8.9. Подгруппа меди
|
Общая характеристика меди, серебра, золота. Получение меди пиро – и гидрометаллургическими методами. Взаимодействие меди с кислотами, кислородом, галогенами. Свойства оксидов, гидроксидов, солей. Комплексные соединения меди. Серебро и его соединения. Золото и его соединения. Применение меди, серебра, золота и их сплавов. |
1491. Опишите элементы подгруппы меди: строение атомов, положение в Периодической системе, причину «провала» электрона. Почему, несмотря на нахождение в первой группе, эти элементы заметно отличаются от щелочных элементов и имеют в соединениях, кроме +1, другие (какие?) степени окисления?
1492. Приведите формулы природных соединений меди: халькозина, халькопирита, малахита, тенорита и куприта. Опишите получение меди из халькозина пирометаллургическим способом. Почему в этом случае проводится только обжиг Сu2S, тогда как при получении многих других металлов после обжига сульфидов проводится операция восстановления металла?
1493. Какое количество и какая масса меди содержится в малахитовой шкатулке массой 0,663 кг при условии, что она изготовлена из чистого малахита, не содержащего примесей?
1494. При переработке халькозина гидрометаллургическим методом его обрабатывают концентрированной серной кислотой при нагревании в автоклаве. Напишите уравнение реакции. В чём состоят преимущества этого метода в сравнении с пирометаллургическим?
1495. При переработке халькозина гидрометаллургическим методом получают раствор сульфата меди (II). Напишите уравнения реакций восстановления меди из CuSO4 железными стружками, фосфористой кислотой, электролизом. Какой из этих способов больше других соответствует требованиям экологии и техники безопасности?
1496. Какие реакции надо провести для получения меди из Cu2S по схеме:
Cu2S ® СuSO4 ® Cu(OH)2 ® CuO ® Cu?
До какой температуры надо нагревать оксид меди (II) для получения меди в отсутствии восстановителя и при использовании восстановителей: углерода и водорода? Ответ подтвердите термодинамическими расчётами.
1497. Медь медленно взаимодействует с водой в присутствии СО2. Какое соединение зелёного цвета при этом образуется на поверхности меди? Как называется природный минерал этого состава и где он применяется?
1498. В какой части ряда напряжений расположена медь, каковы её восстановительные свойства в сравнении с серебром и золотом? Как взаимодействует медь с кислотами, щелочами и растворами других солей?
1499. Почему медь устойчива в разбавленной соляной кислоте, но взаимодействует с концентрированной соляной кислотой? Почему она взаимодействует c разбавленной HCl при пропускании кислорода и добавлении KCN или K2S? Почему медь взаимодействует с йодоводородной кислотой? Напишите уравнения реакций.
1500. При каких условиях, и с образованием каких продуктов медь взаимодействует с кислородом, озоном, галогенами и серой? Напишите уравнения реакций, укажите условия их проведения.
1501. Рассчитайте, какая из реакций меди с кислородом более вероятна при стандартных условиях и какая – при 500 оС:
1) Cu(к) + 1/2 O2(г) = СuO(к); 2) 2Сu(к) + 1/2O2(г) = Сu2О(к)
1502. Рассчитайте при какой температуре начинается разложение оксида меди (II) по реакции (1) и при какой – по реакции (2):
1) 4СuO(к) = 2Сu2О(к) + О2(г); 2) 2CuO(к) = 2Cu(к) + O2(г)
1503. Хлорид меди (I) получают, действуя соляной кислотой на Cu2О или обрабатывая медь раствором CuCl2. Подобными же методами получают Cu2SO4. Напишите уравнения реакций.
1504. Подберите три окислителя и напишите уравнения реакций окисления ионов Cu+, имея в виду, что их восстановительные свойства характеризуются полуреакцией:
Cu+ – e = Cu2+; jо = 0,15 В
1505. Напишите уравнения реакций меди с концентрированными серной и азотной кислотами. Какая масса меди потребуется для получения 10 л SO2 по первой реакции и 10 л NO2 – по второй?
1506. Какую массу медного купороса можно получить из 1 м3 16%-го раствора сульфата меди (p = 1,18)?
1507. В промышленном методе получения медного купороса медный лом окисляют при нагревании кислородом воздуха и на полученный оксид меди (II) действуют серной кислотой. Вычислите теоретический расход меди и 80%-й серной кислоты на получение одной тонны медного купороса.
1508. Объясните образование химических связей в медном купоросе, напишите его формулу в виде комплексного соединения, напишите два названия вещества: как кристаллогидрата и как комплексного соединения.
