Три «благородных» по духу металла: стоят после водорода, с кислотами реагируют иначе, чем все остальные.
Cu, Ag, Pb стоят в ряду активности правее водорода — принципиальное отличие от всех предыдущих конспектов. Они не вытесняют H2 из разбавленных кислот. Единственный способ их растворить кислотой — использовать кислоту-окислитель (HNO3, конц. H2SO4), где восстанавливается сам кислотный остаток, а не H+.
Cu: +1 (неустойчива, диспропорционирует) и +2 (основная, устойчивая). Ag: практически всегда +1. Pb: +2 (основная) и +4 (сильный окислитель, PbO2).
Разбавленная HNO3 восстанавливается до NO, концентрированная — до NO2: чем концентрированнее кислота, тем меньше глубина восстановления азота (парадокс, но проверенное правило для металлов средней/низкой активности). У активных металлов (см. конспект 77 про Al) разбавленная HNO3 восстанавливается ещё глубже — до NH4NO3.
CuCl, Cu₂O, Cu₂S — устойчивые твёрдые вещества степени +1. Но в водном растворе ион Cu+ немедленно диспропорционирует на Cu0 и Cu2+ — простых растворимых солей Cu(I) не существует. Это частая ловушка на «какая соль меди(I) может быть в растворе».
| Галогенид | Цвет осадка | Растворим в NH₃? |
|---|---|---|
| AgCl | белый | да, легко |
| AgBr | светло-жёлтый (кремовый) | только в концентрированном |
| AgI | жёлтый | практически нет |
Это классический качественный анализ на анион: добавляем AgNO3 к раствору неизвестной соли, смотрим на цвет осадка, затем проверяем растворимость в аммиаке — этого достаточно, чтобы различить хлорид, бромид и иодид.
PbSO4 практически нерастворим — образующаяся при первом контакте плёнка сульфата свинца моментально останавливает дальнейшую реакцию металла с кислотой (пассивация продуктом реакции, а не оксидная, как у Al/Cr/Fe). Именно поэтому свинцовые аккумуляторы (кислотные автомобильные) вообще работают — при разряде образуется PbSO4 на обоих электродах.
Автомобильный аккумулятор использует пару Pb / PbO2 в серной кислоте. При разряде: на аноде Pb окисляется до PbSO4, на катоде PbO2 восстанавливается тоже до PbSO4 — оба электрода «зарастают» одинаковым нерастворимым осадком. При заряде процесс идёт в обратную сторону, регенерируя Pb и PbO2. Именно нерастворимость PbSO4 и обратимость этой пары электрохимических процессов делают свинцовый аккумулятор долговечным и перезаряжаемым источником тока — несмотря на токсичность свинца, замены для автомобильных АКБ пока не нашли повсеместной альтернативы.
Дано: 19,2 г меди (M=64 г/моль) растворили в избытке разбавленной HNO3.
n(Cu) = 19,2/64 = 0,3 моль. Реакция 3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3:2 по NO).
n(NO) = 0,2 моль → V = 0,2 × 22,4 = 4,48 л (н.у.)
Дано: к раствору с 0,05 моль NaCl добавили избыток AgNO3.
Реакция 1:1. n(AgCl) = 0,05 моль (M=143,5).
m(AgCl) = 0,05 × 143,5 = 7,175 г
Медь не реагирует с кислотами вообще — она же после водорода.
С HCl и разб. H₂SO₄ действительно не реагирует: вытеснить водород она не может. Но с кислотами-окислителями реагирует прекрасно — там окислитель не H+, а кислотный остаток: Cu + 4HNO₃(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
Cu2+ с иодидом даёт CuI₂.
Иодид меди(II) неустойчив — идёт ОВР: 2Cu2+ + 4I- → 2CuI↓ + I₂. Медь восстанавливается до Cu(I), иодид окисляется до иода.
Все хлориды растворимы, значит и AgCl, и PbCl₂ тоже.
Именно они и есть исключения: AgCl — белый творожистый осадок (качественная реакция на Cl-), PbCl₂ — плохо растворим на холоде, но растворяется в горячей воде.
Cu(OH)₂ при нагревании остаётся голубым.
Он разлагается, чернея: Cu(OH)₂ →(t) CuO + H₂O. Переход «голубой → чёрный» — стандартный признак в задачах на цепочки.
CuO чёрный, Cu₂O кирпично-красный, Cu(OH)₂ голубой, растворы Cu2+ голубые, безводный CuSO₄ белый, а его кристаллогидрат CuSO₄·5H₂O — синий. По цвету в условии узнаётся форма меди.
В разб. H₂SO₄ окислителем работает ион H+, а медь стоит после водорода — вытеснить его она не может, реакции нет.
В HNO₃ окислителем выступает азот в с.о. +5, он гораздо сильнее H+: 3Cu + 8HNO₃(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O. Водород при этом не выделяется никогда.
Ответь мысленно, потом раскрой карточку.
Медь стоит после водорода в ряду активности — не способна вытеснить его из кислот-неокислителей.
Светло-жёлтый (кремовый), растворяется только в концентрированном аммиаке (в отличие от AgCl, который растворяется легко).
Образующийся PbSO4 нерастворим и мгновенно покрывает поверхность металла, останавливая реакцию (пассивация продуктом).
Ион Cu+ неустойчив в воде и немедленно диспропорционирует: 2Cu+ → Cu0 + Cu2+.
Растворяется, образуя ярко-синий раствор комплекса — качественная реакция на многоатомные спирты (см. конспект 61).
Pb и PbO₂ в серной кислоте — оба электрода при разряде превращаются в нерастворимый PbSO4, при заряде реакция идёт обратно.
NO₂ (бурый газ): Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O.
Реакция 1:1. n(PbI2)=0,02 моль. m=0,02×461=9,22 г.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно