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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】我的第二课堂·课题9.2 溶解度  

2011-02-11 13:48:48|  分类: 我的第二课堂 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【原创】我的第二课堂·课题9.2  溶解的形成 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

课题9.2  溶解度

  

知识点:

1.了解饱和溶液和不饱和溶液的概念,能用实验的方法区分饱和溶液和不饱和溶液,了解饱和溶液与不饱和溶液相互转化的方法。

2.掌握固体溶解度,了解影响固体溶解度的因素。

3.了解气体溶解度及影响气体溶解度的因素。

4.了解溶解度曲线,了解溶解度曲线的含义,并能根据溶解度曲线查阅相应温度下的溶解度。

 

课文详解:

一、饱和溶液

【实验一】在常温下,向装有20 mL水的烧杯里加入5 g氯化钠,搅拌,等氯化钠溶解后,再加入5 g氯化钠,搅拌,观察现象。然后再加入5 mL水,搅拌,观察现象。

【现象】先加入5 g氯化钠搅拌后,氯化钠完全溶解,得到透明、澄清、无色溶液;再加5 g氯化钠搅拌后,氯化钠未完全溶解,有部分固体沉在烧杯底部;加5 mL水后,搅拌,氯化钠再次溶解,得到无色、透明、澄清的溶液。

【分析】第一次溶解后,再加5 g氯化钠固体,有部分溶解,说明第一次溶解后,所得溶液还有溶解氯化钠的能力,也就是说,第一次所得溶液还能继续溶解氯化钠;加5 g氯化钠搅拌后,有部分固体未溶解,说明此时所得溶液不能再继续溶解氯化钠;加5 mL水后,氯化钠又溶解了,说明在加入5 mL水的瞬间,所得溶液是可以再继续溶解氯化钠的,所以沉在烧杯底部的氯化钠才能继续溶解。

由此说明,一定温度下,一定量的溶剂中,所能溶解的溶质量是有限的,溶剂量改变了,溶解溶质的量也会随之改变。

【实验二】用硝酸钾代替氯化钠进行上述实验,每次加入5 g。加了几次后才使烧杯中硝酸钾固体有剩余而不再继续溶解?然后加热烧杯,观察剩余固体有什么变化。再加入5 g硝酸钾,搅拌,观察现象。待溶液冷却后,又有什么现象发生?

【现象】第一次加入5 g硝酸钾,搅拌后,硝酸钾全部溶解,得到透明、澄清、无色溶液;第二次加5 g硝酸钾后,有部分固体未溶,上层溶液为无色(不同温度下实验,所加硝酸钾的次数有所不同);加热溶解,烧杯底部的硝酸钾又继续溶解,加5 g硝酸钾也溶解了,得到无色溶液;冷却后,发现有大量固体析出,并沉淀于烧杯底部。

【分析】第一次加入5 g硝酸钾,全部溶解,第二次加入5 g硝酸钾部分溶解,说明第一次加入硝酸钾配成的溶液,还能继续溶解硝酸钾,而第二次加入硝酸钾固体搅拌后,所得溶液不能再溶解硝酸钾了(因为烧杯底部还有硝酸钾未溶解);加热后,硝酸钾又继续溶解,说明加热能提高溶液溶解溶质的能力。冷却后有溶质析出,说明,温度降低,水溶解硝酸钾的能力降低。

由此说明,一定温度,一定量的溶剂中,溶解某种溶质的能力是有限的;温度能改变溶剂的溶解能力,有时这种改变还特别明显。

【概念】

饱和溶液:在一定温度下,一定量的溶剂中,不能再溶解某种溶质的溶液叫这种溶质的饱和溶液。

不饱和溶液:在一定温度下,一定量的溶剂中,还能再继续溶解某种溶质的溶液叫这种溶质的不饱和溶液。

【影响饱和与不饱和的因素】

从实验一可以看出,第二次加入5 g氯化钠晶体后,所得的上层溶液是饱和的(因为不能再溶液烧杯底部的氯化钠),但加入水后,底部的氯化钠又溶解了,说明加入水后,上层溶液又不饱和了。可见溶剂的量可以改变溶液的状态。(增加水,饱和溶液可变成不饱和溶液,反之蒸发水,可以使不饱和溶液变成饱和溶液。

