内容正文:
第4节 物质的溶解性
题型01 溶解性相关实验探究
题型02 影响物质溶解性的因素
题型03 溶解度及影响因素
题型04 影响气体溶解性的因素
题型05 溶解度曲线的应用
题型06 结晶法提纯物质
题型01 溶解性相关实验探究
实验步骤
实验装置
实验现象
实验结论
【实验1】取2支试管,分别加入氯化钠、氢氧化钙各1g,再用量筒各量取5mL水,加入2支试管中。充分振荡后静置,观察物质的溶解情况。
观察到A试管中的氯化钠全部溶解,氢氧化钠几乎没有溶解,有很多固体剩余。
不同的物质在同一种溶剂中的溶解性不同。
如氯化钠可溶于水,而氢氧化钙则微溶于水。
【实验2】取2支试管,各加入少量固体碘,往试管中分别加入等体积的少量水和少量酒精,振荡,观察现象。
A试管中的碘几乎不溶解,B试管中的碘全部溶解,形成棕色碘的酒精溶液。
同一种物质在不同溶剂中的溶解性不同。如碘较难溶于水,却易溶于酒精。
【实验3】取1支试管,加入3g硝酸钾,然后加入5mL水,充分振荡,硝酸钾是否能完全溶解?如不能完全溶解,将试管加热,观察发生的变化。
硝酸钾不能完全溶解,试管加热后,未溶的硝酸钾固体又逐渐溶解。
同一种物质在同一种溶剂中的溶解性与温度有关。对于硝酸钾等多数物质,温度越高,其在水中的溶解能力越强。
【典例1】)某研究性学习小组探究物质溶解性的影响因素
实验一:取3支试管各加入5mL水,再分别加入碘、KMnO4、植物油各1g。另取3支试管各加入5mL汽油,再分别加入碘、KMnO4、植物油各1g。
(1)实验一的结论:KMnO4易溶于水,但在汽油中几乎不溶,说明物质的溶解性与 有关;碘和植物油在水中几乎不溶解,说明物质的溶解性与 有关。
实验二:①室温时,在两个100mL烧杯中各装50mL水,分别加入6g不同的食盐晶体
实验①组
溶解的快慢
大颗粒状的食盐晶体
慢
研细的食盐晶体
快
②在两个100mL烧杯中各装50mL水,分别加入6g相同的食盐晶体
实验②组
溶解的快慢
冷水
慢
热水
快
(2)实验二的①组实验中自变量是 ,因变量是 。实验二的结论: 、 两个因素对物质溶解的快慢有影响。
(3)实验三:向实验二的②组中盛有50mL冷水的烧杯中继续加入食盐晶体,发现有固体不再溶解后,再加入少量高锰酸钾固体, (填“能”或“不能”)溶解,理由是 。实验三的结论:在一定温度下,一定质量的溶剂中,同种溶质溶解的量是 (填“有”或“无”)限度的。
实验四:取A、B、C三支大试管各加入10mL水并加热煮沸,移开酒精灯,立即分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体各3.5g。
(4)加入NaOH固体的试管中,观察到的现象是 ,用温度计测另外两支试管,加入 固体的试管温度下降不大,另一支试管温度下降明显。
(5)实验四的结论:物质的溶解过程中,有些伴随 的变化,有些则变化不明显。
【答案】(1) 溶剂性质/溶剂种类 溶质性质/溶质种类
(2) 溶质的颗粒大小 溶解的快慢 溶质的颗粒大小(合理即可) 温度(合理即可)
(3) 能 氯化钠的饱和溶液相对于氯化钠达到饱和,不能继续溶解氯化钠,相对于高锰酸钾还没有达到饱和,能继续溶解 有
(4) B试管中水沸腾的更剧烈 NaCl/氯化钠
(5)热量/能量
【解析】(1)KMnO4易溶于水,但在汽油中几乎不溶,溶剂种类改变,物质的溶解性改变,说明物质的溶解性与溶剂的种类(或溶剂的性质)有关;
碘和植物油在水中几乎不溶解,溶剂相同,不同物质的溶解性相似,说明物质的溶解性与溶质的性质(溶剂的种类)有关;
(2)实验二在两个100mL烧杯中各装50mL水,分别加入6g食盐晶体。
①组实验中,氯化钠晶体的颗粒大小不同,则变量是氯化钠的晶体颗粒大小,因变量是溶解的快慢;
①组实验中,大颗粒状的食盐晶体溶解慢,研细的食盐晶体溶解快,说明溶质的颗粒大小对物质溶解速度的有影响;②组实验中冷水中溶解慢,热水中溶解快,说明温度对物质溶解的快慢有影响,故实验结论是溶质的颗粒大小、温度两个因素对物质溶解速度的有影响;
(3)实验三:向实验二的②组中盛有50mL冷水的烧杯中继续加入食盐晶体,发现有固体不再溶解后,说明得到了氯化钠的饱和溶液,不能再溶解氯化钠,但对于高锰酸钾还没有饱和,则再加入少量高锰酸钾固体,能溶解;
理由是氯化钠的饱和溶液相对于氯化钠达到饱和,不能继续溶解氯化钠,相对于高锰酸钾还没有达到饱和,能继续溶解;
实验三:根据向实验二的②组中盛有50mL冷水的烧杯中继续加入食盐晶体,发现有固体不再溶解后,可知在一定温度下,一定质量的溶剂中,同种溶质溶解的量是有限度的;
(4)NaOH固体溶于水放热,则观察到的现象是B试管中水沸腾的更剧烈;
用温度计测另外两支试管,NaCl溶于水温度不变,NH4NO3溶于水温度降低,则加入NaCl固体的试管温度下降不大,另一支试管温度下降明显。
(5)由以上分析可知,物质的溶解过程中,有些伴随热量(或能量)的变化,有些则变化不明显。
【变式1-1】化学是一门以实验为基础的科学。下列选项中,对相应实验描述正确的是
A.蜡烛由低到高依次熄灭,说明通常状况下二氧化碳不燃烧,不支持燃烧,密度比空气的大
B.有气泡冒出,触摸试管外壁,感觉放热,说明化学反应在生成新物质的同时,一定放出热量
C.水溶液呈紫色,汽油的颜色不变,说明同一物质在不同溶剂中溶解性不同
【答案】AC
【解析】A、向放有高低不同蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳,蜡烛由低到高依次熄灭。这表明二氧化碳在通常状况下,不燃烧也不支持燃烧,并且其密度比空气大,会先在底部聚集,使低处蜡烛先接触到二氧化碳而熄灭,该选项描述正确;
B、镁与盐酸反应有气泡冒出,触摸试管外壁感觉放热,说明此反应是放热反应。但不能就此得出化学反应在生成新物质的同时 “一定” 放出热量的结论,因为有些化学反应是吸热反应,比如碳和二氧化碳在高温下反应,该选项描述错误;
C、将高锰酸钾分别放入水和汽油中,高锰酸钾在水溶液中呈紫色,在汽油中汽油颜色不变,说明同一物质(高锰酸钾)在不同溶剂(水和汽油)中的溶解性不同 ,该选项描述正确。
故选AC。
【变式1-2】实验是化学学习的一个重要途径,结合下列实验装置回答问题:
(1)实验1中 (填“左”或“右”)边试管发热。
(2)实验2中观察到白磷燃烧,活塞先向右滑动后又向左滑动,最终停留在刻度 处。
(3)实验3中通过对比可以得出影响物质溶解性的因素之一是 。
(4)实验4中乙试管中发生反应的化学方程式为 ,在该反应中 发生了还原反应。
【答案】(1)左
(2)8
(3)溶剂种类
(4) CuO
【解析】(1)氢氧化钠溶于水会放出大量的热,使溶液温度升高,而硝酸铵溶于水会吸收热量,使溶液温度降低,则实验1中左边试管发热;
(2)白磷燃烧放出热量,使装置内气体受热膨胀,压强增大,活塞向右滑动,反应结束后,温度逐渐恢复至室温,由于白磷燃烧消耗了氧气,氧气约占空气体积的五分之一,装置内气体减少,压强减小,活塞又向左滑动。装置内空气体积为10,消耗氧气的体积为10×=2,所以最终活塞停留在刻度10-2=8处;
(3)实验3中,溶质都是高锰酸钾,溶剂分别是水和汽油,其他条件相同,通过对比高锰酸钾在水和汽油中的溶解情况,可以得出影响物质溶解性的因素之一是溶剂种类;
(4)实验4中乙试管发生的反应是碳和氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳,反应的化学方程式为:;在该反应中,CuO失去氧,发生了还原反应。
【变式1-3】学习小组同学对固体物质的溶解展开探究。
I.溶解过程探究
按图1所示进行实验。闭合开关,观察到灯泡不亮。
(1)将10g蔗糖放入水中,充分溶解,此时灯泡仍然不亮,说明蔗糖溶于水后,蔗糖是以 形式分散到水中的。
(2)将10gNaOH固体放入水中,观察到固体溶解过程中灯泡变亮。此时溶液中存在的粒子有 。
(3)能比较蔗糖和氢氧化钠溶解过程中热效应差异的现象是 。
Ⅱ.溶解性影响因素探究
【初步探究】按图2所示进行实验。
(4)实验中振荡的目的是 。
(5)B溶液为碘的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(6)据此可得出结论:物质的溶解性与 有关。
【深入思考】同学们讨论后认为通过加热或增加溶剂的量也能使B中固体溶解,物质的溶解性可能与这两个因素有关。
【查阅资料】硫酸铜溶液能吸收红、黄光而使溶液呈现蓝色。当一束平行单色光照射硫酸铜溶液时,溶液浓度越大,对于红、黄光的吸收能力越强,透过溶液的光强度越小。
