熱的流汗了---硫酸銅的結晶水

簡介

將藍色硫酸銅加熱後，會失去結晶水形成白色。水從藍色硫酸銅中釋出並在瓶壁上凝結成水珠。

示範步驟

1.	取約一小匙的藍色硫酸銅晶體或粉末於錐形瓶中，用一個小燒杯蓋在錐形瓶的瓶口。
2.	用酒精燈慢慢地加熱，觀察到錐形瓶內壁上有水珠的產生，如圖一所示。
3.	將小燒杯移走繼續加熱，直到硫酸銅顏色完全轉變成白色，如圖二所示。
4.	將白色的硫酸銅置於室溫中，大約每隔 10 分鐘觀察顏色的變化情形。亦可直接加入少量的水觀察顏色的變化並觸摸溫度的變化。

圖一	圖二

溶液和器材

1.	藍色硫酸銅晶體(CuSO4‧5H2O)少許。
2.	錐形瓶一個。
3.	小燒杯一個。
4.	酒精燈一座。
5.	陶瓷纖維網一片。
6.	鐵架一個。

原理和概念

1.	這個實驗反應的反應式如下： CuSO4‧5H2O(s)(藍色) + heat → CuSO4(s)(白色) + 5 H2O(l)
2.	因為將晶體內的結晶水移出是吸熱的，所以當我們加熱的時候，藍色含結晶水的硫酸銅，因為吸熱而將結晶水釋出，形成白色無水的硫酸銅。
3.	將白色的無水硫酸銅加少量的水或置於空氣中吸水，會形成藍色的含結晶水硫酸銅，此反應是放熱的，所以當我們加少許的水在白色的無水硫酸銅上，會因為水合作用而放熱，而形成藍色的含結晶水硫酸銅。

教學提示

1.	若不想使用硫酸銅晶體，亦可以使用硫酸鎂晶體。
2.	做這個實驗時，使用細粉末狀硫酸銅比使用大顆粒晶體效果好，因為大顆粒晶體較細粉末的去水合的時間為長。
3.	當形成白色的硫酸銅後，可以將其分成兩份。一份加入些許的水，可觀察到白色的硫酸銅因為水合作用，而形成藍色的硫酸銅；一份加入些許無水的液體(例如：純的乙醇)，可觀察到白色硫酸銅仍為白色，並沒有發生水合作用的產生。
4.	可以利用這個實驗去算出硫酸銅含水分子之數目。若取 x g 的藍色硫酸銅晶體，加熱時不加蓋，直到藍色的硫酸銅晶體變成白色，測得白色無水硫酸銅為 y g，則可知含水的克數為 (x-y) g，再利用莫耳數的求法，即可求得一分子的藍色硫酸銅含有 5 個水分子。

問題和參考答案

1.	要如何知道水合的形式是較穩定的？
答:	穩定的狀態是指能量較低的形式。由下面的反應式   CuSO4‧5H2O(s) + 熱 → CuSO4(s) + 5 H2O(l)     可以看出水合的形式的能量是比較低的，因為熱也是一種能量，由於水合的藍色硫酸銅釋放出能量，形成無水白色硫酸銅，因此可以知道水合的藍色硫酸銅是較穩定的。
2.	除了硫酸銅含有結晶水之外，試指出另一種一含有結晶水的化合物。
答:	[Co(H2O)6]Cl2 (或寫成 CoCl2‧6H2O)。
3.	如果你做測量的話，含結晶水的硫酸銅的分子是為何？
答:	CuSO4‧5H2O。

參考資料

1.	Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations:  a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 2, pp 69-70, Washington, D.C.,American Chemical Society.
2.	台中市立居仁國中白榮銓老師的網址"教學與藝術的對話"   http://pei.cjjh.tc.edu.tw/chem.htm。
3.	阿智的家的網站  http://residence.educities.edu.tw/cooljac/。

適用程度

國民小學

ˇ國民中學

ˇ高級中學

大學普通化學

安全

● 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。

● 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。 资料来源：http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/29411