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.9

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＃８さん、丁寧な回答をありがとうございます。

そして、質問者さん、長々とお付き合いさせてどうもすみません。
私の回答はどうも場違いだったようです。ごめんなさい。
＃４(＃８)さんと＃６さんの回答を参考にしてください。

> 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。

＃１さんの回答にある、「銅は揮発しない」という前提が使えないのであれば、確かに解けなくなりますね。

> 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。

CuSとCu(OH)2 が生成していないことは（銅は揮発しないという前提が使えるのであれば）この実験の結果からわかります。厄介なのは硫化銅(I) Cu2S ですよね。ご指摘のとおり、Cu2Sが得られていても質量は20mgになりますので、組成式 Cu2S は（CuOやCuOHと同様に）実験結果と矛盾しません。ですので、CuOHは論外とすれば、答えは「Cu2SまたはCuO」になります。Cu2SなのかCuOなのかを判別するには、別の実験で確認しなければならない、というのが“何が得られるかが分からない”という立場からの回答になります。ここで「硫酸塩が熱分解すると酸化物になる」という知識を使ってよいのならば、CuSO4が熱分解するとCuOかCu2Oになるので、実験結果と合わせて考えると、答えは「CuO」になります。なお、「加熱して得られた物質」が純物質であることは別の実験から分かっているものと仮定して、答えを導いています（混合物の組成式、というものは高校化学では扱わないと思いますので）。

> 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。

加熱後に室温に戻してから質量を測る、ということですね。納得しました。私は、加熱しながら質量変化を測る、熱重量分析のような測定をイメージしていました。失礼しました。

> 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。

これに関しては、同意できないです。CuSO4の式量が整数なのだからCuの原子量も整数であるべき（またはCu=160-32-4×16になるべき）、ということであれば CuSO4=160 は CuSO4=Cu+S+4×O=63.5+32.1+4×16.0=159.6を三桁に丸めたものである、と考えてください。センター試験などでCu=64にしているのは、限られた時間の中で筆算しなければならないために、“しかたなく”そうしているだけでしょう。有効数字についてきちんと考えると、Cu=64では丸め誤差が発生する恐れがあるため、回答＃５の式中の63.5を64に置き換えることはできません。

> 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。

「硫酸塩が熱分解すると酸化物になる」
という知識は
「炭酸塩が熱分解すると酸化物になる」
「水酸化物が熱分解すると酸化物になる」
という基本的な知識に比べると ずっと高度な知識だと思うので、選択肢が無いと強烈に難しい問題になりますね。「Cu2SまたはCuO」って答えるとやっぱり×になるのかなあ。