【实验探究】
①取试管a加入2药匙硫酸铜晶体和10mL饱和CuSO4溶液;另取试管b重复上述操作。
②将试管a、b分别装入光强度采集装置(装置原理图如图3所示)。
③加热试管a并持续测量透过溶液光线的光强度,复制数据导入软件中绘制出“光强度—时间”曲线如图4所示。
④在试管b内加入3mL水并持续测量透过溶液光线的光强度,复制数据导入软件中绘制“光强度一时间”曲线如图5所示。
(7)由图4可知,温度越高,硫酸铜的溶解性越 (填“强”或“弱”)。
(8)图5中,一开始光强度数值变大的原因是 。
(9)依据图5,请写出硫酸铜的溶解性与溶剂水的质量的关系及判断依据: 。
【答案】(1)分子
(2)Na+、OH-、H2O
(3)溶解氢氧化钠时烧杯外壁的温度比溶解蔗糖时高(合理即可)
(4)加快碘的溶解速率
(5)饱和
(6)溶剂的种类
(7)强
(8)加水使硫酸铜溶液的浓度变小
(9)硫酸铜的溶解性不受水的质量的影响,因为加水后最终光强度和起始值相同
【解析】(1)蔗糖是由分子构成的,因此从微观角度看,蔗糖以分子形式分散在水中,溶液中没有自由移动的离子,因此闭合开关时电珠不亮;
(2)溶液导电的原因是溶液中含有自由移动的离子,氢氧化钠溶解过程中会解离出钠离子和氢氧根离子,则氢氧化钠固体溶解过程中电珠变亮,所以此时溶液中存在的粒子有:Na+、OH-、H2O;
(3)蔗糖溶于水温度几乎不变,而氢氧化钠固体溶于水后温度升高。所以能比较蔗糖和氢氧化钠溶解过程中热效应差异的现象是:溶解氢氧化钠时烧杯外壁的温度比溶解蔗糖时高;
(4)实验中振荡的目的是使碘与水充分接触,加快物质溶解;
(5)B中观察到固体不再减少,此时溶液为饱和状态;
(6)碘难溶于水,易溶于汽油,说明物质的溶解性与溶剂的种类有关;
(7)由图4知,温度越高,透过溶液光线的光强度越弱,说明溶液浓度越大,即硫酸铜的溶解性越强;
(8)图5中,加水使硫酸铜溶液的浓度变小,所以一开始光强度数值增强;
(9)由图5知,加水后最终光强度和起始值相同,则硫酸铜的溶解性不受水质量的影响。
题型02 影响物质溶解性的因素
【典例2】下列因素不会影响物质溶解性的是
A.溶剂的质量 B.溶剂的体积 C.搅拌 D.温度
【答案】ABC
【解析】溶解性是物质本身的一种属性,主要受溶质和溶剂的性质、温度影响(如硝酸钾的溶解性随温度升高而增大)。溶剂的质量(A)、溶剂的体积(B)、搅拌(C)只能影响溶解的速率,不会改变物质的溶解性,而温度(D)会影响物质的溶解性。
故选ABC。
【变式2-1】实验室中水的用途广泛,水是常见的溶剂。
(1)下列物质在水中能形成溶液的是___________。
A.泥沙 B.蔗糖 C.植物油 D.粉笔灰
(2)不同物质在水中的溶解能力不同,说明影响固体物质溶解性的因素是___________。
A.溶质种类 B.溶剂种类 C.溶剂质量 D.溶质质量
(3)下列关于溶液的叙述中,正确的是___________。
A.任何溶液都只能含一种溶质 B.物质可以无限地溶解在水中
C.搅拌不能增大物质的溶解度 D.均一、稳定的液体是溶液
(4)下列操作中一定能将饱和溶液转化为不饱和溶液的是___________。
A.升高温度 B.加入溶质 C.降低温度 D.加入溶剂
【答案】(1)B
(2)A
(3)C
(4)D
【解析】(1)A、泥沙难溶于水,只能以固体小颗粒的形式悬浮于液体中形成悬浊液,不符合题意;
B、蔗糖可溶于水形成均一、稳定的溶液,符合题意;
C、植物油难溶于水,只能以小液滴的形式悬浮于液体中形成乳浊液,不符合题意;
D、粉笔灰难溶于水,只能以固体小颗粒的形式悬浮于液体中形成悬浊液,不符合题意。
故选B;
(2)不同物质在水中的溶解能力不同,溶质不同,溶剂相同,说明影响固体物质溶解性的因素是溶质种类。
故选A;
(3)A、溶液中可以含有多种溶质,如海水中含有氯化钠、氯化镁等溶质,不符合题意;
B、物质不能无限溶解在水中,溶液达到饱和后便不能溶解该物质,不符合题意;
C、搅拌只能加快溶解速率,不能增大物质的溶解度,符合题意;
D、溶液是均一、稳定的混合物,均一、稳定的液体不一定是溶液,如水是均一、稳定的液体,水属于纯净物,不属于溶液,不符合题意。
故选C;
(4)A、升高温度不一定能将饱和溶液转化为不饱和溶液,如将氢氧化钙的饱和溶液升高温度,氢氧化钙的溶解度减小,有溶质析出,还是饱和溶液,不符合题意;
B、加入溶质,溶液还是饱和溶液,不能变为不饱和溶液,不符合题意;
C、降低温度不一定能将饱和溶液转化为不饱和溶液,如将硝酸钾的饱和溶液降低温度,硝酸钾的溶解度减小,有溶质析出,还是饱和溶液,不符合题意;
D、加入溶剂,溶质质量不变,溶剂质量增加,一定能将饱和溶液转化为不饱和溶液,符合题意。
故选D。
【变式2-2】兴趣小组的同学做了如下探究实验。
(1)探究影响物质溶解性因素的原因。同学们如图做了A试管和B试管的实验,发现B试管中固体可溶,A试管中几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是 。
(2)C试管中固体可溶,对比A试管和C试管,可得出的结论是 。
【答案】(1)溶剂的种类(或溶剂的性质)
(2)不同溶质在同种溶剂中的溶解性不同(或溶质的种类影响物质的溶解性)
【解析】(1)A试管中溶剂是水,B试管中溶剂是酒精,溶质都是碘,B试管中固体可溶,A试管中几乎不溶,这说明在溶质相同的情况下,溶剂不同,物质的溶解性不同,所以影响物质溶解性的因素是溶剂的种类(或溶剂的性质) ;
(2)A试管中溶质是碘,溶剂是水,C试管中溶质是高锰酸钾,溶剂是水,A试管中碘几乎不溶,C试管中高锰酸钾可溶,这表明在溶剂相同的情况下,溶质不同,物质的溶解性不同,所以可得出的结论是不同溶质在同种溶剂中的溶解性不同(或溶质的种类影响物质的溶解性)。
【变式2-3】溶液是均一、稳定的混合物,物质的溶解性及溶解过程的现象受多种因素影响。化学兴趣小组的同学们围绕氯化钠、氯化铵等常见物质,开展了一系列关于溶液形成与性质的探究活动。
(一)兴趣小组的同学做了如下探究实验。
(1)探究影响物质溶解性因素的原因。同学们如图做了A试管和B试管的实验,发现B试管中固体可溶,A试管中几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是 。
(2)C试管中固体可溶,对比A试管和C试管,可得出的结论是 。
(二)探究、、三种物质溶于水过程中热量变化。
【药品器材】水、、、;烧杯、药匙、玻璃棒、量筒、温度计等。
【实验探究】三种物质各取1药匙于烧杯分别溶于在水,另还有一个烧杯只加水,用温度计测量液体温度,并记录有关数据如下:
实验
水的体积
所加物质
测量液体温度(℃)
实验1
50mL
15.1
实验2
50mL
28.2
实验3
50mL
21.8
实验4
50mL
无
22
【数据分析】
(3)比较实验2与实验4,可获得结论是 。
(4)如果要生产一种“冰袋”用于冷敷,上述三种物质中最合适的是 。
【反思提升】
(5)经讨论认为本实验操作中存在缺陷,它是___________(不定项)。
A.实验操作过程没有采取较为严格的保温措施,导致热量散失
B.加入的几种物质质量可能不相等,影响对比效果
C.加入物质的种类不一样,引入了新的变量
D.测量反应后质量变化的仪器精度不足,可能产生误差
(三)NaCl和在不同温度下的溶解度数据如下表所示。
温度/℃
0
10
20
30
40
50
溶解度/g
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
NH4Cl
29.4
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
(6)50℃时,NaCl的溶解度是 。
(7)下图是和的溶解度曲线,则的溶解度曲线是 (填“a”或“b”)。
(8)图中M点的含义是
(9)℃时,若将饱和NaCl溶液恒温蒸发部分水,则下列各量保持不变的是___________(不定项)。
A.溶质质量 B.溶液质量 C.NaCl的溶解度 D.溶质质量分数
(10)若a中混有少量b,提纯a选择 方法。(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)
(11)20℃时,将加入100g水中,充分溶解后,所得溶液的质量是 ,所得溶液为 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(四)化肥是农业生产中广泛使用的化学品,合理使用化肥对提高作物产量至关重要。