从实验二中,加热硝酸钾溶液又能继续溶解硝酸钾晶体,说明升温可以使饱和溶液变成不饱和溶液。反之,降温也可能使不饱和溶液变成饱和溶液。

这就说明溶液的饱和与不饱和是有条件的,因此规定一定的温度和一定溶剂量,溶液的饱和与不饱和才有实际意义。

【饱和溶液和不饱和溶液之间的相互转化】

通过上述分析,可知饱和溶液和不饱和溶液之间可以相互转化,转化关系如下图:

【原创】我的第二课堂·课题9.2  溶解的形成 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

【说明】

1.增加溶质或蒸发溶剂,一定能使不饱和溶液转化为饱和溶液;同样,增加溶剂,也一定能使饱和溶液转化为不饱和溶液。

2.对于大多数固体溶质而言,降低温度能使接近饱和的不饱和溶液变成饱和溶液;升高温度能使饱和溶液转化为不饱和溶液。但对于少数固体溶质来说,却是不适用的,因为有少数固体溶质随温度升高,溶解性反而减小,如氢氧化钙固体。因此,对于这一类物质,不饱和溶液与饱和溶液的相互转化,就温度因素而言,与大多数物质正好相反。

二、溶解度

通过上面的实验,我们知道,固体溶质在溶剂中的溶解是有限度的。比如,在室温下,硝酸钾和氯化钠在20 mL水中的溶解能力相差不多。但随着温度的升高,硝酸钾的溶解能力明显增加,而氯化钠的溶解能力变化不大。由此可知,不同溶质的溶解能力随温度变化情况是有差异的。

溶解度:在一定温度下,某固态物质在100 g溶剂(一般是水)里达到饱和状态时所溶解的质量,就是这种溶质在该溶剂中的溶解度。如果不指明溶剂,就是指这种溶质在水中的溶解度。

需要说明以下几个问题:

测定固体物质的溶解度,必须测定100 g溶剂(一般是水)中所能溶解的溶质质量,如果实验所用的溶剂质量不是100 g,也必须折算成100 g溶剂中所能溶解的溶质质量。如某物质在10 g水中最多溶解2 g,则其溶解度不是2 g,而是20 g;同理,若该物质在50 g水中最多溶解 10 g,溶解度仍为20 g。因此,物质的溶解度与溶剂的量无关

测定物质的溶解度时,必须使溶液达到饱和状态。

溶解度是100 g溶剂中所能溶解的溶质质量,因此,溶解度有单位,其单位为“克”。(有些资料也将其单位克/100 克。)

还需要强调的是,测定固体物质的溶解度,还需要规定“一定的温度”。因为固体溶质在溶剂中达到饱和状态时,随温度的变化而变化,不确定温度,其溶解度便没有实际意义。

三、溶解度曲线

根据实验可以测定不同温度下的溶质的溶解度,以下是用实验的方法测定的四种固体溶质的溶解度:

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

g

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

37.8

38.4

39.0

39.8

KCl

27.6

31.0

34.0

37.0

40.0

42.6

45.5

48.3

51.1

54.0

56.7

NH4NO3

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.2

60.2

65.6

71.3

77.3

KNO3

13.3

20.9

31.6

45.8

63.9

85.5

110

138

169

202

246

 

从上表中可以得知,固体物质的溶解度随温度升高而增大。因此,我们可以用横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度,绘制出溶质的溶解度曲线。下图是几种物质的溶解度曲线。

 

 
【原创】我的第二课堂·课题9.2  溶解的形成 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂       【原创】我的第二课堂·课题9.2  溶解的形成 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂
                    几种固体物质的溶解度曲线          熟石灰的溶解度曲线
 

【溶解度曲线信息】

1.可根据溶解度曲线查找对应温度下溶质的溶解度,如20℃时,硝酸钾的溶解度为32 g(图中查阅的溶解度是比较粗略的);

2.可得知溶质的溶解度随温度变化情况,自左向右,若上升较快,则溶解度随温度升高溶解度明显增加;如硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵等。若上升不明显,则溶解度受温度影响小,如氯化钠、氯化钾等。若随温度曲线下降,则溶解度随温度升高而减小,如氢氧化钙等。

