第19讲 有关溶解度及其曲线的计算(培优)
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溶解度与溶解度曲线溶解度是指在一定条件下,单位溶剂中单位温度下溶质的最大溶解量。
溶解度受到多种因素的影响,如溶质和溶剂的性质、温度、压力等。
溶解度曲线则是描述溶解度随温度变化而呈现的曲线,对于理解溶解过程有重要的意义。
一、溶解度的定义和影响因素溶解度是溶质在溶剂中溶解的程度,通常用“溶质在100克溶剂中溶解的克数”或“溶质在100毫升溶剂中溶解的克数”来表示。
溶解度的单位通常为克/100克或克/100 mL。
溶解度受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 溶剂的性质:溶剂的极性、溶剂分子的大小与溶质分子的大小之间的相互作用力是决定溶解度的关键因素之一。
溶剂与溶质之间的相互作用力越强,溶解度越大。
2. 溶质的性质:溶质的极性、溶质分子的大小与溶剂分子的大小之间的相互作用力也是影响溶解度的重要因素。
溶质分子越小、极性越大,溶解度越大。
3. 温度:温度是影响溶解度的重要因素之一。
一般情况下,溶解度随温度的升高而增大。
但某些物质的溶解度随温度的升高而降低,这是因为在溶解过程中伴随着吸热或放热反应的发生。
4. 压力:压力对溶解度的影响在一般情况下较小。
但对于气体溶解于液体的情况下,压力的增加会导致溶解度的增大。
二、溶解度曲线与溶解度变化规律溶解度曲线是随温度变化而描绘的曲线图,用于描述溶解度随温度变化的规律。
在溶解度曲线中,横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度。
一般来说,溶解度曲线可分为以下几种类型:1. 随温度的升高而增大的曲线:这种曲线表明溶解过程是一个吸热反应,随着温度的升高,反应愈发有利,溶解度呈现上升趋势。
2. 随温度的升高而减小的曲线:这种曲线表明溶解过程是一个放热反应,温度升高会导致溶解度的降低。
3. 温度对溶解度没有显著影响的曲线:这种曲线表明溶解过程与温度无关,溶质的溶解度在一定温度范围内保持不变。
溶解度曲线对于理解溶解过程和溶解度变化规律具有重要的指导意义。
通过研究溶解度曲线,可以确定溶解过程的热力学特征和溶解度随温度变化的规律。
有关溶解度的计算考点1 饱和溶液和溶解度曲线一种或几种物质分散在另一种物质里,形成均一、稳定的混合物叫溶液,它是我们重点研究过的分散系(高中阶段还将继续学习浊液和胶体)。
在溶液中,被溶解的物质叫溶质,溶解其他物质的叫溶剂。
在一定温度和一定溶剂的溶液中,根据能否再溶解溶质,可以把溶液分成饱和溶液和不饱和溶液,前者不能再溶解溶质,后者还可再溶解溶质。
在一定温度下,固体物质在100 g水中达到饱和溶液时所溶解溶质的质量,称为溶解度,它被用来定量化的表示物质的溶解性,即溶解在水中的能力。
同一种物质在水中的溶解度随温度的变化而变化,这种变化常用溶解度曲线来表示。
利用溶解度曲线可以查出某一种物质在不同温度时的溶解度,可以比较不同物质在同一温度时的溶解度大小,可以看出不同物质溶解度随温度的变化情况,可以计算出曲线中任一组成溶液的质量分数及其分类(饱和溶液、不饱和溶液或者过饱和溶液)。
在一定温度下的任何物质的饱和溶液中,都存在如下关系:溶质质量/(溶剂质量+溶质质量)=S/(100+S),它是有关溶解度计算的基本依据。
【例题1】下图是三种物质在水中的溶解度曲线,据图回答下列问题:(1)在10 ℃至20 ℃之间,三种物质的溶解度大小顺序是________________。
(2)N点时,对A而言是其________溶液,对C而言是其________溶液,M点的意义:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)20 ℃时,30克B的饱和溶液中含B物质________克。
(4)若要把混在固体A中的少量B除去,最好采用________的方法进行;若使B从饱和溶液中结晶出来,最好采用____________。
2007(寒假)S09P19 1 备注: 第十九讲 有关溶解度的计算