(12)属于 肥(填“氮”、“磷”或“钾”)。
(13)铵态氮肥不宜与碱性物质混合施用,原因是 。
(14)若某土壤,为改良其酸性,可适量施用 。
(15)下列化肥中,属于复合肥料的是___________。
A. B. C. D.
【答案】(1)溶剂的种类
(2)不同溶质在同种溶剂中的溶解性不同
(3)氯化钙溶于水时放热
(4)
(5)ABD
(6)
(7)
(8)时,和的溶解度相等。
(9)CD
(10)降温结晶
(11) 饱和
(12)氮
(13)铵态氮肥中的铵根离子与碱性物质中的氢氧根离子反应,会释放出氨气,降低肥效
(14)熟石灰(或氢氧化钙)
(15)A
【解析】(1)A、B试管中溶质都是碘,溶剂分别是水和酒精,溶解情况不同,说明影响物质溶解性的因素是溶剂的种类。
故填:溶剂的种类。
(2)A试管溶质是碘、C试管溶质是高锰酸钾,溶剂都是水,溶解情况不同,说明不同溶质在同种溶剂中的溶解性不同。
故填:不同溶质在同种溶剂中的溶解性不同。
(3)实验2(加)温度为,实验4(只加水)温度为,说明氯化钙溶于水时放热。
故填:氯化钙于水时放热。
(4)“冰袋” 需要溶解时吸热降温,溶于水温度降低(),则最合适的是。
故填:。
(5)A、实验无严格保温措施,热量散失会影响温度测量,正确。
B、加入物质质量不相等,变量控制不当,影响对比效果,正确。
C、实验目的是探究不同物质的热量变化,“物质种类不同” 是实验变量,并非缺陷,错误。
D、仪器精度不足,溶解溶质质量会影响温度,会导致误差,正确。
故选 ABD。
(6)由表格可知,时,的溶解度是。
故填:。
(7)的溶解度随温度升高变化幅度比大,则的溶解度曲线是a。
故填:a。
(8) M点是两条溶解度曲线的交点,含义是时,和的溶解度相等。
故填:时,和的溶解度相等。
(9)A、恒温蒸发水分,饱和溶液析出晶体,溶质质量减小,错误。
B、溶质质量减小、溶剂质量减小,溶液质量减小,错误。
C、溶解度只与温度有关,恒温下\ceNaCl的溶解度不变,正确。
D、恒温下,饱和溶液的溶质质量分数不变,正确。
故填:CD。
(10)a的溶解度随温度变化幅度大,b变化幅度小,则a中混有少量b时,提纯a选择降温结晶。
故填:降温结晶。
(11)时,的溶解度是,即水最多溶解。将加入水中,只能溶解,所得溶液质量为,溶液为饱和溶液。
故填:;饱和。
(12)NH4Cl中含氮元素,属于氮肥。
故填:氮。
(13)铵态氮肥中的铵根离子与碱性物质中的氢氧根离子反应,会释放出氨气,降低肥效,则铵态氮肥不宜与碱性物质混合施用。
故填:铵态氮肥中的铵根离子与碱性物质中的氢氧根离子反应,会释放出氨气,降低肥效。
(14)改良酸性土壤可施用熟石灰(或氢氧化钙)。
故填:熟石灰(或氢氧化钙)。
(15)复合肥料是指含氮、磷、钾中两种或两种以上营养元素的肥料。
A、含钾、氮元素,属于复合肥,正确。
B、含氮元素,属于氮肥,错误。
C、含磷元素,属于磷肥,错误。
D、含钾元素,属于钾肥,错误。
故填:A。
题型03 溶解度及影响因素
固体的溶解度
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,叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。
固体的溶解度概念的四个因素
(1)一定温度。同一种固体物质在不同温度下对应的溶解度是不同的,因此必须指明温度。
(2)100g溶剂。此处100 g是指溶剂质量,不能误认为溶液质量。
(3)饱和状态。在一定温度下,某固态物质在100 g溶剂里所溶解的最大质量为这种物质在这种溶剂里的溶解度。
(4)单位:g
影响固体物质溶解度的因素
内因:溶质、溶剂本身的性质(或溶质、溶剂的种类)。
外因:温度。固体物质的溶解度随温度的变化而变化。
【典例3】20℃时,氯化钠的溶解度是35.9 g的含义是 。
【答案】20℃时,100g水中最多能溶解35.9g氯化钠/20℃时,将35.9g氯化钠固体溶解于100g水中,所得的溶液是氯化钠的饱和溶液.
【解析】20℃时氯化钠的溶解度是35.9g,其含义是:20℃时,100g水中最多能溶解35.9g氯化钠或20℃时,将35.9g氯化钠固体溶解于100g水中,所得的溶液是氯化钠的饱和溶液。
【变式3-1】回答下列问题
(1)在t℃时,某物质的饱和溶液中,溶质与溶剂的质量比为,则此溶液中溶质的质量分数是 ;t℃时,该物质的溶解度为 。
(2)在t℃时某物质a的溶解度为25 g,现在50 g水中加入25 g该物质则溶质质量分数为 。
【答案】(1) 20% 25g
(2)20%
【解析】(1)在t℃时,某物质的饱和溶液中,溶质与溶剂的质量比为,则此溶液中溶质的质量分数是:;
解:设t℃时,该物质的溶解度为x,则,x=25g;
(2)在t℃时某物质a的溶解度为25g,即该温度下,100g水中最多可溶解25ga,则该温度下,在50g水中加入25g该物质,只能溶解12.5g,则此时溶液的溶质质量分数为:。
【变式3-2】某温度下向100g饱和KNO3溶液中加入10gKNO3充分搅拌并恢复室温,说法正确的是
A.KNO3溶解度变大 B.溶质质量变大 C.溶剂质量不变 D.溶质质量分数变大
【答案】C
【分析】饱和溶液:某温度下,溶质溶解量达到最大值,无法继续溶解;
溶解度:仅由温度决定,与溶质或溶剂量无关;
溶质质量分数:饱和溶液中,溶质质量分数为定值(),未溶解的溶质不参与计算;
【解析】A.由分析可知,溶解度仅与温度有关,温度未变,溶解度不变,故说法错误,不符合题意;
B.由分析可知,饱和溶液中无法继续溶解溶质,加入的10g硝酸钾未溶解,溶质质量不变,故说法错误,不符合题意;
C.未添加或减少溶剂,溶剂质量保持不变,故说法正确,符合题意;
D.由分析可知,溶质质量未变,未溶解的固体不计入溶液,溶液仍为饱和状态,溶质质量分数不变,故说法错误,不符合题意。
故选C。
【变式3-3】在甲、乙、丙三个烧杯中放入20g硝酸钾晶体,再分别加入50.0g冷水、热水与酒精,充分搅拌后(保持各自的温度不变),结果如图所示。
(1)甲烧杯中溶液是 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)由以上实验可得出结论:影响物质溶解度的因素有 、 。
(3)将乙烧杯中的溶液降温到t1℃时恰好饱和,则t1℃硝酸钾的溶解度是 。再往乙烧杯中加入10g水,改变温度至t2℃时,溶液又恰好达到饱和状态,则t1 t2 (填“>”、“<”或“=”)。
(4)经实验测定,获得不同温度时硝酸钾的溶解度数据。请根据表中的数据,在坐标图中描点、绘制符合硝酸钾溶解度变化规律的曲线 。
温度(℃)
溶解度(g)
20
31.6
40
63.9
50
84.8
60
110
70
140
80
169
【答案】(1)饱和
(2) 温度 溶剂的种类
(3)
(4)
【解析】(1)甲烧杯中有未溶解的硝酸钾晶体,说明在该温度下,溶液不能再继续溶解硝酸钾,因此甲烧杯中溶液是饱和溶液。
故填:饱和。
(2)甲(冷水)和乙(热水)对比:温度不同,硝酸钾溶解能力不同,说明温度影响溶解度;
甲(水)和丙(酒精)对比:溶剂种类不同,硝酸钾溶解能力不同,说明溶剂的种类影响溶解度。
因此,影响因素为温度,溶剂的种类。
故填:温度;溶剂的种类。
(3)乙烧杯中热水溶解硝酸钾后降温至恰好饱和。设时硝酸钾的溶解度为,则:,解得。
加入水后,溶剂变为,溶液再次饱和。设时溶解度为,则:,解得。
硝酸钾的溶解度随温度升高而增大,时溶解度()大于时溶解度(),则。
故填:;。
(4)根据表格中 “温度 - 溶解度” 数据,在坐标图中描出以下点:,然后用平滑的曲线依次连接这些点,即可得到硝酸钾的溶解度曲线。
故填:。
题型04 影响气体溶解性的因素
概念
该气体的压强为101kPa和一定温度时,在1体积水里溶解达到饱和状态时的气体体积
五个要素(缺一不可)
压强、一定温度、1体积水、饱和状态、气体体积
②压强:温度一定时,随压强的增大而增大
影响因素
内因
气体的性质①温度:压强一定时,随温度的升高而减小
外因
①温度:压强一定时,随温度的升高而减小
②压强:温度一定时,随压强的增大而增大
【典例4】如图是某温度下气体的溶解度曲线,下列说法错误的是
A.某温度下,溶解度随压强增大而增大
B.压强一定时,溶解度:
C.溶解度比溶解度受压强影响更大
D.由图可知,温度升高,气体的溶解度减小
【答案】D
【解析】A、由图可知,某温度下,O2的溶解度随压强增大而增大,该说法正确。
