Матеріал параграфа допоможе вам:
з'ясувати, які сполуки називають кристалогідратами;
розв'язувати задачі, в яких ідеться про кристалогідрати або їхні розчини.
Вода може не лише розчиняти речовини, а й реагувати з ними. Під час взаємодії води
з деякими солями утворюються сполуки (також — солі), які, крім відповідних катіонів і аніонів, містять молекули води. Це можна підтвердити за допомогою експерименту. Якщо до білого порошку купрум(ІІ) сульфату додавати воду, то тверда речовина набуватиме блакитного кольору (мал. 10) і згодом розчиниться. При нагріванні добутого розчину вода випаровуватиметься і через якийсь час у рідині з’являться дрібні блакитні кристали.
У цьому досліді купрум(ІІ) сульфат перетворюється на нову речовину. Її формула — CuSO4 • 5H2O (читається: купрум-ес-о-чотири-на-п’ять-аш-два-о). Тривіальна назва сполуки — мідний купорос1, а хімічна — купрум(ІІ) сульфат пентагідрат. У назвах таких речовин до слова «гідрат» додають префікс, що походить від грецьких числівників: моно- (1), ди- (2), три- (3), тетра- (4), пента- (5), гекса- (6), гепта- (7), окта- (8), нона- (9)2, дека- (10) і т. д. Крапка в хімічній формулі означає, що мідний купорос — це сполука купрум(ІІ) сульфату і води, а не суміш цих речовин чи водний розчин купрум(ІІ) сульфату. У сполуці на кожну пару йонів — Cu2+ і SO4- — припадає 5 молекул води.
Рівняння реакції утворення мідного купоросу:
Кристалічні речовини, що містять у своєму складі молекули води, називають кристалогідратами.
Кристалогідрат CuSO4 • 5H2O
Відомо багато кристалогідратів. Серед них — гіпс CaSO4 • 2H2O (мал. 11), залізний купорос FeSO4 • 7H2O, гірка сіль MgSO4 • • 7H2O, кристалічна сода Na2CO3 • 10H2O.
Дайте хімічні назви цим кристалогідратам.
Воду, яка входить до складу кристалогідратів, називають кристалізаційною.
Часто кристалогідрати і відповідні безводні сполуки мають різне забарвлення (мал. 12).
При нагріванні кристалогідрати розкладаються з виділенням води:
Розв’язування задач. Чимало солей, які виготовляють на хімічних заводах і постачають у хімічні лабораторії, є кристалогідратами. Тому серед реактивів, що зберігаються в шкільному хімічному кабінеті, ви не знайдете безводних барій хлориду, магній сульфату, алюміній нітрату та багатьох інших розчинних солей. На етикетках упаковок з речовинами побачите формули BaCl2 • 2H2O, MgSO4 • 7H2O, Al(NO3)3 • 9H2O.
Кристалогідрати використовують для приготування розчинів, здійснення хімічних реакцій. Попередньо проводять розрахунки, за якими визначають масу або кількість речовини кристалогідрату, що відповідають певній масі або кількості речовини безводної сполуки.
ЗАДАЧА 1. Знайти масову частку води в мідному купоросі.
2. Складаємо пропорцію і знаходимо масову частку води в кристалогідраті:
2-й спосіб
Обчисливши молярну масу мідного купоросу (див. спосіб 1, п. 1), знаходимо масову частку води в кристалогідраті за відповідною формулою:
ЗАДАЧА 2. Які маси кристалізаційної води та безводної солі містяться у 25 г мідного купоросу?
Розв’язання
1-й спосіб
1. Обчисливши молярну масу мідного купоросу (див. задачу 1), знаходимо масу кристалізаційної води:
2. Розраховуємо масу безводної солі:
1. Обчислюємо кількість речовини кристалогідрату:
2. Знаходимо кількість речовини кристалізаційної води в 0,1 моль кристалогідрату:
3. Розраховуємо масу кристалізаційної води:
4. Обчислюємо масу безводної солі:
ЗАДАЧА 3. Яку масу мідного купоросу CuSO4 ■ 5H2O і води необхідно взяти для приготування 200 г розчину з масовою часткою купрум(ІІ) сульфату 5 %?
Розв’язання
1. Обчислюємо масу купрум(ІІ) сульфату, що міститиметься в 200 г 5 %-го розчину:
2. Знаходимо масу мідного купоросу, в якій міститься 10 г CuSO4:
ВИСНОВКИ
Кристалічні речовини, що містять у своєму складі молекули води, називають кристалогідратами. При нагріванні вони розкладаються з утворенням безводних сполук.
Перед використанням кристалогідрату для виготовлення розчину або здійснення хімічної реакції обчислюють масу кристалогідрату, в якій міститься певна маса безводної сполуки.
22. Що таке кристалогідрат? Наведіть приклади таких сполук.
23. Запишіть формулу кристалогідрату, формульна одиниця якого складається з одного йона Be2+, двох йонів Cl- та чотирьох молекул води.
24. Виконайте обчислення для кристалогідрату CuCl2 ■ 2H2O і заповніть таблицю:
25. Яка маса барій гідроксиду міститься в його кристалогідраті масою 6,3 г? Візьміть до уваги, що у формульній одиниці цього кристалогідрату — вісім молекул води.
26. Кристалічна сода Na2CO3 ■ 10Н2О при нагріванні розкладається на кальциновану соду Na2CO3 і водяну пару. Яка маса кристалічної соди розклалася, якщо маса твердої речовини в результаті реакції зменшилася на 9 г?
27. Кристалогідрат Li2SO4 ■ H2O масою 16 г розчинили у 94 г води. Обчисліть масову частку літій сульфату Li2SO4 у виготовленому розчині.
28. Як із 5 г мідного купоросу приготувати розчин, у якому масова частка купрум(ІІ) сульфату становить 8 %?
29. У якій масі води необхідно розчинити 14,6 г сполуки MgBr2 ■ 6H2O, щоб утворився розчин із масовою часткою безводної солі 10 %?
30. Яку масу кристалогідрату Cu(NO3)2 ■ 3H2O потрібно розчинити в 1 л води, щоб приготувати 20 %-й розчин безводної солі?
31. Обчисліть масу кристалогідрату Fe2(SO4)3 ■ 9H2O, яку необхідно взяти для добування 5,35 г ферум(ІІІ) гідроксиду.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля