Задание № 2

Задача 2 Вода является наиболее распространенным растворителем на Земле, её называют универсальным растворителем, потому что в ней растворяется больше твёрдых, жидких и газообразны веществ, чем в любом другом веществе. Водные растворы образуются вследствие взаимодействий молекул воды с частицами растворенных в ней веществ. Как правило, гидратационные взаимодействия не очень прочны, и разрушаются при выделении растворенных веществ из раствора путём выпаривания, кристаллизации и другими методами. Однако иногда такие взаимодействия могут быть настолько сильными, что при выделении растворенного вещества из раствора вода входит в состав растущего кристалла в химически связанном виде. Такие кристаллы называются кристаллогидратами, а вода, входящая в их состав – кристаллизационной. Например, свежеперекристаллизованный химически чистый пентагидрат сульфата меди (II) CuSO4·5H2O имеет стехиометрический состав и содержит в 1 моль кристаллогидрата 1 моль безводной соли CuSO4 и 5 моль воды H2O. Для определения массы кристаллизационной воды в кристаллогидратах их высушивают или прокаливают до постоянной массы (т.е. до полного удаления кристаллизационной воды). С этой целью свежеперекристаллизованный химически чистый кристаллогидрат хлорида бария BaCl2·nH2O массой 2,0000 г. просушили при температуре 120-125 ºС в сушильном шкафу до постоянной массы. При этом потеря массы составила 0,2950 г. Определите формулу кристаллогидрата (все расчёты ведите с точностью до десятитысячных). 20 баллов Решение Из условия задачи следует, что масса воды в кристаллогидрате равна 0,2950 г. (2 балла) Массовая доля воды в кристаллогидрате равна: ω(воды) = m(кристаллизационной воды) / m(кристаллогидрата) = 0,2950 г/ 2,0000 г = 0,1475, или 14,75%. (5 баллов) Поскольку свежеперекристаллизованный химически чистый кристаллогидрат хлорида бария BaCl2·nH2O имеет стехиометрический состав, то число моль кристаллизационной воды в 1 моль кристаллогидрата можно определить по массовой доле воды в кристаллогидрате. (1 балл) Выразив массовую долю воды по формуле кристаллогидрата, получим: ω(воды) = М(H2O) ·n / (М(BaCl2) + М(H2O) ·n) (2 балла) Подставим значения молярных масс: ω(воды) = 18,016 ·n / (208,233 +18,016 ·n; (5 баллов) решим полученное уравнение относительно n: 18,016 ·n / (208,233 +18,016 ·n = 0,1475 Получим n = 1,9998, или n ≈ 2 (5 баллов) Ответ: формула кристаллогидрата BaCl2·2H2O 20 баллов