Формула хлорида меди

Определение и формула хлорида меди

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Хлорид меди (I) — это неорганическое соединение, принадлежащее к классу солей, соль меди в степени окисления $+1$ и соляной кислоты.

Формула – $CuCl$

Молярная масса равна $99$ г/моль.

Физические свойства – представляет собой бесцветное или белое твердое вещество с кристаллической структурой типа цинковой обманки $ZnS$ , плотностью 3,7 г/см $^3$ , температура плавления $434^{\circ} C$ , т. кип. $1367^{\circ} C$ ; он устойчив в сухой атмосфере, плохо растворим в воде, эфире, ацетоне, окисляется и разлаrается на свету и во влажной атмосфере. При нагревании синеет, плавится и кипит без разложения.

Известен его минерал — нантокит.

$CuCl$ впервые был получен Робертом Бойлем в середине семнадцатого века из хлорида двухвалентной ртути и металлической меди:

$HgCl_2 + 2Cu \rightarrow 2CuCl + Hg$

В $1799$ году Пруст охарактеризовал два различных хлорида меди. Он синтезировал $CuCl$ нагреванием $CuCl_2$ в вакууме при высокой температуре.

Кислый раствор $CuCl$ ранее использовался для анализа содержания монооксида углерода в газах, например, в газовом аппарате Гемпеля в течение девятнадцатого и начале двадцатого веков.

Химические свойства хлорида меди

При стоянии на воздухе при комнатной температуре в растворе окисляется:
$4CuCl + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4CuCl(OH) \downarrow green$
Реагирует с горячей азотной кислотой:
$CuCl + 3HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + HCl + NO_2 \uparrow + H_2O$
Образует комплексное соединение при реакции с гидратом аммиака (концентрированный раствор):
$CuCl + 2(NH_3 \cdot H_2O) = [Cu(NH_3)_2]Cl + 2H_2O$
Взаимодействует с плавиковой кислотой с образованием фторида одновалентной меди красного цвета:
$CuCl + HF = CuF + HCl$

Получение

Хлорид меди $(I)$ получают в промышленности путем прямого взаимодействия металлической меди и хлора при температуре выше $450^{\circ} C$ :

$Cu + 0,5 Cl_2 \rightarrow CuCl$

Хлорид меди $(I)$ также можно получить восстановлением хлорида меди $(II)$ , например, диоксидом серы:

$2CuCl_2 + SO_2 + 2H_2O \rightarrow 2CuCl + H_2SO_4 + 2HCl$

Применение

Основное применение хлорида меди $(I)$ в качестве предшественника к фунгициду — хлорокиси меди:

$Cu + CuCl_2 \rightarrow 2CuCl$

$6CuCl + 3/2 O_2 + 3 H_2O \rightarrow 2Cu_3Cl_2(OH)_4 + CuCl_2$

$CuCl$ катализирует различные органические реакции.

$CuCl$ используется с окисью углерода, хлоридом алюминия и хлористым водородом в реакции Гаттермана-Коха идущей с образованием бензальдегида.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Определите произведение растворимости $K_S(CuCl)$ , если насыщенный раствор при $20^{\circ} C$ имеет концентрацию 0,0062 г/100 мл раствора.

Решение

Вычислим молярность раствора:

$C_M(CuCl) = \frac{m(CuCl)}{M(CuCl) \cdot V(CuCl)}$

$V(CuCl) = 100$ мл = $0,1$ л

$C_M(CuCl) = \frac{0,0062}{99 \cdot 0,1} = 0,0006263 M$

Определим произведение растворимости:

$CuCl \downarrow \rightleftharpoons Cu^+ + Cl^-$

$K_S = [Cu^+] \cdot [Cl^-] = x \cdot x = x^2$

$x = [Cu^+] = [Cl^-] = C_M(CuCl) = 0,0006263 M$

$K_S = 0,0006263^2 = 3,922 \cdot 10^{-7}$

Ответ

$K_S = 3,922 \cdot 10^{-7}$

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте константу равновесия получения $CuCl$ с помощью восстановления $CuSO_4$ диоксидом серы при $298 K$ .

Решение

Запишем реакцию:

$2CuSO_4 + 2NaCl + SO_2 + 2H_2O \rightarrow 2CuCl \downarrow + 2H_2SO_4 + Na_2SO_4$

$2Cu^{2+} + 2Cl^- + SO_2 + 2H_2O \rightarrow 2CuCl \downarrow + 2SO_4^{2-} + 4H^+$

$Cu^{2+} + Cl^- + 1e \rightarrow 2CuCl \downarrow$

$SO_2 + 2H_2O - 2e \rightarrow SO_4^{2-} + 4H^+$

Запишем и рассчитаем стандартную ЭДС:

$E^0 = E_{Cu^{2+}/CuCl}^0 - E_{SO_4^{2-}/SO_2}^0 = 0,538 - 0,17 = 0,368 B$

Рассчитаем изменение энергии Гиббса реакции:

$\Delta G^0 = -n \cdot F \cdot E^0 = -2 \cdot 96480 \cdot 0,368 = - 71009$ Дж/моль

$n$ — общее число электронов, $F$ — постоянная Фарадея.

Вычислим константу равновесия:

$K = e^{-\frac{\Delta G^0}{R \cdot T}} = e^{-\frac{-71009}{8,314 \cdot 298}} = 2,8 \cdot 10^{12}$