根据溶解度的定义
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根据溶解度的定义:在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里(一般情况下指水做溶剂)达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在此温度下在这种溶剂里的溶解度。
因此,根据此定义,解题时利用此关系,先把溶剂设定为100克(已知数),一定温度下的溶解度即是在这100克溶剂中达到饱和时所溶解的溶质,然后找出溶质、溶剂和饱和溶液之间的质量关系就可进行求解:
温度(℃)~溶剂质量(克)~溶质质量(克)~饱和溶液质量(克)
t℃100克∶溶解度(S)克∶(100 +溶解度)克
学生在解有关溶解度计算的问题时,先将上式列出,再根据题意,找出溶质、溶剂和饱和溶液间的质量比关系:
溶剂质量∶溶质质量=100 ∶溶解度
溶剂质量∶饱和溶液质量=100 ∶(100+溶解度)
溶质质量∶饱和溶液质量=溶解度∶(100+溶解度)
(相当于根据化学方程式计算时先找出反应物、生成物间的质量关系)就可进行计算了(包括一些比较复杂的习题)。
在具体教学过程中,不是让学生死记以上推导出的关系式,而是将重点放在根据溶解度的实质和化学方程式的计算二者的结合上。
具体如下:
例题1、把50克20℃时的硝酸钾饱和溶液蒸干,得到12克硝酸钾,求硝酸钾在20℃时的溶解度。
解析:设硝酸钾在20℃时的溶解度为S
此题是在一定温度下且定温(t=20℃)时求溶解度的题,即溶解度为未知数(一般把溶解度设为S),跟化学方程式中物质的相对原子质量或相对分子质量未知时的计算相似。
温度(℃)~溶剂质量(克)~溶质质量(克)~饱和溶液质量(克)
20℃100克∶溶解度(S)∶(100 +溶解度)克
20℃50克-12克12克50克
列出比例式:100克∶(100+S)=(50克-12克)∶50克
或S ∶(100+S)=12 ∶50
或100克∶S =(50克-12克)∶12克(用此式计算最简单)
S =31.6克
例题2、已知氯化铵在20℃时的溶解度是37. 2克。
实验室在20℃时,配制1000克氯化铵饱和溶液,需氯化铵和水各多少克?
解析:设需氯化铵的质量为x,水的质量为y
此题溶解度已知(相当于一般化学方程式的计算)
温度(℃)~溶剂质量(克)~溶质质量(克)~饱和溶液质量(克)
20℃100克∶溶解度=37.2克∶(100+37.2)克
20℃(1000-x)克x克1000克
列出比例式:37.2克∶(100+37.2)克=x ∶1000克(∵用这个式子计算最简单)
x =271克
∴需要水的质量y=1000克-271克=729克
例题3、已知氯化钠在20℃时的溶解度是36克。
在20℃时要把40克氯化钠配制成饱和氯化钠溶液,需要水多少克?
解析:设需要水的质量为x
此题溶解度已知(相当于一般化学方程式的计算了)
温度(℃)~溶剂质量(克)~溶质质量(克)~饱和溶液质量(克)
20℃100克∶溶解度=36克∶(100+36)克
20℃x 40克(40+x)克
列出比例式:100克∶36克=x ∶40克(∵这个式子计算最简单)
x =111克
例题4、把200克氯化铵的饱和溶液从50℃降低到10℃,计算有多少克氯化铵析出?(已知氯化铵在50℃和10℃时溶解度分别为50克和33克)
解析:设有x克氯化铵析出
因为氯化铵在50℃和10℃时溶解度分别为50克和33克,根据溶解度的定义:50℃时,100克水中最多溶解50克氯化铵即饱和,当此(100+50)克50℃时的饱和溶液降到10℃时,溶剂量不变,但此时100克水中最多溶解33克氯化铵即饱和。
所以(100+50)克50℃时的饱和溶液降到10℃时,只有(100+33)克,析出晶体[(100+50)-(100+33)]克=17克,即析出的晶体等于两温度下的溶解度之差:50克-33克=17克(如果是升温的题,则两溶解度之差即是溶液在高温时重新达到饱和所需加入的溶质质量)。
温度(℃)~溶剂质量(克)~溶质质量(克)~饱和溶液质量(克)
50℃100克溶解度=50克(100+50)克
↓降到↓不变↓降到↓变为
10℃100克溶解度=33克(100+33)克
↓析出晶体↓析出晶体
50℃→10℃100克(不变)(50-33)克[(100+50)-(100+33)]克
50℃→10℃(200-x)克∶x ∶200克
列出比例式:(50-33)克∶(100+50)克=x ∶200克
x =22.7克
二、对于一些较复杂的溶解度的习题,在教学过程中,常常采用画图的方法进行教学。
图示法有着直观、明显的特点,学生容易理解。
例题1、将某物质的溶液蒸发60g水后,温度降到20℃,析出无水晶体5g;再蒸发60g水后,温度仍降到20℃,又析出无水晶体6g。
则在20℃时,该溶质的溶解度为多少克?
