Сульфат меди(II) CuSO4: свойства, получение, применение

Сульфат меди(II) CuSO4 — средняя растворимая соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, молярная масса 160 г/моль.

Ключевые факты

Формула
CuSO4
Класс
соль (средняя, растворимая)
Молярная масса
160 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 159,61 г/моль
Другие названия
медный купорос (кристаллогидрат CuSO4·5H2O); голубой купорос
Состояние
твёрдое кристаллическое вещество
Степени окисления
Cu +2, S +6, O −2
Связи
ионная между Cu2+ и SO42−, внутри сульфат-иона ковалентная полярная
Кристаллическая решётка
ионная
Среда раствора
кислая (гидролиз по катиону)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое сульфат меди(II)?

Сульфат меди(II) в безводном виде — белый порошок, а при контакте с водой он синеет: образуется кристаллогидрат, известный как медный купорос. Цвет создают гидратированные ионы меди [Cu(H2O)4]2+, поэтому насыщенно-голубым выглядит не сама соль, а её раствор и кристаллы с водой.

Эта соль образована слабым основанием Cu(OH)2 и сильной серной кислотой, так что её раствор заметно кислый. Для школьной химии CuSO4 — универсальный реагент: на нём показывают реакции обмена, вытеснение меди более активным металлом, образование нерастворимого гидроксида и электролиз раствора.

Какие физические свойства у сульфата меди(II)?

Физические свойства: сульфат меди(II) CuSO4
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое кристаллическое вещество
Цвет и запахбезводная соль белая, кристаллогидрат ярко-синий; без запаха
Растворимость в водехорошая: около 20 г безводной соли в 100 г воды при 20 °C, сильно растёт при нагревании
Нагревание кристаллогидрататеряет воду и превращается в белый безводный порошок
Среда растворакислая, рН меньше 7

Какие химические свойства у сульфата меди(II)?

Реакции сульфата меди(II) идут по трём направлениям: обмен с щелочами и растворимыми солями, вытеснение меди активными металлами и электролиз раствора. Кроме того, раствор способен гидролизоваться по катиону, и от этого он кислый.

  1. Со щёлочью: голубой осадок гидроксида меди(II)CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
  2. С хлоридом бария: белый осадок сульфата барияCuSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + CuCl2
  3. С железом: вытеснение медиCuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓
  4. С сероводородом: чёрный осадок сульфида меди(II)CuSO4 + H2S → CuS↓ + H2SO4
  5. Электролиз водного раствора2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2↑ + 2H2SO4Условия: электролиз раствора
  6. Гидролиз по катиону (первая ступень)2CuSO4 + 2H2O ⇄ (CuOH)2SO4 + H2SO4

Реакция с сероводородом идёт даже в кислой среде, потому что сульфид меди(II) крайне мало растворим и серная кислота его не растворяет. Электролиз приводит к осаждению меди на катоде, а на аноде выделяется кислород и накапливается серная кислота.

Как получают сульфата меди(II)?

В промышленности

Купорос получают растворением меди или её оксида в разбавленной серной кислоте при продувке воздухом, а также переработкой медных отходов. Затем раствор упаривают, и из него кристаллизуется пентагидрат.

  • 2Cu + O2 + 2H2SO4 → 2CuSO4 + 2H2O

В лаборатории

В задачах сульфат меди(II) получают действием серной кислоты на оксид или гидроксид меди(II): осадок или чёрный порошок растворяется, раствор становится голубым.

  • CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
  • Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O

Как распознать сульфат меди(II)? Качественная реакция

Ион меди(II) определяют по щёлочи: выпадает голубой студенистый осадок гидроксида меди(II). Он чернеет при нагревании, потому что превращается в оксид меди(II). Сульфат-ион в той же пробе определяют отдельно, по ионам бария.

  • Cu2+ + 2OH− → Cu(OH)2↓

Где применяют сульфата меди(II)?

  • сельское хозяйство: основа бордоской жидкости и других средств против грибковых болезней растений;
  • гальваника и электролитическое рафинирование меди;
  • пропитка древесины и стройматериалов против плесени и гнили;
  • лабораторный индикатор влаги: белая безводная соль синеет от следов воды.

Меры предосторожности. Вещество вредно при проглатывании и раздражает глаза; для водных организмов оно очень опасно. Работать нужно в перчатках и очках, растворы нельзя выливать в водоёмы.

Чему равна молярная масса сульфата меди(II)?

M(CuSO4) = 64 + 32 + 4·16 = 160 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 159,61 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где сульфат меди(II) встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса сульфата меди(II)?

M(CuSO4) = 64 + 32 + 4·16 = 160 г/моль. У кристаллогидрата CuSO4·5H2O она больше: 160 + 5·18 = 250 г/моль. По массам IUPAC до сотых безводная соль даёт 159,61 г/моль.

Почему сульфат меди(II) белый, а купорос синий?

Синий цвет даёт гидратированный ион меди, в окружении молекул воды. Если воду убрать нагреванием, остаётся белая безводная соль, а от капли воды она снова синеет.

Почему раствор сульфата меди(II) кислый?

Соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому катион меди связывает гидроксид-ионы воды, и в растворе накапливаются ионы водорода.

Что произойдёт, если опустить железный гвоздь в раствор сульфата меди(II)?

Железо активнее меди и вытесняет её: на гвозде оседает красноватый налёт металлической меди, а раствор светлеет, так как образуется сульфат железа(II).

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: медь Cu, сера S, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники