Сколько воды в соли · x H2O
Число молекул воды x = (mгидр − mбезв) · Mсоли / (mбезв · MH2O). Тест: 250 г гидрата, 160 г безводной, Mсоли = 160, MH2O = 18 → x = 5, как у CuSO4·5H2O. Хаб: стехиометрия.
Mсоли — молярная масса безводной соли, не гидрата. MH2O — порция воды, обычно 18 г/моль.
x из масс гидрата и безводной соли
x = (mгидр − mбезв) · Mсоли / (mбезв · MH2O)
Обратный ход: масса гидрата, масса безводной, M соли или M воды. Если массы равны, x = 0: воды не было.
Не доля произвольного элемента
Не массовая доля меди или серы внутри формулы. Страница считает только кристаллизационную воду как отдельные молекулы.
Не n = m/M одной навески без пары «до сушки / после сушки».
Не простейшая формула оксида.
Как пользоваться
Пять полей: x, масса гидрата, масса безводной соли, M соли, M воды. Одна единица массы на обе навески. Раздел: стехиометрия.
Сначала переведите обе массы в граммы или обе в килограммы. M — в согласованных г/моль или кг/моль.
Примеры
Прямая. 250, 160, 160, 18 → x = 5.
Масса гидрата. Безводная 160, x = 5, те же M → 250 г.
Безводная. Гидрат 250, x = 5 → 160 г.
Нуль воды. Обе массы 160 → x = 0.
Медный купорос и сушка
Синие кристаллы купороса после прокаливания белеют: ушла вода. Потеря массы 90 г на 250 г как раз 5 · 18 при M соли 160.
Не кладите 250 в оба поля. Второе поле — то, что осталось после сушки.
Гипс CaSO4·2H2O: x = 2, не 5. M безводного сульфата кальция другая, не 160.
Связь с молями: nсоли = mбезв / Mсоли, nводы = (mгидр − mбезв) / MH2O, x = nводы / nсоли. Страница сворачивает это в одну формулу.
Если задачник дал только процент воды в гидрате, сначала найдите массы на 100 г, затем сюда. Или через проценты получите массу воды, вычтите из 100 — это mбезв.
Якорь: 250 и 160 при 160 и 18 → 5. Если вышло 90 — вы остановились на потере массы и не перевели её в моли воды на моль соли.
Барит с водой кристаллизации и без — разные M. Путать их в поле Mсоли нельзя.
Не подставляйте плотность раствора купороса. Это твёрдый гидрат, не молярность.
Школа: прокалили навеску
Типичный протокол: взвесили кристаллы, прокалили до постоянной массы, взвесили остаток. Первое — mгидр, второе — mбезв.
«Постоянная масса» значит: ещё один нагрев не меняет вес. Иначе в mбезв сидит невыгнанная вода, x занизится.
x часто целое 1, 2, 5, 7, 10. Страница может выдать 4,97: в тетради округляют до 5, если так велит точность масс.
Родитель химия.
Итог: потеря массы — вода; делят моли воды на моли соли.
Ещё сюжет: навеска 2,50 г, остаток 1,60 г — те же отношения, что 250 и 160. Можно не масштабировать к учебному примеру, формула однородна.
Памятка: Mсоли без воды. Если случайно взяли M гидрата 250, x развалится.
Не путайте кристаллизационную воду с влажностью на поверхности: сырой порошок после воздуха — не обязательно CuSO4·5H2O.
Нуль воды и отрицательная «сушка»
Равные массы → x = 0: образец уже был безводным или воду не выгнали и одновременно не было гидрата — фактически одна и та же навеска.
Если гидрат «легче» остатка, разность отрицательная. Так не сушат: перепутаны поля или остаток взяли из другого опыта.
Обратный ход к MH2O при x = 0 делить нельзя. Нулевую воду не используют, чтобы найти M воды.
Связь с простейшей формулой: гидрат не оксид. Не разбирайте CuSO4·5H2O как набор атомов без молекул воды.
Связь с множителем k: x — не k. k растягивает все индексы молекулы, x добавляет только воду к соли.
Единицы: 0,250 кг и 0,160 кг при M в г/моль дадут вздор, пока не согласуете шкалы. Переключите массы в граммы или M в кг/моль.
Несколько ступеней дегидратации (·5H2O → ·1H2O → безводная) страница не моделирует: только одна пара масс.
Учебный MH2O = 18 ровно. Если олимпиада дала 18,015, смените поле, не округляйте массы навески под 18.
Тигель, постоянная масса
Масса тигля в поля не входит: в mгидр и mбезв — только вещество, после вычитания тары.
Брызги при кипении кристаллизационной воды уменьшают mбезв и завышают x. Крышка тигля в методике как раз про это, страница брызги не моделирует.
Запишите обе массы с одинаковым числом знаков. 2,5 г и 1,598 г смешивают грубую и тонкую погрешность.
После расчёта x сравните с формулой в справочнике: для медного купороса ждут 5, не 4 и не 6, если опыт аккуратный.
Сода Na2CO3·10H2O: x = 10, M безводной ≈ 106, не 160 купороса. Потеря воды на моль соли — 180 г, гидрат ≈ 286 г/моль.
Хлорид бария BaCl2·2H2O: x = 2. Не копируйте пятёрку купороса «потому что тоже синие кристаллы» — купорос медный, барий другой.
Если дали только mгидр и x, обратный ход к mбезв: mбезв = mгидр / (1 + x · MH2O / Mсоли). Удобно оценить, сколько безводной получите из банки кристаллов.
Сушили в эксикаторе, не в печи: часть воды могла остаться, x выйдет нецелым. Это не ошибка формулы, а недосушенный образец.
Не путайте кристаллогидрат с кристаллосольватом спирта: страница считает H2O, не C2H5OH. M растворителя другое.
Якорь 1,60 г остатка из 2,50 г при тех же M, что в тесте, снова даёт 5. Масштаб навески сокращается.
Типичные ошибки
M гидрата вместо M безводной соли.
Перепутать, какая навеска до сушки.
Положить MH2O = 1, как «один атом водорода».
Спутать с долей элемента.
Смешать граммы и кг/моль.
Частые вопросы
- Как найти x в кристаллогидрате?
- x = (mгидр − mбезв) · Mсоли / (mбезв · MH2O). 250 г, 160 г, Mсоли = 160, MH2O = 18 → x = 5.
- Что такое mбезв?
- Масса после удаления кристаллизационной воды, не масса металла в соли.
- MH2O всегда 18?
- В школе обычно 18 г/моль. Поле можно сменить, если задачник дал 18,02.
- Это массовая доля водорода?
- Нет. Та страница берёт элемент в готовой формуле. Здесь отдельные молекулы воды.
- Гидрат легче безводной соли?
- Так не бывает: вода добавляет массу. Проверьте, не перепутали ли поля.
- Где хаб?
- Стехиометрия.
Источники
- BIPM. The International System of Units (SI). Моль и число Авогадро NA = 6,02214076·10²³ моль⁻¹.
- Учебная стехиометрия: n = m/M, N = n NA, отношение коэффициентов, лимитирующий реагент, выход.