B、压强一定时,O2的溶解度曲线在N2上方,说明溶解度O2>N2,该说法正确。
C、O2溶解度曲线的斜率更大,说明其溶解度受压强影响更大,该说法正确。
D、此图仅反映了压强对气体溶解度的影响,未体现温度的变化,无法得出温度升高气体溶解度减小的结论,该说法错误。
故选D。
【变式4-1】溶液具有广泛的用途,与人们的生活息息相关。下列有关溶液的说法正确的是
A.凡是均一、稳定的液体一定是溶液
B.饱和溶液一定比不饱和溶液的浓度大
C.打开汽水瓶盖后有气泡冒出,主要是因为压强减小,气体溶解度减小
D.溶液都是无色透明的液体
【答案】C
【解析】A、均一、稳定的液体不一定是溶液,如蒸馏水是均一、稳定的液体,但蒸馏水属于纯净物,不属于溶液,选项错误;
B、在相同温度下,对于同一种溶质的溶液,饱和溶液的浓度一定比不饱和溶液的浓度大,题干未指明温度,无法比较,选项错误;
C、打开汽水瓶盖后有气泡冒出,主要是因为压强减小,气体溶解度减小,选项正确;
D、溶液不一定无色,如硫酸铜溶液呈蓝色,选项错误。
故选:C。
【变式4-2】下列说法正确的是
A.降低温度能使任何不饱和溶液转化为饱和溶液
B.升高温度或增大压强均可以加大气体在水中的溶解度
C.硝酸铵溶解于水,溶液温度降低,说明该物质溶解时只有扩散吸热的过程
D.将克质量分数为的氯化钠溶液稀释到,需要加水克
【答案】D
【解析】A、降低温度能否使不饱和溶液变为饱和溶液,取决于物质的溶解度随温度的变化趋势。例如,氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低,降温反而可能使溶液更不饱和,A选项错误;
B、气体溶解度随温度升高而降低,增大压强才会提高溶解度,B选项错误;
C、硝酸铵溶解时,扩散吸热和水合放热同时存在,溶液温度降低仅说明扩散吸热>水合放热,C选项错误;
D、稀释计算:设需要加水质量为,则,解得,D选项正确。
故选:D。
【变式4-3】自制汽水的原理是小苏打(碳酸氢钠)与柠檬酸反应产生二氧化碳气体,溶解在水中形成碳酸,赋予汽水特有的气泡和爽口感受。
所需原料有:饮用水、白糖、柠檬酸、小苏打(碳酸氢钠),食用色素和香精。
材料
用途
20℃时,该物质的溶解度(g)
白糖
提供甜味
201g
小苏打
产生二氧化碳
9.6g
柠檬酸
提供酸味并与小苏打反应
59.2g
【小贴士】
(1)若将白糖加入水中,搅拌至完全溶解。该糖水中,溶剂是 。该糖水属于 (填“悬浊液”、“乳浊液”或“溶液”)。
(2)根据小贴士,为增加甜味,可以增加白糖的用量,在其他条件不变的情况下,白糖在汽水中的溶质质量会_____。(填字母)
A.不变 B.减小 C.一直增大 D.增大到一定程度后不变
(3)20℃时,将110g白糖加入50g水中,能否全部溶解?请结合数据说明。
(4)根据小贴士,“用冰水”的科学依据是 (填“温度”或“压强”)降低时,气体的溶解度会 (填“增大”或“减小”),因此冰水能使气泡更丰富。
【答案】(1) 水 溶液
(2)D
(3)不能,因为 20℃时 50g 水最多溶解 100.5g 白糖,110g>100.5g
(4) 温度 增大
【解析】(1)溶液由溶剂和溶质组成,水是最常见的溶剂,因此该糖水中溶剂是水。白糖完全溶解在水中,形成的混合物均一、稳定,属于溶液。
(2)白糖的溶解度是有限的(20℃时为 201g)。在其他条件不变时,向水中加白糖,溶解质量会增大到溶解度对应的数值后保持不变。
故选 D。
(3)20℃时白糖的溶解度是 201g,含义是 “20℃时,100g 水最多溶解 201g 白糖”。
那么 50g 水最多能溶解的白糖质量为:
因为,所以不能完全溶解。
(4)“用冰水” 是利用温度对气体溶解度的影响:温度降低时,气体(如二氧化碳)的溶解度会增大,因此冰水能溶解更多二氧化碳,使汽水气泡更丰富。
题型05 溶解度曲线的应用
曲线中“点”的含义:
点的位置
表示的含义
①
“曲线上”的点
对应温度下该物质的溶解度(此时的溶液为饱和溶液)
②
“曲线下方”的点
对应温度下该物质的不饱和溶液
③
“曲线上方”的点
对应温度下该物质的饱和溶液,且有未溶固体
④
曲线的交点
对应温度下不同物质的溶解度相等
【典例5】如图是甲、乙两种物质(均不含结晶水)的溶解度曲线,根据图像及相关知识判断,下列说法中正确的是
A.时,甲的溶解度为50
B.甲物质的溶解度一定大于乙物质的溶解度
C.若,则甲、乙均为易溶物质
D.时,等质量甲、乙物质的溶液,降温到时,甲析出的晶体比乙多
【答案】C
【解析】A、溶解度曲线中,横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度,t2℃时,甲的溶解度对应的纵坐标数值为50g,而选项中单位缺失 “g”, 错误;
B、比较物质溶解度大小需要指明温度,在t1℃时,甲、乙两物质溶解度相等;t1℃之前,乙物质溶解度大于甲物质溶解度;t1℃之后,甲物质溶解度大于乙物质溶解度,不能简单说甲物质的溶解度一定大于乙物质的溶解度,错误;
C、通常把室温(20℃)时溶解度大于10g的物质称为易溶物质。若t1=20℃,从溶解度曲线可知,t1℃时甲、乙两物质的溶解度都大于10g,甲、乙均为易溶物质,正确;
D、t2℃时,等质量甲、乙物质的饱和溶液,降温到t1℃时,甲的溶解度变化幅度比乙大,所以甲析出的晶体比乙多。但题中未说明溶液是否饱和,若溶液不饱和,无法比较析出晶体多少, 错误。
故选C。
【变式5-1】根据图,判断下列说法正确的是
A.t1℃时,50g甲能完全溶于50g水
B.乙的溶解度随温度升高而降低
C.t2℃时,丙和丁的溶解度相同
D.加压或升温能增加戊的溶解度
【答案】C
【解析】A、由图 A 可知,t1℃时甲的溶解度是80g,即100g水最多溶解80g甲,那么50g水最多溶解40g甲,所以50g甲不能完全溶于50g水,A 错误;
B、由图 B 可知,温度升高,溶解后剩余固体质量减少,即溶液中溶质质量增大,说明乙的溶解度随温度升高而增大,B 错误;
C、由图 C 可知,t2℃时丙和丁溶解度曲线相交,说明此温度下丙和丁的溶解度相同,C 正确;
D、由图 D 可知,温度升高,戊的溶解度减小;压强增大,戊的溶解度增大,所以升温不能增加戊的溶解度,D 错误。
故选C。
【变式5-2】三种固体物质的溶解度曲线如图所示,下列叙述正确的是
A.a物质的溶解度大于b物质的溶解度
B.时a物质的饱和溶液的溶质质量分数为50%
C.时,等质量a和c溶于水形成饱和溶液,则所需水的质量为:
D.将时三种物质的饱和溶液降温到,所得溶液溶质质量分数的关系为
【答案】C
【解析】A、比较溶解度大小需指明温度,未指明温度时无法确定 a 物质的溶解度是否大于 b 物质的溶解度,错误。
B、t2℃时 a 物质的溶解度为50g,其饱和溶液的溶质质量分数为,不是50%,错误。
C、t2℃时,a 的溶解度大于 c 的溶解度,等质量的 a 和 c 溶于水形成饱和溶液,溶解度大的所需水的质量小,故所需水的质量为a<c,正确。
D、,溶解度越大的物质,对应饱和溶液的溶质质量分数越大。将t2℃时 a、b、c 三种物质的饱和溶液降温到t1℃,a、b 的溶解度减小,有晶体析出,溶质质量分数减小,都得到饱和溶液,且t1℃时 b 的溶解度大于 a 的溶解度,故 b 的溶质质量分数大于 a 的;c 的溶解度随温度降低而增大,溶液变为不饱和溶液,溶质质量分数不变,且t2℃时 c 的溶解度小于t1℃时 a 的溶解度,故所得溶液溶质质量分数的关系为b>a>c,错误。
故选C。
【变式5-3】下表是NH4Cl、KNO3在不同温度时的溶解度,请回答下列问题。
温度/℃
10
20
30
40
60
80
溶解度/g
NH4Cl
33.3
37.2
41.4
45.8
55.2
65.6
KNO3
20.9
31.6
45.8
63.9
110
169
(1)KNO3属于 (填“易”或“难”)溶物质。
(2)20℃时,将40gNH4Cl加入100g水中,充分溶解后,最终得到溶液的质量为 g。
(3)已知X是KNO3或NH4Cl中的一种,小师同学对该物质进行了如图所示实验,据图回答问题。
X是 (填“KNO3”或“NH4Cl”),②和③中的溶液分别达到饱和状态还需加入X的质量更大的是 (填“②”或“③”)。
(4)t℃时,向100g 25%的KNO3溶液中加入KNO3固体,所加KNO3固体质量与溶液的溶质质量分数的关系如下图。下列说法正确的是___________(填字母)。
A.将t℃的KNO3、NH4Cl饱和溶液分别降温至相同温度,硝酸钾溶液中析出晶体较多
B.
