Имеются простое вещество медь и концентрированные кислоты: H2SO4, HNO3, H3PO4. Напишите уравнения возможных реакций, рассмотрите их с точки зрения процессов окисления-восстановления.
Со сложными веществами каких классов могут реагировать кислоты (перечислите)? Дайте пояснение в виде двух уравнений реакций.

1. Взаимодействие меди с концентрированными кислотами H₂SO₄, HNO₃ и H₃PO₄

Медь (Cu) — металл, который в электрохимическом ряду напряжений металлов расположен после водорода. Поэтому медь не вытесняет водород из разбавленных неокисляющих кислот. Однако она может взаимодействовать с кислотами, обладающими сильными окислительными свойствами, например с концентрированными серной и азотной кислотами.

Рассмотрим каждую кислоту отдельно.

1.1. Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄)

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. При нагревании она реагирует с медью:

В результате реакции образуются сульфат меди(II), диоксид серы (газ с резким запахом) и вода.

Рассмотрим реакцию с точки зрения окислительно-восстановительных процессов.

Степени окисления изменяются следующим образом:

• Медь: Cu⁰ → Cu⁺² — степень окисления увеличивается от 0 до +2.

• Сера: S⁺⁶ → S⁺⁴ — степень окисления уменьшается от +6 до +4.

Электронный баланс:

Таким образом:

Восстановитель — Cu (медь), поскольку она отдаёт электроны и окисляется.

Окислитель — H₂SO₄ (серная кислота), поскольку сера в её составе принимает электроны и восстанавливается.

Важно отметить, что в этой реакции выделяется не водород, а диоксид серы SO₂, поскольку концентрированная серная кислота проявляет окислительные свойства.

1.2. Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой (HNO₃)

Концентрированная азотная кислота также является сильным окислителем. Она реагирует с медью с образованием нитрата меди(II), диоксида азота и воды.

Уравнение реакции:

Диоксид азота NO₂ — ядовитый газ бурого цвета.

Рассмотрим окислительно-восстановительные процессы.

Изменение степеней окисления:

• Медь: Cu⁰ → Cu⁺² — окисляется.

• Азот: N⁺⁵ → N⁺⁴ — восстанавливается.

Электронный баланс:

Один атом меди отдаёт два электрона, а два атома азота принимают по одному электрону.

Следовательно:

Восстановитель — Cu (медь), так как она отдаёт электроны.

Окислитель — HNO₃ (азотная кислота), так как азот в составе кислоты принимает электроны.

Следует помнить, что при взаимодействии меди с разбавленной азотной кислотой обычно образуется другой газ — оксид азота(II), NO:

Но поскольку по условию дана концентрированная азотная кислота, основным газообразным продуктом является NO₂.

1.3. Взаимодействие меди с концентрированной фосфорной кислотой (H₃PO₄)

Фосфорная кислота H₃PO₄, в отличие от концентрированных серной и азотной кислот, в обычных условиях не проявляет выраженных окислительных свойств.

Медь находится в ряду напряжений металлов после водорода и не способна вытеснять его из такой кислоты.

Поэтому:

Окислительно-восстановительный процесс отсутствует, поскольку реакция не происходит.

Сравнение взаимодействия меди с тремя кислотами