Формула нитрата меди 2

Определение и формула нитрата меди 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Нитрат меди (II) – соль двухвалентной меди и азотной кислоты.

Химическая формула – $Cu(NO_3)_2$

Молярная масса равна $187,55$ г/моль.

Физические свойства – твёрдое кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде (124,7 г/100 г H2O при $20^{\circ} C$ ), образует кристаллогидраты голубого цвета, температура плавления безводного нитрата меди равна $255^{\circ} C$ , начинает разлагаться при $170^{\circ} C$ , плотность соли равна 3,05 г/см $^3$ .

Химические свойства нитрата меди 2

$Cu(NO_3)_2$ взаимодействует c металлами, стоящими в ряду напряжения левее меди, с щелочами, кислотами и солями по обменному механизму с выпадением осадка или комплексообразованием.
$Cu(NO_3)_2 + Fe = Fe(NO_3)_2 + 2Cu \downarrow$

$Cu(NO_3)_2 + NaOH = Cu(OH)_2 \downarrow + NaNO_3$

$Cu(NO_3)_2 + H_2S = CuS \downarrow + 2HNO_3$

$2Cu(NO_3)_2 + 4KCN = 2Cu(CN) \downarrow + (CN)_2 \uparrow + 4KNO_3$

$2Cu(NO_3)_2 + 10KCN = 2K_3[Cu(CN)_4] + (CN)_2 \uparrow + 4KNO_3$
При нагревании $Cu(NO_3)_2$ разлагается:
$2Cu(NO_3)_2 = 2CuO + 4NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Получение

Нитрат меди (II) получают растворением в $HNO_3$ металлической меди, $CuO$ или $Cu(OH)_2$ :

$Cu + 4HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$

$CuO + 2HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + H_2O$

$Cu(OH)_2 + 2HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + 2H_2O$

Применение

$Cu(NO_3)_2$ используют для получения чистого $CuO$ , для создания медьсодержащих катализаторов, в качестве фунгицида, а также как протраву при крашении тканей.

Качественная реакция

Качественной реакцией на ионы двухвалентной меди является образование красного осадка гексацианоферрата меди при добавлении к раствору $K_4[Fe(CN)_6]$ :

$2Cu^{2+} + [Fe(CN)_6]^{4-} = Cu_2[Fe(CN)_6] \downarrow$

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Каково давление $NO_2$ и $O_2$ при разложении $Cu(NO_3)_2$ в равновесных условиях при $298 K$ ?

Решение

Запишем реакцию:

$2Cu(NO_3)_2 \rightleftharpoons 2CuO \downarrow + 4NO_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Парциальные давления газов при равновесии:

$P(NO_2) = 4 \cdot n$ атм

$P(O_2) = n$ атм

Запишем выражение для константы равновесия:

$K_p = P^4(NO_2) \cdot P(O_2) = (4 \cdot n)^4 \cdot n = 256 \cdot n^5$

$P$ — парциальное давление

Рассчитаем изменение энергии Гиббса реакции через энергию Гиббса образования:

$\Delta G = \Delta G(O_2) + 4 \cdot \Delta G(NO_2 ) + 2 \cdot \Delta G(CuO) - 2 \cdot \Delta G(Cu(NO_3)_2)$

$\Delta G = 0 + 4 \cdot 52,59 - 2 \cdot 134,26 + 2 \cdot 117 = 175,85$ кДж/моль = $175840$ Дж/моль

Рассчитаем $K_p$ :

$K_p = e^{-\frac{\Delta G}{R \cdot T}} = e^{-\frac{175840}{8,314 \cdot 298}} = 1,503 \cdot 10^{-31}$

Вычислим $P(O_2)$ и $P(NO_2)$ :

$P(O_2) = n = \sqrt[5]{\frac{K_p}{256}} = \sqrt[5]{\frac{1,503 \cdot 10^{-31}}{256}} = 2,258 \cdot 10^{-7}$ атм

$P(NO_2) = 4 \cdot n = 4 \cdot 2,258 \cdot 10^{-7} = 9,032 \cdot 10^{-7}$ атм

Ответ

$P(O_2) = 2,258 \cdot 10^{-7}$ атм, $P(NO_2) = 9,032 \cdot 10^{-7}$ атм

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте средний коэффициент активности раствора $Cu(NO_3)_2$ с концентрацией $0,001$ моль/л.

Решение

Запишем уравнение диссоциации соли:

$Cu(NO_3)_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^-$

$C_M(Cu^{2+}) = C_M(Cu(NO_3)_2) = 0,001$ моль/л

$C_M(NO_3^-) = 2 \cdot C_M(Cu(NO_3)_2) = 2 \cdot 0,001 = 0,002$ моль/л

Рассчитаем ионную силу раствора:

$I = \frac{1}{2} \cdot [C_M(Cu^{2+} )\cdot z^2(Cu^{2+}) + C_M(NO_3^-) \cdot z^2 (NO_3^-)]$

$I = \frac{1}{2} \cdot [0,001 \cdot 2^2 + 0,002 \cdot (-1)^2] = 0,003$ моль/л

$z$ — заряд иона

Рассчитаем среднеионный коэффициент активности по первому приближению Дебая-Хюккеля, так как ионная сила мала:

$\lg \gamma _\pm = -0,51 \cdot |z(Cu^2+) \cdot z(NO_3^-)| \cdot \sqrt{I} = -0,51 \cdot |2 \cdot (-1)| \cdot \sqrt{0,003} = -0,0558677$

$\lg \gamma _\pm = 10^{-0,0558677} = 0,8793$