Школьный опыт - вытеснение Cu из CuSO4

[aversun]

Только что, Папа_школьника сказал:

Пардон, был неправ - проверил по книжке, Zn правее алюминия и следовательно в реакции с водой должен давать оксид (не гидроксид) и водород.  

Нет, он будет давать гидроксид, то, что он правее алюминия в данном случае значение не имеет, даже железо при реакции с водой дает или гидроксиды или соединения типа Fe2O3*nH2O.

Но так же цинк будет на прямую реагировать и с серной кислотой гидролиза cульфата меди.

Zn + H⁺ = Zn²⁺ + H2

Изменено 13 Марта, 2020 в 11:32 пользователем aversun

[Nemo_78]

Только что, Папа_школьника сказал:

2. Гидролиз купороса

CuSO₄ + 2H₂O = Cu²⁺  SO₄^2-  2H₂O = Cu(OH)₂ (слаб осн - по табличке должно выпадать в осадок) + 2H⁺ + SO₄^2-  (сильная кислота)(остаток сильной кислоты)

     Гидролиз процесс равновесный, протекающий постадийно и чрезвычайно редко с солями меди идущий столь глубоко (до нерастворимого в воде основания). В Вашем случае образуются оснОные катионы меди и в растворе накапливаются протоны (запишем для простоты по-школьному) без аквакомплексов:

      Cu²⁺ + H₂O <==> CuOH⁺ + H⁺

 

     Специально не усложняю, связываясь с ионами оксония.

     А на следующей стадии эти протончики "съедают"/растворяют поверхностную оксидную плёнку на поверхности гранулы металла, препятствующей доступу избыточных катионов меди к нему (неокисленному более активному, чем медь, металлу, будь то алюминий или цинк) по реакции:

 

        Al₂O₃ + 6H⁺ ==> 2Al³⁺ + 3H₂O 

 

    Ну, а уж дальше, всё как у Вас написано свободный от оксидной плёнки ("голенький") активный металл спокойно (без затруднений) восстанавливает меди из раствора её соли:

           

       2Al + 3Cu²⁺ ==> 2Al³⁺ + 3Cu

 

 

        Как-то так...

    

[Папа_школьника]

Только что, Nemo_78 сказал:

чрезвычайно редко с солями меди идущий столь глубоко (до нерастворимого в воде основания). В Вашем случае образуются оснОные катионы меди и в растворе накапливаются протоны (запишем для простоты по-школьному) без аквакомплексов:

      Cu²⁺ + H₂O <==> CuOH⁺ + H⁺

Спасибо! Может, тогда раствор подогреть? Больше H⁺  -> сильнее реакция с Al₂O₃ -> быстрее Cu²⁺ соприкоснётся с Al⁰ ?

[aversun]

Только что, Папа_школьника сказал:

Спасибо! Может, тогда раствор подогреть? Больше H⁺  -> сильнее реакция с Al₂O₃ -> быстрее Cu²⁺ соприкоснётся с Al⁰ ?

Лучше добавьте какой-либо растворимой соли хлора, хлорида. Ионы хлора сильные катализаторы коррозии, которые ускоряют процесс разрушения оксидной пленки на алюминии.

[Nemo_78]

Только что, Папа_школьника сказал:

Спасибо! Может, тогда раствор подогреть?

   Лёгкий нагрев лишним не будет. Гидролиз сильно на него отзывается. Но и поваренная соль способна хорошо разогнать процесс восстановления, о чём Вам уже писали и aversun, и Paul_S, если не ошибаюсь.

[Папа_школьника]

Только что, Nemo_78 сказал:

Но и поваренная соль способна хорошо разогнать процесс восстановления, о чём Вам уже писали и aversun, и Paul_S, если не ошибаюсь

Ааа!  так я не понял, о какой соли Paul_S писал... думал, просто надо добавить того же сульфата

[Nemo_78]

Только что, Папа_школьника сказал:

так я не понял, о какой соли Paul_S писал...

      Ну, если я его правильно понял, так об обычной "поваренной" или, как таперича (после введения в 2018 году нового ГОСТа) она "пищевой" должна обзываться... 

Изменено 13 Марта, 2020 в 13:02 пользователем Nemo_78

[Папа_школьника]

2 часа назад, Nemo_78 сказал:

Al₂O₃ + 6H⁺ ==> 2Al³⁺ + 3H₂O 

 

    Ну, а уж дальше, всё как у Вас написано свободный от оксидной плёнки ("голенький") активный металл спокойно (без затруднений) восстанавливает меди из раствора её соли:

           

       2Al + 3Cu²⁺ ==> 2Al³⁺ + 3Cu

И последний вопрос, если позволите.  Теперь, когда в растворе плавает много катионов Al³⁺ (из оксида и после ОВР Al⁰ с Cu²⁺) и одновременно CuOH⁺ от неполного гидролиза сульфата, будет ли (1) Al³⁺ на себя оттягивать OH- от меди (=> Cu²⁺ AlOH²⁺), или (2) он будет свой оснОвный катион формировать AlOH²⁺ , так что сразу будет и CuOH⁺ и AlOH²⁺ в растворе, или (3) пока гидролиз не закончится в сторону полного Cu(OH)₂, катиону Al³⁺ ничего не перепадет?

2 часа назад, Nemo_78 сказал:

 2Al + 3Cu²⁺ ==> 2Al³⁺ + 3Cu

а может идти сразу 2 реакции?

2Al + 3Cu²⁺ ==> 2Al³⁺ + 3Cu

и  2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂ 

 

Это я к тому, что если увижу пузыри, чтоб знать, что это.  

[yatcheh]

Только что, Папа_школьника сказал:

а может идти сразу 2 реакции?

2Al + 3Cu²⁺ ==> 2Al³⁺ + 3Cu

и  2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂ 

 

Это я к тому, что если увижу пузыри, чтоб знать, что это.  

 

Может. Если добавить к купоросу соли, то будут явственные пузыри, а медь будет осаждаться в виде соплевидной смеси гидроксида алюминия и тонкого медного порошка.

Без соли реакция алюминия с купоросом идёт очень медленно, и в виде очаговой коррозии. Медь нарастает местами в виде плотных скорлупок, без выделения водорода.

 

Роль хлорид-ионов в этой реакции как-то уже обсуждалась на форуме, но к определённому выводу о механизме этого влияния стороны так и не пришли 

Изменено 13 Марта, 2020 в 19:05 пользователем yatcheh

[Nemo_78]

     Ну, тут, собственно, после Мэтра добавить уже нечего.

"Пришёл, увидел, наследил..."(с)