Мідний Купорос: Зміна Маси При Нагріванні (0.4 Моль)

by SLV Team 53 views

Привіт, друзі! Сьогодні ми з вами поринемо у світ хімії та розберемо цікаву задачку про мідний купорос. Знаєте, мідний купорос (CuSO₄ · 5H₂O) — це така собі красива синя речовина, яку часто використовують у різних експериментах та господарських потребах. Але що ж відбувається, коли ми починаємо його гріти? Давайте разом розберемось, як змінюється його маса, коли він втрачає воду. Готові? Поїхали!

Розуміння задачі: Від води до безводної солі

Основа задачі полягає в тому, щоб визначити, на скільки грамів зменшиться маса мідного купоросу (CuSO₄ · 5H₂O), якщо його нагріти. Чому ж це відбувається? Все просто: у складі мідного купоросу є молекули води (H₂O), які називаються кристалізаційною водою. Коли ми нагріваємо мідний купорос, ця вода випаровується, і залишається безводна сіль – CuSO₄. Отже, наша задача – з'ясувати, скільки води було в початковій сполуці та на скільки зменшилася маса. Не хвилюйтесь, зараз ми все це порахуємо крок за кроком!

Давайте почнемо з того, що усвідомимо: мідний купорос – це не просто CuSO₄, а CuSO₄ · 5H₂O. Ці “· 5H₂O” говорять нам про те, що на кожну молекулу CuSO₄ припадає 5 молекул води. При нагріванні ця вода виділяється, і маса солі зменшується. Отож, щоб вирішити задачу, нам знадобиться знати молярну масу речовин і трошки математики. Головне – не панікувати, адже хімія – це захопливо!

Спочатку важливо чітко уявити собі процес. Ми маємо мідний купорос з кристалізаційною водою. Нагріваємо його, і вода випаровується. Залишається лише безводна сіль. Нам потрібно знати, скільки води було спочатку, щоб визначити, на скільки зменшилась маса. Для цього нам допоможе поняття кількості речовини, вираженої в молях. У нашому випадку, ми маємо 0,4 моль мідного купоросу.

Коли ми говоримо про зміну маси, дуже важливо враховувати, що відбувається хімічна реакція – виділення води. Отже, нам потрібно визначити, яка маса води була у вихідній сполуці. Для цього ми використовуємо молярну масу води (H₂O), яка дорівнює приблизно 18 г/моль. Оскільки на кожну молекулу CuSO₄ припадає 5 молекул води, ми множимо молярну масу води на 5, щоб отримати масу води, яка виділяється з одного моля мідного купоросу. Потім, знаючи кількість речовини мідного купоросу (0,4 моль), ми зможемо обчислити загальну масу води, яка виділиться.

Крок 1: Розрахунок молярних мас

Перш ніж ми почнемо вирішувати задачу, давайте згадаємо, що таке молярна маса. Молярна маса (M) – це маса одного моля речовини, виражена в грамах на моль (г/моль). Її можна знайти за допомогою періодичної таблиці елементів. Для нашої задачі нам знадобляться молярні маси наступних сполук:

  • CuSO₄ · 5H₂O (мідний купорос):

    • Cu (мідь): 63,5 г/моль
    • S (сірка): 32,1 г/моль
    • O (кисень): 4 * 16,0 г/моль = 64,0 г/моль
    • 5H₂O (5 молекул води): 5 * (2 * 1,0 г/моль (H) + 16,0 г/моль (O)) = 5 * 18,0 г/моль = 90,0 г/моль
    • Загальна молярна маса CuSO₄ · 5H₂O: 63,5 + 32,1 + 64,0 + 90,0 = 249,6 г/моль

  • H₂O (вода):

    • 2 * H (водень): 2 * 1,0 г/моль = 2,0 г/моль
    • O (кисень): 16,0 г/моль
    • Загальна молярна маса H₂O: 2,0 + 16,0 = 18,0 г/моль

Запишіть ці значення, вони нам знадобляться!

Крок 2: Визначення маси води, що виділяється з 1 моль CuSO₄ · 5H₂O

Тепер ми знаємо молярні маси, давайте розберемось, скільки води виділяється з одного моля мідного купоросу. З формули CuSO₄ · 5H₂O видно, що на кожну молекулу CuSO₄ припадає 5 молекул води. Отже, з одного моля мідного купоросу виділиться 5 моль води. Маса води, що виділяється з 1 моль CuSO₄ · 5H₂O, буде:

Маса води = 5 моль * 18,0 г/моль = 90,0 г

Отже, з одного моля мідного купоросу при нагріванні виділяється 90,0 г води. Занотуйте це число, воно важливе!

Крок 3: Розрахунок маси води, що виділиться з 0,4 моль CuSO₄ · 5H₂O

Ми знаємо, що у нас є 0,4 моль мідного купоросу. Використовуючи попередні розрахунки, визначимо загальну масу води, яка виділиться при нагріванні:

Маса води = 0,4 моль * 90,0 г/моль = 36,0 г

Отже, при нагріванні 0,4 моль мідного купоросу виділиться 36,0 г води. Саме на стільки зменшиться маса речовини.

Крок 4: Висновок

Таким чином, відповідь на наше завдання: зміна маси мідного купоросу становить 36,0 г. При нагріванні 0,4 моль CuSO₄ · 5H₂O до повної втрати води маса зменшиться на 36,0 грамів. Все просто, правда?

Підсумовуючи:

  1. Визначили молярні маси речовин.
  2. З'ясували, що з 1 моль CuSO₄ · 5H₂O виділяється 90 г води.
  3. Розрахували, що з 0,4 моль CuSO₄ · 5H₂O виділиться 36,0 г води.

Додаткові роздуми та цікаві факти

А тепер, давайте трохи поглибимо наші знання та розглянемо кілька цікавих фактів про мідний купорос та його поведінку при нагріванні. Це допоможе вам краще зрозуміти хімічні процеси, які відбуваються, і, можливо, надихне вас на нові експерименти!

Кристалізаційна вода: що це таке?

Кристалізаційна вода — це вода, яка входить до складу кристалічної решітки деяких речовин. Вона не просто приєднана до молекул, а організовано розташована в структурі кристалу. Саме ця вода і впливає на властивості речовини, наприклад, на колір. У випадку з мідним купоросом, саме наявність кристалізаційної води надає йому характерного синього кольору. Безводний мідний купорос (CuSO₄) буде білим або злегка сірим.

Де використовується мідний купорос?

Мідний купорос має досить широке застосування. Його використовують:

  • У сільському господарстві: для боротьби з грибковими захворюваннями рослин, як мікродобриво.
  • У будівництві: як антисептик для деревини.
  • У гальваніці: для отримання мідних покриттів.
  • У хімічних лабораторіях: як реагент для різних дослідів.

Що відбувається після нагрівання?

Після нагрівання мідного купоросу та випаровування води, ви отримаєте безводну сіль – CuSO₄. Вона втрачає свій синій колір і стає майже білою або злегка сірою. Якщо ви потім додасте воду до безводного мідного купоросу, він знову набуде свого синього кольору, адже відбудеться зворотний процес – утворення кристалогідрату.

Експерименти вдома?

З мідним купоросом можна проводити цікаві експерименти в домашніх умовах, але завжди потрібно дотримуватися правил безпеки. Наприклад, ви можете:

  • Вирощувати кристали: розчиніть мідний купорос у гарячій воді, охолодіть розчин, і через деякий час у вас виростуть красиві кристали.
  • Проводити досліди з окисненням та відновленням: мідний купорос є джерелом іонів міді (Cu²⁺), які беруть участь у багатьох хімічних реакціях.

Завжди пам’ятайте про безпеку! Працюйте в добре провітрюваному приміщенні, використовуйте захисні окуляри та рукавички. І найголовніше – будьте обережні з нагріванням речовин.

Сподіваюся, ця стаття була для вас корисною та цікавою. Не бійтеся експериментувати та вивчати хімію! Це захопливий світ, який відкриває безліч таємниць.

До зустрічі в нових хімічних пригодах!