CuSO4+LiOH

Задача: CuSO4 + LiOH

Контекст: это реакция обмена и образования гидроксида металла и соли. При добавлении щёлочи к раствору с Cu2+ образуется нерастворимый гидроксид меди(II), а в избытке оснований он растворяется в виде комплексного аниона.

Ход решения

1. Прогноз продуктов

• Cu2+ из CuSO4 образует с OH- осадок Cu(OH)2.
• SO4^2- остаётся в растворе и образует соль с Li+, то есть Li2SO4.
• Таким образом, сначала получается твердый Cu(OH)2 (осадок) и раствор Li2SO4.

2. Молекулярное уравнение (балансировка) CuSO4 + 2 LiOH → Cu(OH)2 (s) + Li2SO4

Проверка баланса:

• Cu: 1 слева, 1 справа
• S: 1 слева, 1 справа
• O: CuSO4 имеет 4 O, 2 LiOH имеют 2 O → всего 6 O слева; Cu(OH)2 имеет 2 O, Li2SO4 имеет 4 O → 6 O справа
• H: 2 LiOH дают 2 H; Cu(OH)2 имеет 2 H
• Li: 2 слева, Li2SO4 содержит 2 Li справа Уравнение сбалансировано.

3. Полное ионное ионное уравнение и понять “спектаторы” Сильный электролит распадается на ионы: Cu2+ + SO4^2- + 2 Li+ + 2 OH- → Cu(OH)2(s) + 2 Li+ + SO4^2-

После исключения ионов-спектаторов получаем чистый нетто-ион: Cu2+ + 2 OH- → Cu(OH)2(s)

4. Что происходит дальше в избытке основания В избытке OH- гидроксид меди(II) растворяется, образуя комплекс: Cu(OH)2(s) + 2 OH- ⇌ [Cu(OH)4]2-

Если учесть литий как катион-несущик, можно написать солью-спутникомLi2[Cu(OH)4] (растворимая соль комплекса), но для классического школьного описания достаточно указать образование комплексного anионa [Cu(OH)4]2- и его растворение во времени.

5. Итоговые записи

• В условиях нормального количества щёлочи: CuSO4 + 2 LiOH → Cu(OH)2(s) + Li2SO4
• В условиях избытка щёлочи: Cu(OH)2(s) + 2 OH- → [Cu(OH)4]2- (растворимый комплекс) (и в присутствии Li+ этот комплекс образует соответствующий растворимый левий сольный комплекс Li2[Cu(OH)4], но основная идея — переход осадка в раствор за счёт образования комплексного аниона).

6. Наблюдения

• Сразу после добавления LiOH образуется голубой голубовато-сияющий осадок Cu(OH)2 (гелеобразный/неплотный).
• При избытке щёлочи осадок растворяется, и раствор окрашивается в глубокий синий цвет за счёт образования комплексного иона [Cu(OH)4]2- (или соответствующего комплексного соединения с Li+).

7. Кратко к сути для запоминания

• CuSO4 + 2 OH- → Cu(OH)2 (осадок) + SO4^2- (в составе соли в растворе)
• В избытке OH-: Cu(OH)2(s) + 2 OH- → [Cu(OH)4]2- (растворимый комплекс)

Примечания

• В учебной задаче часто достаточно привести молекулярное уравнение и нетто-ионное уравнение для осадка: Cu2+ + 2 OH- → Cu(OH)2(s).
• Цвет Cu(OH)2 — характерный голубой/синий осадок; растворение в избытке щёлочи даёт фазовый синий раствор за счёт образования комплекса.
• Осторожно: CuSO4 и его растворы токсичны. Работа с растворами требует защитной экипировки.