硫酸銅五水和物（化学式・構造式・頻出問題の解法など）

2019年2月5日2023年6月23日

はじめに

【プロ講師解説】このページでは『硫酸銅五水和物（化学式・構造式・頻出問題の解法など）』について解説しています。

硫酸銅五水和物とは

硫酸銅(Ⅱ)水溶液を冷却して得られる結晶は、CuSO₄：H₂O=1：5の物質量比からなる。この結晶を硫酸銅(Ⅱ)五水和物といい、化学式は次の通りである。

\[ \mathrm{CuSO_{4}・5H_{2}O} \]

また、硫酸銅(Ⅱ)五水和物CuSO₄・5H₂Oの構造は次の通りである。

結晶に含まれる水和水のうち、4個は中心のCu^2＋に対し正方形の頂点方向から強く配位結合し、錯イオンである[Cu(H₂O)₄]^2＋を形成する（この4個の水和水は配位水とよばれる）。
また、平面からやや距離が離れたところに硫酸イオンSO₄^2ーが存在し、これもCu^2＋に弱く配位結合している。
残る1個の水和水は、[Cu(H₂O)₄]^2＋とSO₄^2ーの隙間に存在し、[Cu(H₂O)₄]^2＋中の配位水とSO₄^2ーに水素結合している（この1個の水和水を陰イオン水という）。

参考：配位結合（例・強さ・共有結合との違い・錯イオンとの関係など）
参考：【図解】水和・水和物（定義・例・原理・仕組みなど）

硫酸銅五水和物が絡んだ入試問題

硫酸銅五水和物関連の入試頻出問題をいくつか紹介する。

【理論】固体の溶解度絡みの問題

問題

（１）硫酸銅(Ⅱ)五水和物100g中に含まれる硫酸銅(Ⅱ)は何gか。（H=1,O=16,S=32,Cu=64）
（２）80℃の硫酸銅(Ⅱ)飽和水溶液100gを20℃まで冷却すると、硫酸銅(Ⅱ)五水和物の結晶が析出した。この結晶の質量は何gか。ただし、硫酸銅(Ⅱ)の溶解度は20℃で20、80℃で56とする。

（１）

硫酸銅(Ⅱ)五水和物の化学式はCuSO₄・5H₂Oである。したがって、硫酸銅(Ⅱ)五水和物の式量は次のように求めることができる。

\[ \underbrace{
\underbrace{ \mathrm{CuSO_{4}} }
_{ \text{ 160 }}
・
\underbrace{ \mathrm{5H_{2}O} }
_{ \text{ 90 }}
}
_{ \text{ 250 }}
\]

Cu・S・Oの原子量はそれぞれ64、32、16のためCuSO₄は160、H・Oの原子量はそれぞれ1、16のため5H₂Oは90、これらを足し合わせるとCuSO₄・5H₂Oの式量は250となる。
硫酸銅(Ⅱ)五水和物100g中に含まれる硫酸銅(Ⅱ)の割合を求めるには、硫酸銅(Ⅱ)五水和物の質量である100gに硫酸銅(Ⅱ)五水和物中に含まれる硫酸銅(Ⅱ)の割合をかければOK。

\[ 100×\frac{ 160 }{ 250 }=64 \]