C.30<t<40
【答案】(1)易
(2)137.2
(3) KNO3 ②
(4)BC
【解析】(1)20℃时,硝酸钾的溶解度为31.6g,大于10g,则硝酸钾属于易溶物质;
(2)20℃时,氯化铵的溶解度为37.2g,即该温度下,100g水中最多可溶解37.2g氯化铵,则该温度下,将40gNH4Cl加入100g水中,充分溶解后,只能溶解37.2g,最终得到溶液的质量为:37.2g+100g=137.2g;
(3)40℃时,向200g水中加入70gX,X全部溶解,说明40℃时,该物质的溶解度≥35g,升温至60℃,蒸发100g水,无晶体析出,说明60℃时,该物质的溶解度≥70g,故X是KNO3;
40℃时,硝酸钾的溶解度为63.9g,即该温度下,100g水中最多可溶解63.9g硝酸钾,则200g水中最多可溶解127.8g硝酸钾,则②中溶液达到饱和状态需要加入硝酸钾的质量为:127.8g-70g=57.8g;60℃时,硝酸钾的溶解度为110g,即该温度下,100g水中最多可溶解硝酸钾的质量为110g,则③中溶液达到饱和状态需要加入硝酸钾的质量为:110g-70g=40g,则②和③中的溶液分别达到饱和状态还需加入X的质量更大的是②;
(4)A、由表可知,硝酸钾和氯化铵的溶解度均随温度的升高而增加,将t℃的KNO3、NH4Cl饱和溶液分别降温至相同温度,降温后,硝酸钾和氯化铵的溶解度均减小,均有溶质析出,但是溶液质量未知,析出晶体的质量无法比较,不符合题意;
B、由图可知,溶质质量分数为x时,溶液达到饱和,此时加入硝酸钾的质量为20g,则x=,符合题意;
C、溶质质量分数为x时,溶液达到饱和,此时溶液中溶质的质量为:,溶剂质量为:,设t℃时,硝酸钾的溶解度为m,则,m=60g,硝酸钾的溶解度随温度的升高而增加,则30<t<40,符合题意。
故选BC。
题型06 结晶法提纯物质
1.固体溶解度的变化规律和结晶方法的选择
(1)大多数固体物质的溶解度随温度升高而明显增大,呈“陡升型”,如KNO3。此类物质结晶方法选择降温结晶法。
(2)少数固体物质的溶解度受温度的影响较小,呈“缓升型”,如NaCl。此类物质结晶方法选择蒸发结晶法。
(3)极少数物质的溶解度随温度的升高而减小,呈“下降型”,如Ca(OH)2。此类物质结晶方法选择升温结晶法。
2.结晶法提纯物质(适合于溶解度随温度变化趋势有显著差异的物质)
方法与步骤
举例
①
降温结晶法(蒸发浓缩→降温结晶→过滤)
提纯 KNO3 和 NaCl 混合溶液中的 KNO3
②
蒸发结晶法(蒸发结晶而不蒸干→趁热过滤)
提纯 NaCl 和 KNO3 混合溶液中的 NaCl
【典例6】利用溶解度的差别进行物质的提纯也需要水配制溶液,现有和的混合物,进行含量测定并提纯:
温度(℃)
20
40
60
80
100
溶解度(g)
NaCl
36
36.6
37.1
38
39.2
31.6
63.9
110
169
246
(1)溶解性对比:由上表可知,溶解度受温度影响变化较小的物质是 ;时100克饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为 ;如要配制质量分数相等的和的饱和溶液,则需维持的温度范围是 (用“<”或“≤”表示)。
(2)混合物成分测定:如图所示,时向10克含有和的样品中分批加入水,依次得到A、B、C三份溶液。相关分析正确的是_____;
A.如果将溶液A升温至,溶质质量分数会变大
B.与溶液A相比溶液C的质量增加了20g
C.混合物中氯化钠的质量不少于2.1克
D.溶液中溶质硝酸钾的质量分数的关系是:
(3)提纯:上述混合物在经一系列实验后测定其中只含很少量的硝酸钾,则提纯其中的氯化钠采用的方法是蒸发结晶,选择蒸发结晶的理由是 。
【答案】(1) NaCl/氯化钠 11:10 20℃<温度<40℃
(2)AC
(3)氯化钠的溶解度随温度变化很小,硝酸钾溶解度随温度升高而升高且变化较大
【解析】(1)由图可知,氯化钠的溶解度受温度影响比较小;
60℃时,硝酸钾的溶解度为110g,则时100克饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为110g+100g=11:10;
当氯化钠的硝酸钾的溶解度相等时,可配制质量分数相等的和的饱和溶液,由表中内容可知,20℃时,氯化钠的溶解度大于硝酸钾,而40℃时,氯化钠的溶解度小于硝酸钾,则温度范围为:20℃<温度<40℃。
(2)A、温度升高,氯化钠和硝酸钾的溶解度均增大,溶液A中有未溶解的固体,则将溶液A升温至40℃,固体会继续溶解,溶质质量分数会变大,该选项分析正确;
B、溶液C中固体全部溶解,且与溶液A相比,溶液C的溶剂质量增加了20g,则溶液质量增加的质量大于20g,该选项分析不正确;
C、C溶液中,溶剂质量为25g,而20℃时,氯化钠的溶解度为36g,硝酸钾的溶解度为31.6g,则该温度下,25g水中最多可溶解的硝酸钾的质量为,若想将固体完全溶解,则加入的硝酸钾的质量小于7.9g,故加入的氯化钠的质量不少于10g-7.9g=2.1g,该选项分析正确;
D、由于不确定加入的硝酸钾和氯化钠的质量,三个烧杯中溶剂质量不同,则无法比较硝酸钾的溶质质量分数,该选项分析不正确。
故选AC。
(3)氯化钠和硝酸钾的溶解度均随温度升高而增大,且氯化钠的溶解度受温度影响比较小,则若想提纯氯化钠,可采用蒸发结晶的方法。
【变式6-1】我国新疆的“艾丁湖”富含Na2SO4和NaCl等无机盐,蕴藏着丰富的矿产资源。Na2SO4和NaCl的溶解度曲线如图所示,下列说法正确的是
A.与NaCl相比,Na2SO4的溶解度受温度影响较小
B.40℃时,Na2SO4饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为1:2
C.将30℃时Na2SO4和NaCl的饱和溶液升温至50℃,溶液中溶质的质量分数:Na2SO4>NaCl
D.若NaCl溶液中含有少量Na2SO4,可以采用蒸发结晶的方法提纯NaCl
【答案】BD
【解析】A、从溶解度曲线可以看出,氯化钠的溶解度曲线相对平缓,硫酸钠的溶解度曲线变化相对较大,所以与氯化钠相比,硫酸钠的溶解度受温度影响较大,不符合题意;
B、40℃时硫酸钠的溶解度是50g,根据溶解度的定义,该温度下硫酸钠饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为50g:100g = 1:2,符合题意;
C、30℃时,硫酸钠的溶解度等于氯化钠的溶解度,所以该温度下硫酸钠的饱和溶液的溶质质量分数等于氯化钠的饱和溶液的溶质质量分数。将30℃时硫酸钠和氯化钠的饱和溶液升温至50℃,两者的溶解度均增大,溶液均变为不饱和溶液,溶质质量分数都不变,即溶液中溶质的质量分数:,不符合题意;
D、氯化钠的溶解度受温度影响较小,硫酸钠的溶解度受温度影响较大,若氯化钠溶液中含有少量硫酸钠,应采用蒸发结晶的方法提纯氯化钠,符合题意。
故选:BD。
【变式6-2】下表是在不同温度下的溶解度。
温度(℃)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
13.3
20.9
32
45.8
64
85.5
110
138
169
202
245
35.7
35.8
36
36.3
36.6
37
37.3
37.8
38.4
39
39.8
(1)依据上表数据,绘制的溶解度曲线,下图1中能表示溶解度曲线的是 。(填“a”或“b”)
(2)下图1中P点的含义是 。
(3)要使接近饱和的溶液,在不增加溶液质量的前提下变成饱和溶液,可以采用 。
(4)30℃时,在两个各盛有100 g水的烧杯中,分别加入相同质量的氯化钠和硝酸钾,充分溶解后,其结果如上图2所示,加入的甲物质是 。
(5)硝酸钾中含有少量氯化钠时,可通过 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)的方法提纯。有下列可供选择的操作步骤:a.结晶 b.降温 c.热水溶解 d.过滤,具体采用的操作步骤依次是 。
【答案】(1)a
(2)在t℃时,硝酸钾和氯化钠的溶解度相等
(3)降低温度
(4)氯化钠/NaCl
(5) 降温结晶 cbad
