発展問題 思考 62. 硫酸銅(Ⅱ)の溶解度20℃および60℃における硫酸銅(II) 無水塩 CuSO4 の溶解度 を,それぞれ20と40として. 次の各問いに答えよ。 (1) 60℃で水 100g に硫酸銅(II) 五水和物 CuSO45H2O を30g 溶解させた。この溶液 の質量パーセント濃度は何%か。 √(2) 60℃でCuSO4 飽和水溶液100g をつくるには, CuSO4・5H2O は何g必要か。 √(3) 60℃のCuSO 飽和水溶液100gを20℃まで冷却すると, CuSO45H2O 結晶が何 g析出するか。 (大阪

62. 硫酸銅(Ⅱ)の溶解度 解答 (1) 15% (2) 45g (3) 25 g 解説 結晶水をもつ物質の溶解度は、水100gに溶解する無水塩の質 量[g]の数値で表される。ここで,結晶水をもつ物質を溶かしたときに は結晶に含まれている水は溶媒の水となるので,溶媒の水の質量が増加 する点に注意する。また,冷却によって析出する結晶には結晶水が含ま れるため,溶媒である水の質量が減少することに注意する。の量は、 (1) 30gの硫酸銅(II) 五水和物 CuSO4・5H2O (式量250) に含まれる CuSO4 (式量160) は,次のように求められる。 CuSO4 の質量=30gx CuSO4の式量 CuSO45H2Oの式量 160 =30g× =19.2g ① 250 したがって,この水溶液の質量パーセント濃度 [%] は次のようになる。 19.2g 質量パーセント濃度=溶質の質量 栄 溶液の質量 x100= ×100=14.7 100g+30g (2)60℃の飽和水溶液100gをつくるために必要な硫酸銅(II)五水和 物 CuSO45H2Oの質量をx [g] とする。 この中に含まれる無水塩 CuSO4 の質量は, (1) と同様にして次のように求められる。 CuSO4 の質量=x [g] x- CuSOの式量 CuSO45H2O の式量 160 =x[g] x 20 =0.640x[g] 60℃における CuSO4 の溶解度が40なので, 次式が成立する。 溶質の質量[g] 40 g = 飽和溶液の質量[g] 100g+40g 0.640x [g] 100g 9.01×00.1 x=44.6g (3) 60℃の飽和水溶液100gを20℃に冷却したときに析出した結晶の 質量を y[g] とすると, その結晶に含まれる CuSO4 は (2) と同様にして 0.640y[g] と求められる。 (2) から, 60℃の飽和溶液100g には,溶質の CuSO4 は (0.640×44.6)g=28.5g含まれていたことがわかる。 結晶が 析出したあとの上澄み液は飽和溶液であり, 20℃における CuSO の溶 解度が 20 なので,溶質と飽和溶液の質量について,次式が成り立つ。 溶質の質量[g] 28.5g-0.640y[g] = 飽和溶液の質量[g] (100-y)g y=25.0g 中20g合 100g+20g は