Валентность меди
Общие сведения о валентности меди
Медь представляет собой металл красного цвета с гранецентрированной кубической решеткой. Медь характеризуется исключительной пластичностью и превосходит другие металлы по теплопроводности и электрической проводимости. Плотность 8,94 г/см3. Температура плавления 1084,5oС, кипения 2540oС.
Валентность меди в соединениях
Медь – двадцать девятый по счету элемент Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Он находится в четвертом периоде в IВ группе. В ядре атома меди содержится 29 протонов и 35 нейтронов (массовое число равно 64). В атоме меди есть четыре энергетических уровня, на которых находятся 29 электронов (рис. 1).
Рис. 1. Строение атома меди.
Электронная формула атома меди в основном состоянии имеет следующий вид:
1s22s22p63s23p63d104s1.
А энергетическая диаграмма (строится только для электронов внешнего энергетического уровня, которые по-другому называют валентными):
Наличие одного неспаренного электрона свидетельствует о том, что медь проявляет в своих соединениях валентность I (Cu2O, CuOH).Известно, что для меди также характерна валентность II (CuO, Cu(OH)2, CuSO4).
Примеры решения задач
Задание | Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие реакции:
CuO → CuSO4 → Cu → CuO → Cu(NO3)2. |
Ответ | При растворении оксида меди (II) в разбавленной серной кислоте образуются сульфат меди (II) и вода:
CuO+ H2SO4(dilute)→ CuSO4 + H2O. Медь из сульфата меди (II) можно получить гидрометаллургическим методом: CuSO4+ Fe→ Cu + FeSO4. При температуре свыше 337oС медь взаимодействует с кислородом с образованием оксида меди (II): 2Cu+ O2 → 2CuO; Оксид меди (II) растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата меди (II) и воды: CuO+ HNO3(dilute)→ Cu(NO3)2 + H2O. |
Задание | В водный раствор хлорида меди (II) опустили медные электроды по 20 г каждый и подключили их к источнику постоянного тока. Через некоторое время катод вынули и растворили при нагревании в концентрированной серной кислоте, а затем добавили в раствор избыток гидроксида натрия, в результате чего выпал осадок массой 49 г. Определите массу анода после электролиза. |
Решение | Запишем уравнения реакций:
катод: Cu2+ +2e→ Cuo; (1) анод: Cuo — 2e→ Cu2+. (2) Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O; (3) CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4; (4) Рассчитаем количество вещества гидроксида меди (II) (осадка) (молярная масса равна 98г/моль): n = m / M; n(Cu(OH)2) = m (Cu(OH)2) / M (Cu(OH)2); n (Cu(OH)2) = 49 / 98 = 0,5 моль. Определим количество вещества и массу меди (катода) по окончании реакции (молярная масса – 64 г/моль): mfinal(Cu) = n(Cu(OH)2) =0,5 моль; m = n × M; mfinal(Cu) = n (Cu)× M (Cu); mfinal(Cu)= 0,5 × 64 = 32г. Найдем массу меди, осажденной на катоде: m(Cu) = mfinal(Cu) – mparent(Cu); m(Cu) = 32 – 20 = 12 г. Вычислим массу анода по окончании реакции. Масса анода уменьшилась ровно настолько, насколько увеличилась масса катода: manode =mparent(anode) — m(Cu); manode = 20 – 12 = 8 г. |
Ответ | Масса анода равна 8 г. |