硫酸銅(II)5水和物

質問

硫酸銅(II)5水和物62mgを
空気中900℃で加熱したところ、
質量が20mgになった。
加熱して得られた物質の組成式は?

お願いします。

回答No.8

Saturn5

Ｎｏ．１、Ｎｏ．２の回答者の方は化学ができる方なのでいきなり式量の計算から
入っておられますが、この問題は加熱によりどういう変化がおきるのかがわかって
いなければ解くことはできません。

すなわち、低温では結晶水が離脱し、高温ではＳＯ４＾２－が分解することです。
でなければ、ＣｕＳ、Ｃｕ（ＯＨ）２、Ｃｕ・Ｈ２Ｏ、ＣｕＨ１７などの
化合物も考えられます。後者の２つは論外だとしても前者の２つは常温で
安定な化合物です。ですから、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの加熱により、何ができる
かがわかっていることが先なのです。
ですから、私は水和の結合力が低いのでまずＨ２Ｏが取れるという事実を先に
書き、その後で共有結合のＳＯ４が分解することを書いたのです。

Ｎｏ．７さんは「硫酸銅(II)5水和物を空気中900℃で加熱したときに“何が得られる
かが分からない”からこそ、実験を行って何が得られるのかを確かめ」と書いておられ
ますがｍ、それでも加熱によりどのような反応がおこるのかがわからねければ解ける
ものではありません。
「熱分解の前後の質量比から、得られた物質を推定することができるかどうか』を
そもそも、「熱分解」という単語を使うのは反応がわかっておられるからです。
何もわかっていない高校生はこの問題は解く方法が無いのです。

この問題で計算によって分かるのは式量２５０であるＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏが
（２０／６２）倍である８０．６程度になるということだけです。
反応がわからねければＣｕはイオン結合性で必ず残ると言うことさえもわかりません。

Ｎｏ．５の回答者様が言われるようにＣｕ２Ｏを考慮しなかったのは私のミスです。
１０００～１１００℃くらいの加熱でＣｕ２Ｏは生成します。
しかし、Ｃｕ２Ｏが計算問題の答えとして出題されることはありません。
なぜなら、純粋な単体の生成が非常に難しいからです。１０００℃以上でＣｕ２Ｏ
になったとしても、冷える過程の８００～１０００℃で一部がＣｕＯになって
しまいます。私は３０年くらい前に中学校でＣｕ２Ｏは「赤褐色」と習いましたが、
今の教科書は「赤」になっています。当時の技術では精製が難しく、微量のＣｕＯ
が混入したので赤褐色に見えたのでしょう。話は変わりますが、近年ではゴム状硫黄
の黒はＦｅＳの混入が原因で、本島の色は黄色だということが明らかになりました。

また、ＣｕＳＯ４＝１６０の式量を使うのならばＣｕ＝６４で計算するべきです。
Ｃｕの正しい式量は63.546だそうですが、センター試験などでは６４が使われる
ことが多いです。

最後になりますが、この問題はある大学の入試問題です。
その大学では回答に以下のような選択肢がありました。
(1)ＣｕＳＯ４・３Ｈ２Ｏ　(2)ＣｕＳＯ４・Ｈ２Ｏ　(3)ＣｕＳＯ４　(4)ＣｕＯ
この選択肢があれば単純な式量計算の問題になります。
担当の化学の先生が選択肢が無い方が力が付くと考えてはずしてしまったのでしょう。