[知识点分析] 一、固体的溶解度 (1)溶解度的定义:在一定温度下,某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量 四要素:①条件:一定温度②标准:100g溶剂③状态:达到饱和④质量:溶解度的单位:克 (2)溶解度的含义: 20℃时NaCl的溶液度为36g含义:在20℃时,在100克水中最多能溶解36克 NaCl或在20℃时,NaCl在100克水中达到饱和状态时所溶解的质量为36克 (3)影响固体溶解度的因素:①溶质、溶剂的性质(种类) ②温度 大多数固体物的溶解度随温度升高而升高;如KNO3 少数固体物质的溶解度受温度的影响很小;如NaCl 极少数物质溶解度随温度升高而降低。如Ca(OH)2 (4)溶解度曲线
(1)t3℃时A的溶解度为 80g (2)P点的的含义 在该温度时,A和C的溶解度相同 (3)N点为 t3℃时A的不饱和溶液 ,可通过 加入A 物质,降温, 蒸发溶剂 的方法使它变为饱和 (4)t1℃时A、B、C、溶解度由大到小的顺序C>B>A (5)从A溶液中获取A晶体可用降温结晶 的方法获取晶体。 (6)从B的溶液中获取晶体,适宜采用 蒸发结晶 的方法获取晶体 (7)t2℃ 时A、B、C的饱和溶液各W克,降温到t1℃会析出晶体的有A和B 无 晶体析出的有 C ,所得溶液中溶质的质量分数由小到大依次为 A(8)除去A中的泥沙用 过滤 法;分离A与B(含量少)的混合物,用 结晶 法 二、气体的溶解度
(1)气体溶解度的定义:在压强为101kPa和一定温度时,气体溶解在1体水 里达到饱和状态时的气体体积。 (2)影响因素: ①气体的性质 ②温度(温度越高,气体溶解度越小) ③压强(压强越大,气体溶解度越大) 三、溶质的质量分数与溶解度的关系
1、公式: 溶质质量分数 = 溶液质量溶质质量 × 100% 2、在饱和溶液中:
80 · ·
A
B
0 t1 t2 t3
N t
S
P C 2007(寒假)S09P19
2 备注: 溶质质量分数(C%) = SS100 × 100%(C < S)
四、有关结晶计算
溶质守恒法: 原溶质=析出溶质(无水)+母液溶质 [典型例题]
1.不同情况下求算溶解度 例1 一定温度下某溶液的溶质的质量分数为a%,蒸发掉bg水后,冷却至原温度, 析出cg不含结晶水的晶体,剩得溶液dg。求该温度下溶质的溶解度。
例2 一定温度下110gA盐溶液蒸发掉10g水或加入5gA盐,则溶液均达饱和,求 该温度下A的溶解度。
2.利用溶解度进行计算 例1.温度下100g水中加人mgCuSO4或加入ngCuSO4·5H2O,均可使溶液恰好饱和, 则m与n的关系为______ 例2.20℃把30gNaNO3溶解在60g水中,所得溶液不饱和,欲使其饱和,可采用下 列方法(20℃时,NaNO3溶解度为88g) (1)蒸发溶剂(恒温)蒸发多少克水?(2)加入溶质,加入NaNO3多少克?
例3 一定温度下,某二价金属M的硫酸盐溶解度为70g,取足量这种盐的饱和溶 液加入4.5g无水盐,析出11.6g五水合物,求水合物的化学式。
3.根据溶解度计算从溶液中析出晶体的质量 例题.20℃时的硝酸钾饱和溶液200克,当温度降低到0℃时,可析出硝酸钾晶体多少克? 2007(寒假)S09P19 3 备注: 4.涉及溶解度和溶液中溶质质量分数的计算 例题.硝酸钾在10℃时的溶解度是20.9克,计算10℃时硝酸钾饱和溶液的溶质质量分数。
5.涉及密度和溶液溶质质量分数的计算 已知溶液的密度、体积和溶质质量,可通过下面的关系式计算溶液的溶质质量分数: 溶质质量=溶液质量×溶质质量分数=密度×体积×溶质质量分数 例题.配制20%H2SO4溶液250克,需要98%H2SO4多少毫升? ①H2SO4密度和溶质质量分数对照表(20℃)
6.根据图示解题 例题:某固态物质的溶解度曲线如图所示,试根据该图回答下列问题: (1)当处于A、B点状态的该溶解分别发生下列变化(其他条件不变)时,试
参考表中例示描述A、B点的变动过程. (2) 交该溶液从状态A改变为B有多种途径.试设计并简述一操作最简单、 结果最准确的实验途径.