【解析】(1)硝酸钾的溶解度受温度影响较大,氯化钠的溶解度受温度影响较小。图中曲线a随温度变化趋势更陡峭(溶解度受温度影响大),曲线b随温度变化平缓(溶解度受温度影响小),因此代表硝酸钾溶解度曲线的是a。
(2)溶解度曲线的交点表示 “在该温度下,两种物质的溶解度相等”。曲线a(硝酸钾)和曲线b(氯化钠)在t℃时相交,说明在t℃时,硝酸钾和氯化钠的溶解度相等。
(3)温度降低,硝酸钾溶解度显著减小,因此在不增加溶液质量的前提下将接近饱和的KNO3溶液变成饱和溶液,最简便的方法是降低温度(降温时溶解度骤降,多余溶质会以晶体形式析出)。
(4)30℃时,溶解度:硝酸钾(45.8g)>氯化钠(36.3g),则100g水中能溶解的硝酸钾较多。在两个各盛有100g水的烧杯中,分别加入相同质量的氯化钠和硝酸钾,充分溶解后,甲物质有剩余,乙物质完全溶解,说明甲物质是氯化钠(NaCl)。
(5)因硝酸钾溶解度受温度影响大,氯化钠受温度影响小,可采用降温结晶的方法提纯硝酸钾;
先将混合物制成高温下的饱和溶液,降温后硝酸钾大量析出,过滤可分离出硝酸钾,氯化钠仍留在溶液中,操作步骤是cbad。
【变式6-3】海水中含有多种物质,某地海水中主要物质含量如表1,表2为相关物质溶解度。
表1 某地海水中主要物质含量
物质
每100 g海水所含质量(g)
水
96.5
氯化钠
2.7
硫酸钠
0.2
……
……
表2 相关物质的溶解度
温度(℃)
20
100
氯化钠溶解度(g/100g水)
36.0
39.8
硫酸钠溶解度(g/100g水)
20.2
42.5
(1)20℃时,氯化钠的溶解度 硫酸钠的溶解度(填“>”、“=”或“<”);
(2)100℃时,氯化钠的溶解度为 ;
(3)晒干100g上述海水,所得固体中氯化钠的质量为 g。某化学兴趣小组欲从所得固体中提纯氯化钠,进行如下操作。
(4)步骤1的名称为 。
(5)如图表示步骤3过程中蒸发时间和析出固体的关系,由此可知,步骤2蒸发后所得氯化钠溶液是 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(6)为了得到尽可能多的纯净的氯化钠,理论上蒸发掉的水的质量约为 g(结果保留一位小数)。
【答案】(1)>
(2)39.8g
(3)2.7
(4)溶解
(5)不饱和
(6)89.0
【解析】(1)根据表2可知,20℃时氯化钠的溶解度大于硫酸钠的溶解度;
(2)根据表2可知,100℃时,氯化钠的溶解度为39.8g;
(3)根据表1可知,100g海水中含有2.7g氯化钠,故晒干100g上述海水,所得固体中氯化钠的质量为2.7g;
(4)根据图示可知,步骤一为将固体溶解形成的过程,故填:溶解;
(5)根据步骤3过程中蒸发时间和析出固体的关系可知,蒸发开始时没有固体析出,说明步骤2中所得氯化钠溶液是不饱和溶液;
(6)需要提纯的固体混合物中含有2.7g氯化钠和0.2g硫酸钠,水的质量为90g,在20℃恒温蒸发水分时,硫酸钠的溶解度小于氯化钠,为了得到尽可能多的纯净的氯化钠,当水分蒸发至硫酸钠达到饱和状态时,停止蒸发操作,设:0.2g硫酸钠溶解达到饱和状态所需要的水的质量为:,,因此理论上蒸发掉的水的质量约为:90g-1.0g=89.0g。
1 / 2
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
第4节 物质的溶解性
题型01 溶解性相关实验探究
题型02 影响物质溶解性的因素
题型03 溶解度及影响因素
题型04 影响气体溶解性的因素
题型05 溶解度曲线的应用
题型06 结晶法提纯物质
题型01 溶解性相关实验探究
实验步骤
实验装置
实验现象
实验结论
【实验1】取2支试管,分别加入氯化钠、氢氧化钙各1g,再用量筒各量取5mL水,加入2支试管中。充分振荡后静置,观察物质的溶解情况。
观察到A试管中的氯化钠全部溶解,氢氧化钠几乎没有溶解,有很多固体剩余。
不同的物质在同一种溶剂中的溶解性不同。
如氯化钠可溶于水,而氢氧化钙则微溶于水。
【实验2】取2支试管,各加入少量固体碘,往试管中分别加入等体积的少量水和少量酒精,振荡,观察现象。
A试管中的碘几乎不溶解,B试管中的碘全部溶解,形成棕色碘的酒精溶液。
同一种物质在不同溶剂中的溶解性不同。如碘较难溶于水,却易溶于酒精。
【实验3】取1支试管,加入3g硝酸钾,然后加入5mL水,充分振荡,硝酸钾是否能完全溶解?如不能完全溶解,将试管加热,观察发生的变化。
硝酸钾不能完全溶解,试管加热后,未溶的硝酸钾固体又逐渐溶解。
同一种物质在同一种溶剂中的溶解性与温度有关。对于硝酸钾等多数物质,温度越高,其在水中的溶解能力越强。
【典例1】)某研究性学习小组探究物质溶解性的影响因素
实验一:取3支试管各加入5mL水,再分别加入碘、KMnO4、植物油各1g。另取3支试管各加入5mL汽油,再分别加入碘、KMnO4、植物油各1g。
(1)实验一的结论:KMnO4易溶于水,但在汽油中几乎不溶,说明物质的溶解性与 有关;碘和植物油在水中几乎不溶解,说明物质的溶解性与 有关。
实验二:①室温时,在两个100mL烧杯中各装50mL水,分别加入6g不同的食盐晶体
实验①组
溶解的快慢
大颗粒状的食盐晶体
慢
研细的食盐晶体
快
②在两个100mL烧杯中各装50mL水,分别加入6g相同的食盐晶体
实验②组
溶解的快慢
冷水
慢
热水
快
(2)实验二的①组实验中自变量是 ,因变量是 。实验二的结论: 、 两个因素对物质溶解的快慢有影响。
(3)实验三:向实验二的②组中盛有50mL冷水的烧杯中继续加入食盐晶体,发现有固体不再溶解后,再加入少量高锰酸钾固体, (填“能”或“不能”)溶解,理由是 。实验三的结论:在一定温度下,一定质量的溶剂中,同种溶质溶解的量是 (填“有”或“无”)限度的。
实验四:取A、B、C三支大试管各加入10mL水并加热煮沸,移开酒精灯,立即分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体各3.5g。
(4)加入NaOH固体的试管中,观察到的现象是 ,用温度计测另外两支试管,加入 固体的试管温度下降不大,另一支试管温度下降明显。
(5)实验四的结论:物质的溶解过程中,有些伴随 的变化,有些则变化不明显。
【变式1-1】化学是一门以实验为基础的科学。下列选项中,对相应实验描述正确的是
A.蜡烛由低到高依次熄灭,说明通常状况下二氧化碳不燃烧,不支持燃烧,密度比空气的大
B.有气泡冒出,触摸试管外壁,感觉放热,说明化学反应在生成新物质的同时,一定放出热量
C.水溶液呈紫色,汽油的颜色不变,说明同一物质在不同溶剂中溶解性不同
【变式1-2】实验是化学学习的一个重要途径,结合下列实验装置回答问题:
(1)实验1中 (填“左”或“右”)边试管发热。
(2)实验2中观察到白磷燃烧,活塞先向右滑动后又向左滑动,最终停留在刻度 处。
(3)实验3中通过对比可以得出影响物质溶解性的因素之一是 。
(4)实验4中乙试管中发生反应的化学方程式为 ,在该反应中 发生了还原反应。
【答案】(1)左
(2)8
(3)溶剂种类
(4) CuO
【变式1-3】学习小组同学对固体物质的溶解展开探究。
I.溶解过程探究
按图1所示进行实验。闭合开关,观察到灯泡不亮。
(1)将10g蔗糖放入水中,充分溶解,此时灯泡仍然不亮,说明蔗糖溶于水后,蔗糖是以 形式分散到水中的。
(2)将10gNaOH固体放入水中,观察到固体溶解过程中灯泡变亮。此时溶液中存在的粒子有 。
(3)能比较蔗糖和氢氧化钠溶解过程中热效应差异的现象是 。
Ⅱ.溶解性影响因素探究
【初步探究】按图2所示进行实验。
(4)实验中振荡的目的是 。
(5)B溶液为碘的 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(6)据此可得出结论:物质的溶解性与 有关。
【深入思考】同学们讨论后认为通过加热或增加溶剂的量也能使B中固体溶解,物质的溶解性可能与这两个因素有关。
【查阅资料】硫酸铜溶液能吸收红、黄光而使溶液呈现蓝色。当一束平行单色光照射硫酸铜溶液时,溶液浓度越大,对于红、黄光的吸收能力越强,透过溶液的光强度越小。
【实验探究】
①取试管a加入2药匙硫酸铜晶体和10mL饱和CuSO4溶液;另取试管b重复上述操作。
