Формула хлорида меди II

Определение и формула хлорида меди II

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Хлорид меди (II) — это неорганическая сложная средняя соль меди в степени окисления $+2$ и соляной кислоты.

Формула – $CuCl_2$

Молярная масса равна $134,45$ г/моль.

Физические свойства – представляет собой твердое вещество желто-бурого цвета, при умеренном нагревании плавится без разложения, при дальнейшем нагревании кипит и разлагается. Температура плавления $596^{\circ} C$ , т. кип. $993^{\circ} C$ . Хорошо растворяется в воде с гидролизом по катиону. Растворяется в этаноле, метаноле, эфире.

Известен его минерал — эриохальцит (дигидрат).

Безводный $CuCl_2$ имеет искаженную структуру решетки йодида кадмия.

Химические свойства хлорида меди (II)

Вступает в реакции обмена, например, реагирует с гидроксидом натрия:
$CuCl_2 + 2NaOH = Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$
Взаимодействует с гидратом аммиака:
$CuCl_2 + NH_3 \cdot H_2O = CuCl(OH) \downarrow + 2NH_4Cl$
С концентрированным раствором аммиака образуется комплексная соль:
$CuCl_2 + 4(NH_3 \cdot H_2O) = [Cu(NH_3)_4]Cl_2 + 4H_2O$
Взаимодействует с фтором, при этом выделяется свободный хлор:
$CuCl_2 + F_2 = CuF_2 + Cl_2$
В разбавленном растворе соляной кислоты при реакции хлорида меди (II) с медью образуется хлорид меди (I):
$CuCl_2 + Cu = 2CuCl \downarrow$
Проявляет слабые окислительные свойства:
$2CuCl_2 + Na_2SO_3 + 2NaOH = 2CuCl \downarrow + Na_2SO_4 + 2NaCl + H_2O$
Реагирует с алюминием, а также с цинком и с железом:
$3CuCl_2 + 2Al = 2AlCl_3 + 3Cu \downarrow$

Получение

Хлорид меди (II) получают в промышленных масштабах при хлорировании меди:

$Cu + Cl_2 + 2 H_2O \rightarrow CuCl_2(H_2O)_2$

Медь сама по себе не может быть окислена с помощью соляной кислоты, но содержащие медь классы веществ, такие как гидроксид, оксид или карбонат меди (II) могут провзаимодействовать с соляной кислотой с получением хлорида меди (II).

Применение

Основным промышленным применением хлорида двухвалентной меди является ее использование в качестве сокатализатора в присутствии хлорида палладия (II) в Вакер процессе. Здесь, этен (этилен) превращается в ацетальдегид (уксусный альдегид) с использованием воды и воздуха.

Хлорид меди (II), также используется в пиротехнике как синий / зеленый краситель.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Чистую медь обработали газообразным хлором объемом $2,24$ литра (н.у.), полученную смесь $Cu$ и $CuCl_2$ обработали избытком разбавленной $HNO_3$ , при этом выделился газ объемом $0,112$ л (н.у.). Рассчитайте массовую долю $CuCl_2$ в образовавшейся смеси.

Решение

Запишем химическую реакцию, протекающую между $Cu$ и $CuCl_2$ :

$Cu + Cl_2 \rightarrow CuCl_2$

Вычислим число моль $Cl_2$ и $CuCl_2$ , а затем массу $CuCl_2$ (в г).

$n(CuCl_2) = n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{2,24}{22,4} = 0,1$

$m(CuCl_2) = M(CuCl_2) \cdot n(CuCl_2) = 134,452 \cdot 0,1 = 13,4452$ г

$HNO_3$ взаимодействует только с $Cu$ , а с $CuCl_2$ не реагирует, так как разбавленная.

Запишем реакцию меди с азотной кислотой.

$3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$

Рассчитаем число моль $NO$ и $Cu$ , а также массу $Cu$ .

$n(NO) = \frac{V(NO)}{V_m} = \frac{0,112}{22,4} = 0,005$ моль

Из стехиометрических соотношений следует, что

$3$ моль $Cu$ образуют $2$ моль $NO$

$x$ моль $Cu$ образуют $0,005$ моль $NO$

Из пропорции следует, что

$n(Cu) = x = \frac{0,005 \cdot 3}{2} = 0,0075$ моль

$m(Cu) = M(Cu) \cdot n(Cu) = 63,546 \cdot 0,0075 = 0,4766$ г

Рассчитаем массовую долю $CuCl_2$ в смеси.

$\omega (CuCl_2) = \frac{m (CuCl_2)}{m (CuCl_2) + m(Cu)} \cdot 100 \% = \frac{13,4452}{13,4452 + 0,4766} \cdot \% = 96,577 \%$

Ответ

$\omega (CuCl_2) = 96,577 \%$

ПРИМЕР 2

Задание

Какова может быть максимальная концентрация $CuCl_2$ , чтобы реакция с $Pb(NO_3)_2$ концентрацией $0,1$ моль/л не протекала?

Решение

Запишем уравнение реакции обмена, протекающей в растворе:

$CuCl_2 + Pb(NO_3)_2 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + PbCl_2 \downarrow$

Рассчитаем концентрацию ионов $Cl^-$ , при которой осадок $PbCl_2$ не выпадает:

$PbCl_2 \downarrow \rightleftharpoons Pb^{2+} + 2Cl^-$

В состоянии равновесия: $[Pb^2+] = 0,1$ моль, $[Cl^-] = 2 \cdot x$ моль/л

Запишем выражение для произведения растворимости:

$K_S(PbCl_2) = [Pb^{2+}] \cdot [Cl^-]^2 = 0,1 \cdot (2 \cdot x)^2 = 0,1 \cdot 4 \cdot x^2$

$x = \sqrt{\frac{K_S(PbCl_2)}{0,1 \cdot 4}} = \sqrt{\frac{1,66 \cdot 10^{-5}}{0,1 \cdot 4}} = 0,00644$ моль/л

$[Cl^-] = 2 \cdot x = 2 \cdot 0,00644 = 0,01288$ моль/л

Рассчитаем концентрацию $CuCl_2$

$CuCl_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^-$

Из стехиометрии диссоциации следует:

$C_M(CuCl_2) = \frac{[Cl^-]}{2} = \frac{0,01288}{2} = 0,00644$ моль/л