1509. Окислительные свойства катионов Cu2+ в разных средах характеризуют следующие полуреакции и потенциалы:
Cu2+ + е = Cu+; jo = 0,15 В
Cu2+ + е + Cl– = СuСl; jo = 0,54 В
Cu2+ + е + Br– = CuBr; jo = 0,64 В
Cu2+ + е + I– = CuI; jo = 0,86 В
Почему в этих полуреакциях происходит увеличение значения окислительно-восстановительного потенциала?
1510. Напишите уравнения реакций Cu2SO4 и CuSO4 с NaOH при обычной температуре и нагревании, сделайте вывод о термической устойчивости продуктов реакции CuOH и Cu(OH)2.
1511. Напишите уравнения реакций концентрированной азотной кислоты с Сu2O, СuO, Cu2S и CuS. Какие реакции относятся к окислительно-восстановительным и какая – к основно-кислотным?
1512. Почему прогретый при 250 oС медный купорос используется для обнаружения воды в органических жидкостях и что является при этом аналитическим признаком наличия воды?
1513. В растворе имеются ионы Cu2+ и Fe2+. Предложите методику их разделения в виде любых соединений и в виде металлов.
1514. Напишите в молекулярном и в ионном виде уравнения гидролиза CuCl2 и CuSO4, укажите тип гидролиза и среду растворов этих солей.
1515. Опишите электролиз раствора сульфата меди (II), вычислите массу меди, которая выделяется (на каком электроде?) за 24 ч при силе тока 100 А, если выход по току равен 90 %. Что изменится в процессе электролиза, если инертный стальной анод заменить на медный?
1516. Действием разбавленной щёлочи на сине-голубой раствор сульфата меди (II) в трёх пробирках был получен голубой осадок Cu(OH)2. Раствор над осадком при этом стал бесцветным, что свидетельствует о полном осаждении катионов Cu2+. Одну пробирку нагрели до 40 oС – осадок стал чёрным. В другую пробирку прибавили концентрированный раствор щёлочи – раствор над осадком окрасился в сине-голубой цвет, но после добавления воды он снова обесцветился. В третью пробирку ввели концентрированный раствор аммиака – осадок растворился и раствор окрасился в интенсивный синий цвет. Напишите уравнения реакйий, сделайте выводы о свойствах Cu(OH)2.
1517. Какая из двух реакций меди с хлором термодинамически более вероятна при 25 оС и при 600 оС:
1) Cu(к) +1/2Cl2(к) = CuCl(к); 2) Cu(к) + Cl2(к) = CuCl2(к)?
1518. Какая из трёх реакций термолиза сульфата меди термодинамически наиболее вероятна при 600 оС:
|
1) CuSO4 = CuO + SO3 |
|
2) 2CuSO4 = 2CuO + 2SO2 + O2 |
|
3) 4CuSO4 = 2Cu2O + 4SO2 + 3O2? |
1519. При взаимодействии гидроксида меди (II) с гипохлоритом калия в присутствии КОН образуется метакупрат (III) калия. Напишите уравнение реакции. Какое свойства характерно для этого вещества в окислительно-восстановительных реакциях?
1520. Объясните, почему гидроксид меди (II) образуется при взаимодействии со щёлочью комплексного соединения [Cu(NH3)4]SO4 и не образуется при взаимодействии со щёлочью соединения K2[Cu(CN)4]?
1521. Напишите формулы комплексных соединений меди (I) и меди (II), в которых лигандами являются молекулы H2O и NH3 и ионы CN–, Cl–, SO32–. Определите степень окисления комплексообразователя в комплексных соединениях K7[Cu(IO6)2]∙7H2O и Na9[Cu(ТeO6)2] и напишите их названия.
1522. Чему равны молярные концентрации ионов Cu+ и Cu2+ в децимолярных растворах солей Na[Cu(CN)2] и Na2 [Cu(CN)4], если константы нестойкости комплексов [Cu(CN)2]– и [Cu(CN)4]2– равны 1.10–24 и 5.10–28, соответственно?
1523. Чему равна молярная концентрация: а) ионов Cu+ над осадком CuCl (ПР = 1,2.10–6); б) ионов Cu2+ над осадком CuCO3 (ПР = 2,5.10–10); в) ионов Cu2+ в одномолярном растворе [Cu(NH3)4]SO4?
1524. Объясните, почему все комплексные соединения меди (I) бесцветны и диамагнитны, а все комплексные соединения меди (II) окрашены и парамагнитны. Приведите примеры и названия соединений.