②将试管a、b分别装入光强度采集装置(装置原理图如图3所示)。
③加热试管a并持续测量透过溶液光线的光强度,复制数据导入软件中绘制出“光强度—时间”曲线如图4所示。
④在试管b内加入3mL水并持续测量透过溶液光线的光强度,复制数据导入软件中绘制“光强度一时间”曲线如图5所示。
(7)由图4可知,温度越高,硫酸铜的溶解性越 (填“强”或“弱”)。
(8)图5中,一开始光强度数值变大的原因是 。
(9)依据图5,请写出硫酸铜的溶解性与溶剂水的质量的关系及判断依据: 。
题型02 影响物质溶解性的因素
【典例2】下列因素不会影响物质溶解性的是
A.溶剂的质量 B.溶剂的体积 C.搅拌 D.温度
【变式2-1】实验室中水的用途广泛,水是常见的溶剂。
(1)下列物质在水中能形成溶液的是___________。
A.泥沙 B.蔗糖 C.植物油 D.粉笔灰
(2)不同物质在水中的溶解能力不同,说明影响固体物质溶解性的因素是___________。
A.溶质种类 B.溶剂种类 C.溶剂质量 D.溶质质量
(3)下列关于溶液的叙述中,正确的是___________。
A.任何溶液都只能含一种溶质 B.物质可以无限地溶解在水中
C.搅拌不能增大物质的溶解度 D.均一、稳定的液体是溶液
(4)下列操作中一定能将饱和溶液转化为不饱和溶液的是___________。
A.升高温度 B.加入溶质 C.降低温度 D.加入溶剂
【变式2-2】兴趣小组的同学做了如下探究实验。
(1)探究影响物质溶解性因素的原因。同学们如图做了A试管和B试管的实验,发现B试管中固体可溶,A试管中几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是 。
(2)C试管中固体可溶,对比A试管和C试管,可得出的结论是 。
【变式2-3】溶液是均一、稳定的混合物,物质的溶解性及溶解过程的现象受多种因素影响。化学兴趣小组的同学们围绕氯化钠、氯化铵等常见物质,开展了一系列关于溶液形成与性质的探究活动。
(一)兴趣小组的同学做了如下探究实验。
(1)探究影响物质溶解性因素的原因。同学们如图做了A试管和B试管的实验,发现B试管中固体可溶,A试管中几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是 。
(2)C试管中固体可溶,对比A试管和C试管,可得出的结论是 。
(二)探究、、三种物质溶于水过程中热量变化。
【药品器材】水、、、;烧杯、药匙、玻璃棒、量筒、温度计等。
【实验探究】三种物质各取1药匙于烧杯分别溶于在水,另还有一个烧杯只加水,用温度计测量液体温度,并记录有关数据如下:
实验
水的体积
所加物质
测量液体温度(℃)
实验1
50mL
15.1
实验2
50mL
28.2
实验3
50mL
21.8
实验4
50mL
无
22
【数据分析】
(3)比较实验2与实验4,可获得结论是 。
(4)如果要生产一种“冰袋”用于冷敷,上述三种物质中最合适的是 。
【反思提升】
(5)经讨论认为本实验操作中存在缺陷,它是___________(不定项)。
A.实验操作过程没有采取较为严格的保温措施,导致热量散失
B.加入的几种物质质量可能不相等,影响对比效果
C.加入物质的种类不一样,引入了新的变量
D.测量反应后质量变化的仪器精度不足,可能产生误差
(三)NaCl和在不同温度下的溶解度数据如下表所示。
温度/℃
0
10
20
30
40
50
溶解度/g
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
NH4Cl
29.4
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
(6)50℃时,NaCl的溶解度是 。
(7)下图是和的溶解度曲线,则的溶解度曲线是 (填“a”或“b”)。
(8)图中M点的含义是
(9)℃时,若将饱和NaCl溶液恒温蒸发部分水,则下列各量保持不变的是___________(不定项)。
A.溶质质量 B.溶液质量 C.NaCl的溶解度 D.溶质质量分数
(10)若a中混有少量b,提纯a选择 方法。(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)
(11)20℃时,将加入100g水中,充分溶解后,所得溶液的质量是 ,所得溶液为 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(四)化肥是农业生产中广泛使用的化学品,合理使用化肥对提高作物产量至关重要。
(12)属于 肥(填“氮”、“磷”或“钾”)。
(13)铵态氮肥不宜与碱性物质混合施用,原因是 。
(14)若某土壤,为改良其酸性,可适量施用 。
(15)下列化肥中,属于复合肥料的是___________。
A. B. C. D.
题型03 溶解度及影响因素
固体的溶解度
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,叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。
固体的溶解度概念的四个因素
(1)一定温度。同一种固体物质在不同温度下对应的溶解度是不同的,因此必须指明温度。
(2)100g溶剂。此处100 g是指溶剂质量,不能误认为溶液质量。
(3)饱和状态。在一定温度下,某固态物质在100 g溶剂里所溶解的最大质量为这种物质在这种溶剂里的溶解度。
(4)单位:g
影响固体物质溶解度的因素
内因:溶质、溶剂本身的性质(或溶质、溶剂的种类)。
外因:温度。固体物质的溶解度随温度的变化而变化。
【典例3】20℃时,氯化钠的溶解度是35.9 g的含义是 。
【变式3-1】回答下列问题
(1)在t℃时,某物质的饱和溶液中,溶质与溶剂的质量比为,则此溶液中溶质的质量分数是 ;t℃时,该物质的溶解度为 。
(2)在t℃时某物质a的溶解度为25 g,现在50 g水中加入25 g该物质则溶质质量分数为 。
【变式3-2】某温度下向100g饱和KNO3溶液中加入10gKNO3充分搅拌并恢复室温,说法正确的是
A.KNO3溶解度变大 B.溶质质量变大 C.溶剂质量不变 D.溶质质量分数变大
【变式3-3】在甲、乙、丙三个烧杯中放入20g硝酸钾晶体,再分别加入50.0g冷水、热水与酒精,充分搅拌后(保持各自的温度不变),结果如图所示。
(1)甲烧杯中溶液是 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)由以上实验可得出结论:影响物质溶解度的因素有 、 。
(3)将乙烧杯中的溶液降温到t1℃时恰好饱和,则t1℃硝酸钾的溶解度是 。再往乙烧杯中加入10g水,改变温度至t2℃时,溶液又恰好达到饱和状态,则t1 t2 (填“>”、“<”或“=”)。
(4)经实验测定,获得不同温度时硝酸钾的溶解度数据。请根据表中的数据,在坐标图中描点、绘制符合硝酸钾溶解度变化规律的曲线 。
温度(℃)
溶解度(g)
20
31.6
40
63.9
50
84.8
60
110
70
140
80
169
题型04 影响气体溶解性的因素
概念
该气体的压强为101kPa和一定温度时,在1体积水里溶解达到饱和状态时的气体体积
五个要素(缺一不可)
压强、一定温度、1体积水、饱和状态、气体体积
②压强:温度一定时,随压强的增大而增大
影响因素
内因
气体的性质①温度:压强一定时,随温度的升高而减小
外因
①温度:压强一定时,随温度的升高而减小
②压强:温度一定时,随压强的增大而增大
【典例4】如图是某温度下气体的溶解度曲线,下列说法错误的是
A.某温度下,溶解度随压强增大而增大
B.压强一定时,溶解度:
C.溶解度比溶解度受压强影响更大
D.由图可知,温度升高,气体的溶解度减小
【变式4-1】溶液具有广泛的用途,与人们的生活息息相关。下列有关溶液的说法正确的是
A.凡是均一、稳定的液体一定是溶液
B.饱和溶液一定比不饱和溶液的浓度大
C.打开汽水瓶盖后有气泡冒出,主要是因为压强减小,气体溶解度减小
D.溶液都是无色透明的液体
【变式4-2】下列说法正确的是
A.降低温度能使任何不饱和溶液转化为饱和溶液
B.升高温度或增大压强均可以加大气体在水中的溶解度