[经典练习]:
1.20℃时,某物质的饱和溶液中溶质质量分数为5%,则这种物质的溶解性属于( ) A、 易溶 B、可溶 C、微溶 D、难溶
A点的变动 B点的变动 ①升高温度 向右平移 ②降低温度 ③蒸发溶剂 ④稀释溶液 2007(寒假)S09P19
4 备注: 2.如左上图是 A、B、C三种固体物质(均不含结晶水)的溶解度曲线,根据图示, 下列说法不正确的是 ( ) A. t1℃时,取50gA的饱和溶液,将温度升高到t2℃,此时溶液中A的质量分数变大(假设升温时溶剂没有损失) B.t1℃,将A、B、C各a g放入100g水中,充分搅拌,所得溶液溶质质量分数均相等 C.t3℃时,取相同质量的A、B、C三种饱和溶液降温到t1℃,析出晶体最多的 是A,没有晶体析出并变成不饱和溶液的是C D.从A与少量C的混合物中提纯A,可用降温结晶的方法 3.图3是X、Y两种固体物质的溶解度曲线。下列说法中正确的是 ( ) A.t1℃时X的溶解度大于Y的溶解度 B.t2℃时X的溶解度等于Y的溶解度 C.t3℃时X的饱和溶液降温至t2℃时,变为不饱和溶液 D.t4℃时Y的不饱和溶液升温至t2℃时,变为饱和溶液
4.一定温度下,将浓度为n%的23NOMg溶液,分成两等份,一份等温蒸发 10克水,得到1克晶体,另一份等温蒸发掉12.5克水,析出2克晶体,则该温度 下的溶解度为( ). A.30克 B.40克 C.50 D.60克 5.下列关于a、b数值的比较中,a一定小于b的是( ). A.不饱和溶液中溶质的质量分数为a%,饱和溶液中溶质的质量分数为b% B.同一饱和溶液中,溶质的质量分数为a%,溶解度为b克 C.某物质的溶解度在低温时为a克,高温时为b克 D.某物质的饱和溶液中,溶质的质量分数为a%,向其中加入少量该物质后 ,溶质质量分数为b% 6.C25时,硫酸镁的溶解度为S克,把S克无水硫酸镁加入到100+S克饷硫酸 镁溶液中,得到一定量的OHMgSO247,若将这些晶体溶于水制成饱和溶液,需 加水的质量是( ).
A.S4121100克 B.S4121100克 C.S100克 D.100克
7.保持恒温60℃对84gKNO3饱和溶液减压蒸发25g水,有多少克KNO3晶体析出? (60℃时,KNO3溶解度为110g)
8.将40℃时饱和CuSO4溶液250g,蒸去41.5g水,再冷却到40℃,有多少克胆矾 析出?(40℃CuSO4溶解度为30g)
9.将100℃时560gNaNO3饱和溶液降温到10℃,可析出NaNO3晶体多少克?(100℃NaNO3溶解度为180g,10℃NaNO3溶解度为80g)
2007(寒假)S09P19 5 备注: 10. 把40℃时溶质的质量分数为18%的CuSO4溶液100g冷却到0℃,析出胆矾多少克?(0℃CuSO4溶解度为14.8g,40℃CuSO4溶解度为29g)
11.90%H2SO4溶液100克,能稀释成20%H2SO4溶液多少克?等于多少毫升?需用水多少克?
12.已知20℃时,NaCl的溶解度为36g,试通过计算回答:在20℃时能否配制30% 的NaCl溶液。
13.在20℃时,高锰酸钾的溶解度是6.4克。要使1.6克高锰酸钾完全溶解,至少需用多少克水?如果使50克水达到饱和状态,需加入多少克高锰酸钾? 2007(寒假)S09P19
6 备注: 第十九讲 小 测
1. 将40℃时饱和CuSO4溶液250g,蒸去41.5g水,再冷却到40℃,有多少克 胆矾析出?(40℃CuSO4溶解度为30g)
2. 将67.9g Na2CO3溶液与一定量溶质质量分数为20%的盐酸溶液混合,恰好完全反应,反应后溶液质量减少4.4g(计算结果保留一位小数) 计算:(1)盐酸溶液的质量。(2)反应后溶液中溶质质量分数。
3.生产、生活中的废物、污水未经处理就直接排放,是造成水体富营养化、河水 被污染的重要原因。下图是长江中游某水质监测站在2004年8月的某天DO(溶解
氧)的实测数据,下表为不同温度下DO(溶解氧)饱和值表:
测量时间 仔细观察实测数据和上表,回答问题: (1)在凌晨零点时,河水中的DO(溶解氧)仅为该温度下的DO饱和值的75%~ 80%;但在午后,DO出现过饱和,如在15时,DO饱和度可高达110%, 造成上述现象的主要原因 。 (2)河水里的微生物使有机物(化学式以C6H10O5为代表)与溶解在水中的氧气作 用而转化为CO2和H2O的过程中所需的O2的量叫做BOD(生化需氧量),BOD是 衡量水体质量的一个指标。当天该水质监测站测得河水中所含有机物的质量 折合成C6H10O5为0.010 g·L-1,通过计算回答: ①该河段水体的BOD(生化需氧量)为 mg·L-1;
水温/℃ 25 26 27 29 31 32 34 DO饱和值/mg·L-1 8.15 8.00 7.85 7.65 7.43 7.30 7.20