Zadanie: Rozstrzygnięcie, w której probówce otrzymano osad tylko wodorotlenku miedzi(II) (który następnie ulega rozkładowi do tlenku miedzi(II)).
-
Krok 1 – Analiza reakcji w Probówce I ($\text{Ba(OH)}_2$ + $\text{CuCl}_2$)
Zapis reakcji jonowej i cząsteczkowej:
$$\text{Ba(OH)}_2 + \text{CuCl}_2 \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + \text{BaCl}_2$$
Chlorek baru ($\text{BaCl}_2$) jest dobrze rozpuszczalny w wodzie – pozostaje w roztworze. Jedynym osadem jest wodorotlenek miedzi(II) $\text{Cu(OH)}_2$ (osad niebieski).
Po rozkładzie termicznym wodorotlenku miedzi(II):
$$\text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{\Delta} \text{CuO} \downarrow + \text{H}_2\text{O}$$
Tlenek miedzi(II) $\text{CuO}$ jest nierozpuszczalny – pozostaje jako osad. Nie powstaje żaden inny osad. Po przesączeniu uzyskuje się czysty tlenek miedzi(II).
-
Krok 2 – Analiza reakcji w Probówce II ($\text{Ba(OH)}_2$ + $\text{CuSO}_4$)
Zapis reakcji cząsteczkowej:
$$\text{Ba(OH)}_2 + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + \text{BaSO}_4 \downarrow$$
Siarczan baru ($\text{BaSO}_4$) jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie – strąca się jako biały osad. W probówce II powstają dwa osady jednocześnie: niebieski $\text{Cu(OH)}_2$ oraz biały $\text{BaSO}_4$.
Po rozkładzie termicznym $\text{Cu(OH)}_2$:
$$\text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{\Delta} \text{CuO} \downarrow + \text{H}_2\text{O}$$
Siarczan baru nie ulega rozkładowi w łaźni wodnej (jego rozkład wymaga temperatury powyżej 1400°C). Po przesączeniu osad zawiera zarówno $\text{CuO}$, jak i $\text{BaSO}_4$ – mieszaninę dwóch tlenków metali (lub tlenku i siarczanu), co wyklucza otrzymanie czystego $\text{CuO}$.
-
Krok 3 – Rozstrzygnięcie
Porównanie obu probówek:
- Probówka I: powstaje tylko jeden osad ($\text{Cu(OH)}_2$), który po rozkładzie termicznym daje wyłącznie $\text{CuO}$ – cel doświadczenia zostaje osiągnięty.
- Probówka II: powstają dwa osady ($\text{Cu(OH)}_2$ i $\text{BaSO}_4$), a po rozkładzie termicznym osad zawiera $\text{CuO}$ i $\text{BaSO}_4$ – cel doświadczenia nie zostaje osiągnięty.
Wynik końcowy:
Czysty tlenek miedzi(II) otrzymano w Probówce I. Wynika to z faktu, że chlorek baru $\text{BaCl}_2$ powstający w tej reakcji jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i nie tworzy osadu, dzięki czemu jedynym produktem stałym jest $\text{Cu(OH)}_2$, a po jego rozkładzie termicznym – wyłącznie $\text{CuO}$. W Probówce II oprócz $\text{Cu(OH)}_2$ strąca się również nierozpuszczalny $\text{BaSO}_4$, który nie ulega rozkładowi w łaźni wodnej, co uniemożliwia otrzymanie czystego tlenku miedzi(II).
