Сульфат бериллия

Характеристики и физические свойства сульфата бериллия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфат бериллия представляет собой порошок белого цвета (рис. 1), кристаллы которого плавятся без разложения, но при дальнейшем нагревании разлагаются.

Он хорошо растворяется в подкисленной воде (гидролизуется), однако не растворяется в концентрированной серной кислоте.

Рис. 1. Сульфат бериллия. Внешний вид.

Основные характеристики сульфата бериллия приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула	BeSO₄
Молярная масса, г/моль	105
Плотность, г/см³	2,5
Температура плавления, ^oС	1287
Температура кипения, ^oС	2500
Растворимость в воде (20^oС), г/100 мл	30,5

Получение сульфата бериллия

В лабораторных условиях сульфат бериллия получают действием концентрированной серной кислоты на соли бериллия. Например,

BeCl₂ + H₂SO₄ = BeSO₄ + 2HCl;

Be(NO₃)₂ + H₂SO₄ = BeSO₄ + 2HNO₃.

Химические свойства сульфата бериллия

Сульфат бериллия – это средняя соль, образованная слабым основанием – гидроксидом бериллия (Be(OH)₂) и сильной кислотой – серной (H₂SO₄). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по катиону (две ступени). Наличие катионов H⁺ свидетельствует о кислом характере среды.

Первая ступень:

BeSO₄ ↔ Be²⁺ + SO₄^2-;

Be²⁺ + HOH ↔ BeOH⁺ + H⁺;

Be²⁺ + SO₄^2- + HOH ↔ BeOH⁺ + SO₄^2- + H⁺;

2BeSO₄+ 2H₂O ↔ [Be(OH)]₂SO₄ + H₂SO₄.

Вторая ступень:

[Be(OH)]₂SO₄ ↔ 2BeOH⁺ + SO₄^2-;

BeOH⁺ + HOH ↔ Be(OH)₂↓ + H⁺;

BeOH⁺ + SO₄^2- + HOH ↔ Be(OH)₂↓ + SO₄^2- + H⁺;

[Be(OH)]₂SO₄ + 2H₂O ↔ 2Be(OH)₂↓ + H₂SO₄.

При нагревании до температуры 547 – 600^oС сульфат бериллия разлагается:

BeSO₄ = BeO + SO₃.

Он реагирует с кипящей водой (1), щелочами (2, 3) и гидратом аммиака (4):

BeSO₄ + 2H₂O = Be₂SO₄(OH)₂↓ + H₂SO₄ (1);

BeSO₄ + 2NaOH_dilute = Be(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (2);

BeSO₄ + 2NaOH_conc = Na₂[Be(OH)₄] + Na₂SO₄ (3);

BeSO₄ + 2(NH₃×H₂O)_conc = Be(OH)₂↓ + (NH₄)₂SO₂.

Применение сульфата бериллия

Применение сульфата бериллия весьма ограничено. Известно, что некоторое время его в смеси с сульфатом бария использовали в качестве источника нейтронов в атомных реакторах. Кроме этого в фармакологии сульфат бериллия применяют как одну из составляющих некоторых гомеопатических препаратов.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Вычислите массу сульфата бериллия, который может прореагировать с раствором гидроксида натрия объемом 150 мл (массовая доля NaOH 40%, плотность 2,13 г/см³).

Решение

Запишем уравнение реакции:

BeSO₄ + 2NaOH_dilute = Be(OH)₂↓ + Na₂SO₄.

Найдем массу раствора гидроксида натрия, а также массу растворенного вещества NaOH в нем:

m_solution =V_solution × ρ;

m_solution =150 × 2,13 = 319,6г.

ω = m_solute / m_solution × 100%;

m_solute = ω / 100% ×m_solution;

m_solute (NaOH) = ω (NaOH) / 100% ×m_solution;

m_solute (NaOH) = 40 / 100% × 319,6 = 127,84 г.

Рассчитаем количество моль гидроксида натрия (молярная масса равна 40 г/моль):

n = m / M;

n(NaOH) = m (NaOH) / M (NaOH);

n (NaOH) = 127,84 / 40 = 3,196 моль.

Согласно уравнению реакции n (NaOH) :n (BeSO₄) =2: 1. Значит,

n(BeSO₄) = ½ ×n(NaOH) = ½ ×3,196 = 1,598моль.

Тогда масса сульфата бериллия, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса – 105 г/моль):

m = n × M;

m (BeSO₄) = n (BeSO₄)× M (BeSO₄);

m (BeSO₄) = 1,598× 105 = 167,79г.

Ответ

Масса сульфата бериллия равна 167,79 г.

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите массу хлорида бериллия, который потребуется для получения сульфата бериллия массой 35 г по реакции взаимодействия с серной кислотой.

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия хлорида бериллия с серной кислотой с образованием сульфата бериллия:

BeCl₂ + H₂SO₄ = BeSO₄ + 2HCl.

Рассчитаем количество вещества сульфата бериллия (молярная масса – 105 г/моль):

n = m / M;

n(BeSO₄) = m (BeSO₄) / M (BeSO₄);

n (BeSO₄) = 35 / 105 = 0,33моль.

Согласно уравнению реакции n(BeSO₄) :n(BeCl₂) = 1:1 . Тогда количество моль хлорида бериллия будет равно:

n (BeCl₂) = n (BeSO₄) = 0,33моль.

Найдем массу хлорида бериллия (молярная масса – 80 г/моль):

m = n × M;

m (BeCl₂) = n (BeCl₂) × M (BeCl₂);

m (BeCl₂) = 0,33 × 80 = 26,7г.