解析:设在20℃时,该溶质的溶解度为x克
首先,该题温度一定(20℃)。
某溶液在第一次蒸发60克水后,析出无水晶体5克,此时剩余溶液一定是饱和溶液(但原溶液可能是饱和溶液也可能是不饱和溶液)。
然后,再蒸发60克水,又析出6克晶体,则20℃时,蒸发的60克水中溶解6克晶体即饱和。
(60克∶6克=100克∶S)
如图所示:
蒸发掉蒸发掉
20℃的饱和溶液
20℃→→
某溶液(可能是
析出晶体5克析出晶体6克(则60克水溶解6克晶体即饱和)
饱和溶液,也可(此溶液现在肯定饱和)
能是不饱和溶液)所以,得出比例式:60克∶6克=100克∶S
S =10克
例题2、有t℃时的硝酸钾溶液m克,在该溶液中加入x克硝酸钾固体,充分搅拌后仍有y 克不溶;若将原溶液加热蒸发掉z克水,再恢复到t℃,溶液恰好达到饱和。
则t℃时硝酸钾的溶解度为多少。
解析:假设将此m克溶液分成两部分(如图),中间有一块隔板隔开,上边A克是纯水,下
边(m -A )克恰好是t ℃时硝酸钾的饱和溶液:
①.将此溶液中加入x 克硝酸钾晶体后,充分搅拌仍有y 克不溶,则A 克水中刚好溶解(x -y )克硝酸钾;
②.如将原溶液加热蒸发掉z 克水,再恢复到t ℃,溶液恰好达到饱和,则蒸发的水应等于第一种情况下的纯水,即z 克 = A 克。
①
纯水(A 克) y 克晶体(则:此部分饱和溶液质量为
+x -y ,此时如将隔板抽去,由于温度不
t ℃时KNO 3 变,因此,混和后的溶液仍然刚好饱和)。
的饱和溶液 (m -A )克
② 蒸发掉A 克水
纯水(A 克) → ↑
t ℃时KNO 3 此时剩下的溶液也恰好饱和:
的饱和溶液 因此:100克∶S = z ∶(x -y ) (m -A)克 则: S = 100(x -y )/z
例题3、在某温度下,某盐的饱和溶液的质量分数为26.8﹪,在足量的此溶液中加入W 克该无水盐,在保持温度不变的情况下,析出N 克含有一定量结晶水的该盐晶体,则从饱和溶液中析出的溶质的质量是多少克?
解析:设从饱和溶液中析出的溶质的质量是x 克
此题涉及结晶水合物的计算。
W 克无水盐加入该盐的饱和溶液中后,不仅不溶,反而要从溶液中吸水,形成含一定量结晶水的该盐晶体。
由于溶液是饱和溶液,这些水被吸去形成晶体后,它们所溶解的溶质又要析出,析出过程中又要吸水,不断进行,趋于一个数值(数学中的极限)。
因此,这类题正解很烦琐,一般先设析出的晶体质量,再求解。
本题加入W 克无水盐后,析出晶体N 克,则:原溶液减少了(N -W )克。
因此,设(N -W )克饱和溶液中有溶质x 克,依题意得:
W N x
×100% = 26.8% x = (N -W )×26.8%
此题用下图解更直观:假设将此饱和溶液分成两部分,中间有一隔板:上部分加入W 克该无水盐后,刚好全部析出(得N 克含结晶水的晶体);下部分是剩余的饱和溶液。
W 克
↓
上部分饱 溶剂→ 水 上部分饱和 水 N 克晶体 和溶液y 克 溶质→ x 克 → 溶液 y 克 x 克 ←隔板 ←隔板 下部分饱和溶液 → 下部分饱和溶液→
∴ N -W = y x = y ×26.8%=(N -W )×26.8%。