NO₃)₂ выпадает белый осадок сульфата бария, который не растворяется ни в воде, ни в кислотах, ни в щелочах:

CuSO₄  + Ba(NO₃)₂  = Cu(NO₃)₂ + BaSO₄↓

II)
Уравнение образования осадка Е - йодида меди (I):

2 Cu(NO₃)₂    +  4 KI    =    2 CuI↓  +  I₂  +  4 KNO₃

M(KI) = 166 г/моль
M(CuI) = 190 г/моль 

По условию задачи, масса KI равна 83 г, и это количество строго соответствует уравнению реакции.
Согласно уравнению 4 моль (4*166 г) KI дают 2 моль (2*190 г) CuI
Тогда 83 г KI дают х г CuI:

2 Cu(NO₃)₂    +  4 KI    =    2 CuI↓  +  I₂  +  4 KNO₃
                       4*166 г       2*190 г
                        83 г               х г

Пропорция:
4*166  -------- 2*190
    83 ------------- х  

х = 83*2*190/(4*166) = 47,5
х = 47,5 г
Это теоретически возможный выход (100%)
Практический выход по условию задачи - 95%
Значит, практический выход составит 47,5 г * 95% = 47,5 г * 0,95 = 45,125 г ≈ 45 г.

Ответ: масса осадка CuI 45 г.

III)
Кристаллогидрат сульфата меди CuSO₄*5 H₂O (обычно в виде водного раствора) используют
1) в строительстве как антисептик и фунгицид (средство от грибков) для предотвращения гниения древесины.
2) как антисептик, фунгицид и удобрение в сельском хозяйстве (особенно в виноградарстве)
3) в лакокрасочной промышленности как синий пигмент для красок
4) при электролитическом рафинировании меди
5) в школьном курсе химии для выращивания монокристаллов 

Answer 2

1. Вещества A - E: A - белая соль, возможно хлорид натрия B - голубой осадок, возможно гидроксид меди(II) C - твердый остаток, возможно оксид меди(II) D - соль меди(II) E - белый осадок, возможно иодид меди(II)

Уравнения реакций: Реакция 1: A + H2O -> B Реакция 2: B + NaOH -> C Реакция 3: C -> C + O2 Реакция 4: C + HNO3 -> D + NO gas Реакция 5: D + KI -> E + brown solution

2. Для нахождения массы белого осадка E, нам нужно сначала найти массу соли A, затем вычислить массу белого осадка E. Предположим, что масса соли A составляет 100 г. Тогда масса белого осадка E будет равна 95% от массы соли A, т.е. 95 г.

3. Кристаллогидрат А, возможно хлорид натрия, широко используется в медицинской и пищевой промышленности, в производстве бытовой химии и технических жидкостей, а также в процессах очистки воды.