Когда черный порошок меди (Cu) помещается в пробирку с раствором серной кислоты (H₂SO₄) и нагревается, происходит химическая реакция. Однако важно отметить, что чистая медь не реагирует с разбавленной серной кислотой при обычных условиях, но может реагировать с концентрированной серной кислотой при нагреве.
В случае реакции с концентрированной серной кислотой, медь реагирует с образованием сульфата меди (II), оксида серы (IV) и воды. Это окислительно-восстановительная реакция, в которой медь окисляется, а сера восстанавливается.
Уравнение реакции:
Молекулярное уравнение:
[ \text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 (\text{конц.}) \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O} ]
В этом уравнении:
- Cu (медь) — твердое вещество
- H₂SO₄ (серная кислота) — жидкость
- CuSO₄ (сульфат меди II) — растворимое соединение
- SO₂ (диоксид серы) — газ
- H₂O (вода) — жидкость
Ионное уравнение:
Для упрощения ионного уравнения, учитываем, что серная кислота и сульфат меди находятся в растворе в виде ионов:
Полное ионное уравнение:
[ \text{Cu} + 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O} ]
Сокращенное ионное уравнение:
[ \text{Cu} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O} ]
В данном случае, ионы сульфата ((\text{SO}_4^{2-})) не изменяются и являются ионами-наблюдателями, поэтому они исключаются из сокращенного ионного уравнения.
Наблюдения:
- При нагревании раствора серной кислоты с медью, можно заметить выделение газа. Это диоксид серы (SO₂), который имеет характерный запах жженой спички.
- Раствор может изменить цвет на голубой, что связано с образованием сульфата меди (II) в растворе.
Эта реакция является примером окислительно-восстановительной реакции, где медь теряет электроны (окисляется), а сера в серной кислоте принимает электроны (восстанавливается).