Формула сульфата бериллия

Определение и формула сульфата бериллия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфат бериллия – неорганическое сложное соединение, бериллиевая соль сильной серной кислоты.

Формула – $BeSO_4$

Молярная масса равна $105,075$ г/моль.

Физические свойства – белые кристаллы, плавящиеся без разложения.

Обычно образует кристаллогидрат с формулой $BeSO_4 \cdot 4H_2O$ .

Впервые был выделен Берцелиусом в 1815 году.

Химические свойства сульфата бериллия

Сульфат бериллия хорошо растворяется в подкисленной серной кислотой воде. При этом протекает гидролиз по катиону:
$BeSO_4+4H_2O=\left [ Be\left ( H_2O \right )_4^ \right ]^{2+}+SO_4^{2-}$

$\left [ Be\left ( H_2O \right )_4 \right ]^{2+}+H_2O\rightleftharpoons \left [ Be\left ( H_2O \right )_3 \left ( OH \right )\right ]^{+}+H_3O^+$
При нагревании до температуры $550-600^{\circ} \text{C}$ разлагается на оксид бериллия и оксид серы $VI$ :
$BeSO_4=BeO+SO_3$
Не растворяется концентрированной серной кислоте. Реагирует с кипящей водой:
$BeSO_4+2H_2O=Be_2SO_4\left ( OH \right )_2 \downarrow H_2SO_4$
Взаимодействует с разбавленными щелочами:
$BeSO_4+2NaOH=Be\left ( OH \right )_2 \downarrow +Na_2SO_4$
Вступает в реакции с концентрированными щелочами:
$BeSO_4+4NaOH=Na_2\left [ Be\left ( OH \right )_4 \right ]+Na_2SO_4$
Реагирует с гидроксидом аммония:
$BeSO_4+2NH_4OH=Be\left ( OH \right )_2 \downarrow+\left ( NH_4 \right )_2SO_4$

Получение

Сульфат бериллия можно получить при взаимодействии любой соли бериллия или оксида бериллия с концентрированной серной кислотой:

$BeF_2+H_2SO_4=BeSO_4 \downarrow +2HF \uparrow$

$BeO+H_2SO_4=BeSO_4 \downarrow +H_2O$

Применение

Cульфат бериллия в смеси с сульфатом радия использовалась в качестве источника нейтронов в атомных реакторах. Также находит применение в гомеопатии.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При растворении $0,43$ г $Be\left ( OH \right )_2$ в $H_2SO_4$ образовалась соответствующая соль. Раствор выпарили и просушили. Масса вещества составила $1,77$ г. Определите количество молекул $H_2O$ в образовавшемся кристаллогидрате.

Решение

Запишем уравнение химического взаимодействия:

$Be\left ( OH \right )_2+H_2SO_4=BeSO_4+2H_2O$

Рассчитаем количество моль $Be\left ( OH \right )_2$ и соответствующей соли $BeSO_4$ :

$n\left ( Be\left (OH \right )_2 \right )=\frac{m\left ( Be\left (OH \right )_2 \right )}{M\left ( Be\left (OH \right )_2 \right )}=\frac{0,43}{43}=0,01$ моль

По уравнению реакции из 1 моль гидроксида бериллия образуется 1 моль сульфата бериллия, тогда

$n\left ( BeSO_4 \right )=n\left ( Be\left (OH \right )_2 \right )=0,01$ моль

Вычислим массу сульфата бериллия $BeSO_4$ :

$m\left ( BeSO_4 \right )=n\left ( BeSO_4 \right )\cdot M\left ( BeSO_4 \right )=0,01\cdot 105=1,05$ г

Найдем массу воды в кристаллогидрате:

$m\left ( H_2O \right )=m\left ( BeSO_4 \cdot xH_2O\right )-m\left ( BeSO_4 \right )=1,77-1,05=0,72$ г

Вычислим количество моль $H_2O$ в кристаллогидрате:

$n\left ( H_2O \right )=\frac{m\left ( H_2O \right )}{M\left ( H_2O \right )}=\frac{0,72}{18}=0,04$ моль

Определим количество молекул $H_2O$ в кристаллогидрате как количество моль воды в 1 моль кристаллогидрата:

На $0,01$ моль $BeSO_4$ приходится $0,04$ моль $H_2O$

На 1 молекулу $BeSO_4$ приходится $x$ молекул $H_2O$

Из пропорции находим:

$\frac{0,01}{1}=\frac{0,04}{x}$

Следовательно,

$x=\frac{0,04}{0,01}=4$

Ответ

$x = 4$

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте массовую и мольную доли сульфата бериллия в его кристаллогидрате $BeSO_4 \cdot 4H_2O$ .

Решение

Из формулы кристаллогидрата следует, что в 1 моль $BeSO_4 \cdot 4H_2O$ содержится 1 моль $BeSO_4$ и $4$ моль $H_2O$ . Вычислим из этих данных мольную долю $BeSO_4$ :

$\chi \left ( BeSO_4 \right )=\frac{n \left ( BeSO_4 \right )}{n \left ( BeSO_4 \right )+n\left ( H_2O \right )} \cdot 100 \% = \frac{1}{1+4} \cdot 100 \%=20\%$

Вычислим массу $BeSO_4$ и $H_2O$ в 1 моль $BeSO_4 \cdot 4H_2O$ :

$m\left ( BeSO_4 \right )=n\left ( BeSO_4 \right ) \cdot M\left ( BeSO_4 \right )=1 \cdot 105=105$ г

$m\left ( H_2O \right )=n\left ( H_2O \right ) \cdot M\left ( H_2O \right )=4 \cdot 18=72$ г

Определим массовую долю $BeSO_4$ :

$\omega \left ( BeSO_4 \right )=\frac{m \left ( BeSO_4 \right )}{m \left ( BeSO_4 \right )+m\left ( H_2O \right )} \cdot 100 \%=\frac{105}{105+72}\cdot 100\%=59,3 \%$