硫酸銅(Ⅱ)5水和物の再結晶を行う際、溶解度を基に析出する質量を計算する方法を理解しておくことは実験の精度を高めるために重要です。この記事では、硫酸銅(Ⅱ)の再結晶に関する問題の解法を解説します。特に、70℃と10℃での溶解度を用いた析出量の計算方法に焦点を当てます。
問題の設定と溶解度データ
問題の内容は、5.0gのCuから合成した硫酸銅(Ⅱ)の飽和溶液（総重量39.0g）を用いて、70℃で溶解した硫酸銅(Ⅱ)が10℃で析出する際の質量を求めるというものです。溶解度は以下の通り与えられています。
- 70℃の溶解度：32.2g/100g
- 10℃の溶解度：14.5g/100g
溶解度とは、100gの溶媒に溶ける硫酸銅(Ⅱ)の質量を指し、ここでは無水の硫酸銅(Ⅱ)が溶けている量を基に計算します。
析出する質量の計算方法
再結晶の際に析出する質量は、溶液の冷却前後で溶けている硫酸銅(Ⅱ)の量の差を計算することで求めます。まず、飽和溶液の質量（39.0g）に対して70℃で溶けている硫酸銅(Ⅱ)の質量を求め、次に冷却後の10℃で溶ける量を計算します。
1. 70℃で溶ける硫酸銅(Ⅱ)の質量：39.0g × 32.2g/100g = 12.558g
2. 10℃で溶ける硫酸銅(Ⅱ)の質量：39.0g × 14.5g/100g = 5.655g
したがって、析出する硫酸銅(Ⅱ)の質量は、溶液から冷却後に残る溶解量を引いた値となります。
析出する質量 = 12.558g – 5.655g = 6.903g
再結晶における注意点
再結晶の過程では、溶解度に基づいて冷却により析出する化学物質を計算できますが、実験中にはいくつかの注意点が存在します。特に、冷却過程で完全に析出するとは限らないため、実際の実験で得られる質量は理論値より少なくなることがあります。
また、再結晶後の結晶が純度が高いかどうかを確認するために、濾過や乾燥処理を行う必要があり、その過程でも質量の損失が発生することがあります。
まとめ：再結晶の計算と実験での留意点
再結晶による硫酸銅(Ⅱ)5水和物の析出量は、溶解度を用いて計算できます。この問題では、70℃で溶けている硫酸銅(Ⅱ)の量と、10℃で溶けている量の差を取ることで析出する質量を求めました。計算結果は約6.9gとなりますが、実際の実験ではその値が少なくなる場合もあるため、実験中の注意が必要です。
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