1525. Напишите уравнения реакций с участием соединений меди:
1) Сu2S + HNO3 = 4) (CuOH)2CO3 + CO2 =
2) CuS + HNO3 = 5) CuSO4 + NH2OH =
3) Cu2O3 + HCl = 6) Cu(OH)2 + K2S2O8 + KOH =
1526. Напишите уравнения и укажите условия протекания реакций для осуществления превращений:
Cu ® Cu(NO3)2 ® CuS ® Cu(NO3)2 ® CuO ® (CuOH)2SO4 ® CuCl2 ® Cu
1527. Напишите уравнения и укажите условия протекания реакций для осуществления превращений:
СuS ® CuSO4 ® Cu(NO3)2 ® Cu(OH)2 ® CuCl2 ® CuCl ® Cu2O ® Cu
1528. Написать уравнения и укажите условия протекания реакций для осуществления превращений:
Сu2O ® CuCl ® K[CuCl2] ® K2[CuCl4] ® [Cu(NH3)4]Cl2 ®
® Cu(OH)2 ® K2[Cu(OH)4] ® K2[Cu(CN)4] ® Cu
1529. Опишите физические и химические свойства серебра, его взаимодействие с кислотами. По каким свойствам серебро превосходит другие металлы? Почему серебряные изделия постепенно чернеют? Как этот металл взаимодействует с кислородом, озоном, галогенами, серой?
1530. Объясните, почему серебро не взаимодействует с разбавленной серной и соляной кислотами, но взаимодействует с йодоводородной и сероводородной кислотами, а также с соляной, если в ней содержатся цианид-ионы.
1531. Из соединений серебра наибольшее значение имеют нитрат, оксид и галогениды. Как получают нитрат серебра из металла и природного соединения аргентита? Как из нитрата получают оксид серебра (I) и галогениды серебра?
1532. Как оксид серебра (I) взаимодействует с окислителями, восстановителями, водным раствором аммиака, кислотами? Что происходит с ним при нагревании? Напишите уравнения реакций:
-
Ag2O + O3 =
Ag2O + NH3 + H2O =
Ag2O + HNO3 =
Ag2O + H3PO2 + H2O =
Ag2O
Ag2O + H2SO4 =
1533. Как, имея нитрат серебра, раствор аммиака и глюкозу, получают серебряное зеркало?
1534. По электролизу раствора Ag2SO4, было проведено два опыта. В первом анод был изготовлен из платины, а во втором – из серебра. В обоих опытах электролиз проводили 5 ч при силе тока 40 А. Какие процессы происходили при электролизе и какие количественные результаты были получены?
1535. Чему равна концентрация ионов Ag+ в насыщенных растворах наиболее растворимого галогенида (AgF) и наименее растворимого (AgI)? Почему растворимость в ряду AgF – AgCl – – AgBr – AgI уменьшается?
1536. Объяснитt, почему в растворе аммиака растворяется хлорид серебра, в растворе тиосульфата натрия – хлорид и бромид, а в растворе цианида калия – все галогениды (AgCl, AgBr, AgI). Какие продукты образуются при растворении? Напишите уравнения реакций.
1537. Почему нерастворимые в воде галогениды серебра растворяются в растворах соответствующих галогенидов щелочных металлов? Напишите уравнения реакций, которыми сопровождается растворение:
-
AgCl + KCl =
AgBr + KBr =
AgI + KI =
1538. Вычислите концентрацию ионов Ag+ в 0,1 М растворах хлорида диамминсеребра (I) и дицианоаргентата (I) натрия.
1539. Напишите формулы комплексных соединений серебра (I), в которых лигандами являются следующие молекулы и ионы: H2O, NH3, CN-, Cl-, Br-, I-, S2O32-. Определите степень окисления серебра в комплексных соединениях: K6H[Ag(IO6)2].10H2O и Na6H3[Ag(TeO6)2].20H2O.
1540. Объясните линейное строение, координационное число, диамагнетизм и бесцветность комплексов [Ag(NH3)2]+, [Ag(CN)2]– и AgCl2–.
1541. Опишите химические процессы классической фотографии, основанной на использовании одного из галогенидов серебра. Что происходит в момент экспозиции, при проявлении и при закреплении фотографического изображения? Чем отличаются негативные изображения от позитивных?
1542. На чём основано использование растворов, содержащих катионы Ag+, в медицине и в водоподготовке?
1543. С какой целью и как проводится гальваническое серебрение изделий? Почему в этом случае применяется раствор не нитрата серебра, а цианидных комплексных соединений серебра? Серебро при этом выделяется на катоде или на аноде?
