水酸化銅の合成

質問

0.75gの硫酸銅五水和物を水3cm3で溶解した。その後、6Mのアンモニア水徐々に加えていく。濃青色溶液になったら、1Mの水酸化ナトリウムを6cm3加えた。また、アンモニア水を加えない場合はどうなるか、加えるアンモニア水の化学的容量(？)、1Mの水酸化ナトリウムを作るとき何gの水酸化ナトリウムを採取すればよいか、反応式、生成物の化学的容量(？)を求めよとありました。
水酸化ナトリウム量
4.0(g)／40(g/mol)=0.1(mol)　100cm3に定容　1.0(mol/dm3)
反応式
CuSO4・5H2O+H2O→Cu(OH)2+SO4 -2 +2H+ 4H2O
となると思ったのですが、Cu2+は4つのH2Oと反応して…
とういう説明を受けて、全てわからなくなってしましました。アンモニア水は2.0cm3らしいのですが、どのように出したのでしょうか？

回答No.3

ht1914 · ベストアンサー

＞6Mのアンモニア水徐々に加えていく。濃青色溶液になったら、1Mの水酸化ナトリウムを6cm3加えた。

水酸化ナトリウム水溶液を加えた後の変化が書かれていません。これは
（１）硫酸銅＋アンモニア水＋水酸化ナトリウム
（２）硫酸銅＋水酸化ナトリウム
の違いを聞いたものですね。

実験はやられたのですか。やってみれば分かると思うのですが。それにしては一緒に書かれている量的な計算がうっとうしいです。ごちゃごちゃしていて何が問題なのかが分からなくなっています。

同じ手順の実験をやっていなくても普通の手順のものから判断せよということでしょう。普通の手順のものはたいてい高校ではやっているはずです。
念のため普通の手順を書きます。

硫酸銅水溶液にアンモニア水を加えます。青白色の沈殿が出ます。さらに過剰のアンモニア水を加えていきます。青白色の沈殿が溶けて濃青色の溶液になります。はじめに水酸化ナトリウムを加えた場合も青白色の沈殿が生じます。この沈殿にアンモニア水を加えるとやはり沈殿は溶けて濃青色の溶液になります。

「これを逆にやるとどうなるか？」という問題なのでしょうね。
アンモニアは加える量が書かれていませんので過剰に加えると考えることにします。すると後から水酸化ナトリウムを加えても沈殿は生じないと考えられます。でもやはり加える量によるでしょう。そこでこの時の水酸化ナトリウムと硫酸銅の量関係を考えます。

硫酸銅結晶０．７５ｇは（３／１０００）ｍｏｌです。水酸化ナトリウムは（６／１０００）ｍｏｌです。ちょうど水酸化銅を作るだけの分です。

（３）硫酸銅＋アンモニア水（水酸化物沈殿）＋アンモニア水（溶解）
（４）硫酸銅＋水酸化ナトリウム（水酸化物沈殿）＋アンモニア水（溶解）
（３）（４）を比べると（３）での方がアンモニアをたくさん含んでいます。すると（３）に（４）での水酸化ナトリウムと同じ量の水酸化ナトリウムを加えてもあたらに水酸化物の沈殿は生じないと考えていいのではないでしょうか。

補足　１Ｍ水酸化ナトリウムはかなり濃いです。全体では等量でも入れたところでは過剰の水酸化ナトリウム水溶液が入ってきたのと同じということになりそうです。加えた後よくかき混ぜるということが必要でしょう。
（３）と（４）とで生じる水酸化銅の沈殿は普通にやると見かけの違いがでてきます。（４）の方が青みが強くてどろっとしています。過剰の水酸化ナトリウムに対して両性元素的な反応をしている様です。水酸化アルミニウムの沈殿がどろっとしているのと似ています。０．１Ｍ程度以下に薄めた水酸化ナトリウムだとさらっとしてきます。

お礼

＞水酸化ナトリウム水溶液を加えた後の変化が書かれていません。これは
（１）硫酸銅＋アンモニア水＋水酸化ナトリウム
（２）硫酸銅＋水酸化ナトリウム
の違いを聞いたものですね。