C.硝酸铵溶解于水,溶液温度降低,说明该物质溶解时只有扩散吸热的过程
D.将克质量分数为的氯化钠溶液稀释到,需要加水克
【变式4-3】自制汽水的原理是小苏打(碳酸氢钠)与柠檬酸反应产生二氧化碳气体,溶解在水中形成碳酸,赋予汽水特有的气泡和爽口感受。
所需原料有:饮用水、白糖、柠檬酸、小苏打(碳酸氢钠),食用色素和香精。
材料
用途
20℃时,该物质的溶解度(g)
白糖
提供甜味
201g
小苏打
产生二氧化碳
9.6g
柠檬酸
提供酸味并与小苏打反应
59.2g
【小贴士】
(1)若将白糖加入水中,搅拌至完全溶解。该糖水中,溶剂是 。该糖水属于 (填“悬浊液”、“乳浊液”或“溶液”)。
(2)根据小贴士,为增加甜味,可以增加白糖的用量,在其他条件不变的情况下,白糖在汽水中的溶质质量会_____。(填字母)
A.不变 B.减小 C.一直增大 D.增大到一定程度后不变
(3)20℃时,将110g白糖加入50g水中,能否全部溶解?请结合数据说明。
(4)根据小贴士,“用冰水”的科学依据是 (填“温度”或“压强”)降低时,气体的溶解度会 (填“增大”或“减小”),因此冰水能使气泡更丰富。
题型05 溶解度曲线的应用
曲线中“点”的含义:
点的位置
表示的含义
①
“曲线上”的点
对应温度下该物质的溶解度(此时的溶液为饱和溶液)
②
“曲线下方”的点
对应温度下该物质的不饱和溶液
③
“曲线上方”的点
对应温度下该物质的饱和溶液,且有未溶固体
④
曲线的交点
对应温度下不同物质的溶解度相等
【典例5】如图是甲、乙两种物质(均不含结晶水)的溶解度曲线,根据图像及相关知识判断,下列说法中正确的是
A.时,甲的溶解度为50
B.甲物质的溶解度一定大于乙物质的溶解度
C.若,则甲、乙均为易溶物质
D.时,等质量甲、乙物质的溶液,降温到时,甲析出的晶体比乙多
【变式5-1】根据图,判断下列说法正确的是
A.t1℃时,50g甲能完全溶于50g水
B.乙的溶解度随温度升高而降低
C.t2℃时,丙和丁的溶解度相同
D.加压或升温能增加戊的溶解度
【变式5-2】三种固体物质的溶解度曲线如图所示,下列叙述正确的是
A.a物质的溶解度大于b物质的溶解度
B.时a物质的饱和溶液的溶质质量分数为50%
C.时,等质量a和c溶于水形成饱和溶液,则所需水的质量为:
D.将时三种物质的饱和溶液降温到,所得溶液溶质质量分数的关系为
【变式5-3】下表是NH4Cl、KNO3在不同温度时的溶解度,请回答下列问题。
温度/℃
10
20
30
40
60
80
溶解度/g
NH4Cl
33.3
37.2
41.4
45.8
55.2
65.6
KNO3
20.9
31.6
45.8
63.9
110
169
(1)KNO3属于 (填“易”或“难”)溶物质。
(2)20℃时,将40gNH4Cl加入100g水中,充分溶解后,最终得到溶液的质量为 g。
(3)已知X是KNO3或NH4Cl中的一种,小师同学对该物质进行了如图所示实验,据图回答问题。
X是 (填“KNO3”或“NH4Cl”),②和③中的溶液分别达到饱和状态还需加入X的质量更大的是 (填“②”或“③”)。
(4)t℃时,向100g 25%的KNO3溶液中加入KNO3固体,所加KNO3固体质量与溶液的溶质质量分数的关系如下图。下列说法正确的是___________(填字母)。
A.将t℃的KNO3、NH4Cl饱和溶液分别降温至相同温度,硝酸钾溶液中析出晶体较多
B.
C.30<t<40
题型06 结晶法提纯物质
1.固体溶解度的变化规律和结晶方法的选择
(1)大多数固体物质的溶解度随温度升高而明显增大,呈“陡升型”,如KNO3。此类物质结晶方法选择降温结晶法。
(2)少数固体物质的溶解度受温度的影响较小,呈“缓升型”,如NaCl。此类物质结晶方法选择蒸发结晶法。
(3)极少数物质的溶解度随温度的升高而减小,呈“下降型”,如Ca(OH)2。此类物质结晶方法选择升温结晶法。
2.结晶法提纯物质(适合于溶解度随温度变化趋势有显著差异的物质)
方法与步骤
举例
①
降温结晶法(蒸发浓缩→降温结晶→过滤)
提纯 KNO3 和 NaCl 混合溶液中的 KNO3
②
蒸发结晶法(蒸发结晶而不蒸干→趁热过滤)
提纯 NaCl 和 KNO3 混合溶液中的 NaCl
【典例6】利用溶解度的差别进行物质的提纯也需要水配制溶液,现有和的混合物,进行含量测定并提纯:
温度(℃)
20
40
60
80
100
溶解度(g)
NaCl
36
36.6
37.1
38
39.2
31.6
63.9
110
169
246
(1)溶解性对比:由上表可知,溶解度受温度影响变化较小的物质是 ;时100克饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为 ;如要配制质量分数相等的和的饱和溶液,则需维持的温度范围是 (用“<”或“≤”表示)。
(2)混合物成分测定:如图所示,时向10克含有和的样品中分批加入水,依次得到A、B、C三份溶液。相关分析正确的是_____;
A.如果将溶液A升温至,溶质质量分数会变大
B.与溶液A相比溶液C的质量增加了20g
C.混合物中氯化钠的质量不少于2.1克
D.溶液中溶质硝酸钾的质量分数的关系是:
(3)提纯:上述混合物在经一系列实验后测定其中只含很少量的硝酸钾,则提纯其中的氯化钠采用的方法是蒸发结晶,选择蒸发结晶的理由是 。
【变式6-1】我国新疆的“艾丁湖”富含Na2SO4和NaCl等无机盐,蕴藏着丰富的矿产资源。Na2SO4和NaCl的溶解度曲线如图所示,下列说法正确的是
A.与NaCl相比,Na2SO4的溶解度受温度影响较小
B.40℃时,Na2SO4饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为1:2
C.将30℃时Na2SO4和NaCl的饱和溶液升温至50℃,溶液中溶质的质量分数:Na2SO4>NaCl
D.若NaCl溶液中含有少量Na2SO4,可以采用蒸发结晶的方法提纯NaCl
【变式6-2】下表是在不同温度下的溶解度。
温度(℃)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
13.3
20.9
32
45.8
64
85.5
110
138
169
202
245
35.7
35.8
36
36.3
36.6
37
37.3
37.8
38.4
39
39.8
(1)依据上表数据,绘制的溶解度曲线,下图1中能表示溶解度曲线的是 。(填“a”或“b”)
(2)下图1中P点的含义是 。
(3)要使接近饱和的溶液,在不增加溶液质量的前提下变成饱和溶液,可以采用 。
(4)30℃时,在两个各盛有100 g水的烧杯中,分别加入相同质量的氯化钠和硝酸钾,充分溶解后,其结果如上图2所示,加入的甲物质是 。
(5)硝酸钾中含有少量氯化钠时,可通过 (填“蒸发结晶”或“降温结晶”)的方法提纯。有下列可供选择的操作步骤:a.结晶 b.降温 c.热水溶解 d.过滤,具体采用的操作步骤依次是 。
【变式6-3】海水中含有多种物质,某地海水中主要物质含量如表1,表2为相关物质溶解度。
表1 某地海水中主要物质含量
物质
每100 g海水所含质量(g)
水
96.5
氯化钠
2.7
硫酸钠
0.2
……
……
表2 相关物质的溶解度
温度(℃)
20
100
氯化钠溶解度(g/100g水)
36.0
39.8
硫酸钠溶解度(g/100g水)
20.2
42.5
(1)20℃时,氯化钠的溶解度 硫酸钠的溶解度(填“>”、“=”或“<”);
(2)100℃时,氯化钠的溶解度为 ;
(3)晒干100g上述海水,所得固体中氯化钠的质量为 g。某化学兴趣小组欲从所得固体中提纯氯化钠,进行如下操作。
(4)步骤1的名称为 。
(5)如图表示步骤3过程中蒸发时间和析出固体的关系,由此可知,步骤2蒸发后所得氯化钠溶液是 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(6)为了得到尽可能多的纯净的氯化钠,理论上蒸发掉的水的质量约为 g(结果保留一位小数)。
1 / 2
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$