1544. Какие соединения используются в серебряно-цинковом аккумуляторе, какие реакции идут при его зарядке и разрядке и в каких областях техники используются эти аккумуляторы?
1545. Для бытовых серебряных изделий широко применяется сплав серебра (80 %) с медью. Чему равна масса серебра, содержащегося в серебряной вилке массой 120 г и в серебряном подносе массой 650 г?
1546. Напишите уравнения реакций для осуществления превращений:
1547. Кратко опишите свойства золота. По каким физическим и химическим свойствам золото превосходит другие металлы? При действии каких реагентов золото устойчиво и каких – окисляется? Почему золото не окисляется азотной кислотой, но окисляется царской водкой?
1548. Взаимодействие золота с царской водкой объясняют: 1) высокой окислительной активностью царской водки благодаря образованию в ней атомарного хлора и 2) высокой восстановительной активностью золота вследствие образования комплексного соединения. Напишите два уравнения реакции золота с царской водкой, соответствующие этим объяснениям.
1549. Для реакции с золотом мольное соотношение HNO3:HCl в царской водке должно быть равно 1:4 (реакция идёт с образованием тетрахлорозолотой кислоты, NO и воды). Разработайте рецептуру приготовления этого реактива, если имеется 1 л 60%-й HNO3 (p = 1,37) и достаточный объём 37%-й HCl (p = 1,185).
1550. Почему золото, не взаимодействующее с кислородом, водой и сухим хлором, взаимодействует с озоном, влажным хлором и хлорной водой? Напишите уравнения соответствующих реакций.
1551. Образование какого оксида (Au2O или Au2O3) термодинамически более вероятно при взаимодействии золота с озоном?
1552. Тетрахлорозолотая кислота, образующаяся при взаимодействии золота с царской водкой, кристаллизуется в виде светло-жёлтых игольчатых кристаллов состава H[AuCl4].H2O. При нагревании до 120 ºС она разлагается с образование хлорида золота (III), который при 180 ºС переходит в хлорид золота (I). Напишите уравнения соответствующих реакций. Объясните, что происходит с хлоридом золота (I) при его дальнейшем нагревании.
1553. Произведение растворимости хлорида золота (I) равно 2,0.10–13, а хлорида золота (III) –3,2.10–25. Какое из этих соединений более растворимо? Чему равна молярная концентрация хлорида золота (III) в насыщенном растворе? Какая масса ионов Au3+ содержится в одном литре насыщенного раствора? Какой объём воды потребуется для растворения одного грамма AuCl3?
1554. Почему из растворов хлорида золота (I) осаждается не гидроксид AuOH, а оксид Au2O? Каким образом из оксида золота (I) можно получить оксид золота (III) и провести обратное превращение?
1555. В каких реакциях получают тетрахлорозолотую (III) кислоту, из тетрахлорозолотой (III) кислоты получают гидроксид золота (III), а из этого гидроксида – AuCl3, KAuO2 и Au2O3? Напишите уравнения этих реакций.
1556. Приведите примеры комплексных соединений золота с координационными числами 2 и 4, их названия и соответствующие значения константы нестойкости. Какой из комплексов и почему имеет наименьшее значение константы нестойкости? Какое пространственно-геометрическое строение имеют комплексы золота (+1) и золота (+3)?
1557. С какой целью проводят гальваническое золочение изделий? Почему при этом применяется раствор комплексного соединения K[Au(CN)2]? Золото выделяется при этом на катоде или на аноде? На поверхность изделия площадью 50 см2 было нанесено золото методом гальванопластики. Сколько времени проводился электролиз раствора K[Au(CN)2] при силе тока 10 А, если толщина покрытия составила 0,1 мкм?
1558. Золото очень пластично: из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длиной 3,5 км. Вычислите: а) диаметр такой проволоки; б) число атомов, расположенных по диаметру; в) число атомов содержится в одном мм проволоки.
1559. Для ювелирных изделий, зубных протезов и электроконтактов используются сплавы золото. Содержание золота в сплаве показывает проба. Для установления пробы двух сплавов взяли 18,24 мг первого и 16,52 мг второго; после обработки азотной кислотой массы оказались равны 13,68 мг и 9,63 мг соответственно. Определите пробу первого и второго сплава?
1560. Какое отношение к золоту имеют: а) сусальное золото; б) военный городок (форт) Нокс в США; в) организация Гохран в России; г) золотое сечение; д) масса 112 кг; е) механическое устройство драга; ж) тройская унция; з) российский химик П.Р. Багратион?