そうです。わかりにくい説明でもうしわけありません…
(3)は、CU2＋は塩基性条件下ではCu(OH)2…青白色の溶液に。さらに、アンモニアを加ええることにより、[Cu(NH3)4]2＋…深青色の溶液になった。ということですよね？(実験書には濃青色になるまでアンモニアを加える。この溶液をカクハンしながら、1MのNaOHを6cm3を徐々に加えると青白色沈殿ができる。とかいてありました。)
ここで、NaOHを加えると、どのような物質ができるのでしょうか？参考書をみると、室温、出発原料濃度が0.01～0.001Mの範囲でｐH7以上のアルカリ性溶液では、X線的にアモルファス(IRにより炭酸イオンの検出)、ｐH7以下の酸性領域ではPosjakiteができる。とありました。ということはIRを行わないと生成物はわからないと思ったのですが、先に収率を算出してからIRをするように書いてありました。
アンモニアを加えた場合のｐHは最終的にｐH9、無しではｐH4でした。つまりアンモニアを加えなかった方はPosjkite(CuSO4・3Cu(OH)2・H2O）ができたと判断できます。しかし、アンモニア有りでは何ができるかわかりません。出発原料濃度が1.0～0.1Mでアルカリ性ならば、CuOまたは、Cu(OH)2ですが、出発原料が0.003Mのとき生成物は何ができるのでしょうか？

回答No.7

ht1914

アクア錯体　ａｑｕａ　ｃｏｍｐｌｅｘ
アコ錯体　　ａｑｕｏ　ｃｏｍｐｌｅｘ
辞典によるとアコ錯体はアクア錯体の古い名称だそうです

回答No.6

noname#21649

＞あくあさく対などはアコ錯体のことでしょうか？
アコ錯体を聞いたことがないのですが.アクア錯体の読み方をかえればアコと読めますので多分同じ物と考えられます。

回答No.5

noname#62864

No.4についてです。
＞6Mのアンモニア水を使用するので0.012(mol)/6(mol・dm-3)=0.002(dm3)=2.0(cm3)
といった式で正しいでしょうか？

その式で正しいと思います。ただし、この反応が化学量論的に進行することが前提です。そうなるかどうかについては確かではありませんが、そうならないのであれば計算不能ですね。

回答No.4

noname#62864

No.1です。
実際に実験を行って、そうなるかどうかについてはわかりませんので、回答で書いたことは計算に基づいています。つまり、NH3の量は6Mアンモニア水、2mlという結果から計算したものです。
高校で習う事項としては、[Cu(NH3)4]^2+の錯イオンが安定であるということがあると思いますので、計算結果はそのこととも一致します。本来は、[Cu(NH3)4]^2+が安定であるということ（すなわち「反応式から」）に基づいて計算することになります。

お礼

アンモニア2.0cm3というのは、先生がいった値なので、正しいとおもいますが、どのように2.0cm3を算出したのかが知りたかったのです。
先の回答より、CuSO4 + 4NH3 →[Cu(NH3)4]^2+ + SO4^2-なので、比でアンモニア水は0.012(mol)必要となる。6Mのアンモニア水を使用するので0.012(mol)/6(mol・dm-3)=0.002(dm3)=2.0(cm3)
といった式で正しいでしょうか？

回答No.2

noname#21649

あくあさく対とあんみんさくたい(音で覚えているために文字不明)の内容を書けば良いですか。

固体CuSO4 + nH2O→Cu(aq)4 2+ 　+ SO4 2-で解離し溶液二とけ出す。(aqはあくあさく対の時に使われるはいい結合をしている水を示すりゃっき)。
qq@d
ただし厳密に言えばこれは平衡反応で
Cu(aq)4 2+ + SO4 2- = Cu(SO4)n (aq)m + SO4 2- (かすうとでんかはできとうにあわせてください)

も存在します。

このうち.何個かのaqが.アンモニアに変わったのがアンみんさくたいです。
あるいは.OH- で変わったものも損最゛します(ヒドロキシ錯体でしたか名称は)。
異常の.
あくあさく対・あんみん錯体・ひどろきしさくたいの存在は平衡反応で0にはなりません。
このあたりの数値は咲く生成定数から導きます。面倒ならば大過剰で考える場合もあります。

お礼

硫酸銅五水和物＋水の反応については説明ありがとうございます。
あくあさく対などはアコ錯体のことでしょうか？

回答No.1

noname#62864

硫酸銅は0.003mol、NH3は0.012molですので、CuSO4は４倍の物質量のNH3と反応したことになります。ということは、4つのH2Oではなく、4つのNH3の間違いでしょうね。また、NoOHは0.006molなので、CuSO4の２倍です。
CuSO4 + 4NH3 →[Cu(NH3)4]^2+ + SO4^2-
というような錯イオンを形成するんでしょうね。
それにNaOHを入れると、Cu(OH)2になるということで。

お礼

硫酸銅は、0.75／250＝3.0(mmol)
NaOH　6×10＾－3＝6.0(mmol)というのは解りますが、NH3の0.012molは
反応式より比で算出した値でしょうか？また、硫酸銅五水和物と水が反応したときの反応式はどのようになるのでしょうか？質問に書いた式しかおもいあたらないのですが・・・