3.大多数固体溶质的溶解度随温度升高而增大,少数受温度影响小,极少数固体溶质的溶解度随温度升高而减小。

4.溶解度曲线交叉点,表示在对应温度下,两种固体溶质的溶解度相等。如氯化钠和硝酸钾的交叉点,表示在约23℃时氯化钠和硝酸钾的溶解度相等,约为33 g

四、结晶

通过实验可以得知,降低热饱和溶液,可以使溶质从溶液中析出,这一过程叫做结晶

溶质从溶液中结晶可以通过蒸发溶剂(水)或降低温度的措施达到。所有溶质都可以通过蒸发溶剂的方法获得晶体;对于溶解度受温度影响很大的物质,如硝酸钾溶液,通过降低热饱和溶液的方法可以使溶质大多从溶液中析出。

如果受温度影响大的物质(如硝酸钾)中含有受温度影响小的物质(如氯化钠),可以将混合物在较高温度下溶解,得到硝酸钾的饱和溶液,再降低温度。由于硝酸钾受温度影响大,降温后有大量晶体析出,而氯化钠受温度影响小,降温后几乎没有晶体析出。故可以通过这种方式提纯硝酸钾。

反之,若受温度影响小的物质(如氯化钠)中含有受温度影响大的物质(如硝酸钾),可将混合物在低温下溶解,再加热蒸发溶液。由于溶剂减少,溶解在水中的氯化钠以晶体形式析出,但由于蒸发时温度升高,硝酸钾的溶解度增大,没有晶体析出。所得晶体中含氯化钠的质量占主要成分,可通过这种方法提纯氯化钠。

人们就是利用这种方法从海水中提取食盐的,并得到含有大量化工原料的母液(叫做苦卤)。

海水晒盐是先将水引入贮水池,通过风吹日晒,水分蒸发,溶液浓度逐渐增加,由不饱和溶液逐渐变成饱和溶液,然后有晶体析出。析出的晶体中,氯化钠的含量较高,同时还含有少量泥沙等杂质,由此得到的盐是粗盐。同时得到苦卤,其中含有多种化工原料。

五、气体溶解度

气体的溶解度是指在压强为101 kPa和一定温度时,气体溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体体积。

气体的溶解度是所溶气体体积与水的体积比,因此,气体溶解度只是一个比值,没有单位。如0℃时,1体积水中最多溶解氮气0.024体积,则在0℃时氮气的溶解度为0.02420℃时,1体积水中最多溶解氧气0.031体积,则在20℃时,氧气的溶解度为0.031

日常生活中,我们烧开水时会发现,水未开之前,锅底有气泡放出。这一切说明气体的溶解度随温度升高而减小;

【延伸】有人为了养鱼的卫生,有人使用凉开水养鱼,却发现鱼死了。这就是因为水烧开后,水中溶解的氧气由于温度升高而减小,水中几乎不再含有氧气,这种水是不能养鱼的。

当我们打开汽水、可乐瓶后,会发现有气泡冒出。说明气体的溶解度随结绳减小而减小。汽水、可乐瓶中的压强大,打开瓶盖后,压强减小,水中溶解的气体量减少,大量的气体会因压强变小而挥发出来。汽水、可乐喝下后,人会打嗝,也是因为喝下汽水或可乐后,在胃里受热升温,溶解度变小,从食道中挥发出来,这就是打嗝。

 

 

【原创】我的第二课堂·课题9.2  溶解的形成 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

 

 

习题参考答案

1.蒸发水或降温溶液温度可使接近饱和的硝酸钾溶液变为饱和溶液。

260  110  100

3.温度影响溶质达到饱和状态,因此,不指明温度,所测的溶解度就没有实际意义。

4.大多数固体溶质的溶解度随温度升高而增大;少数固体物质的溶解度受温度变化的影响很小;极少数固体溶质的溶解度随温度升高而减小。

5.汗水中含有氯化钠,所以带咸味;汗水浸湿的衣服晾干后,水分蒸发,氯化钠晶体析出,故出现白色的班迹(其实是氯化钠的细小晶体)。

6.方法很多:⑴ 取少量两种液体加热蒸发,有晶体析出的是氯化钾溶液,无晶体析出的是蒸馏水;⑵ 取相同体积的两种液体,分别慢慢加入氯化钾晶体,搅拌,待溶解后再加入氯化钾晶体,直到不再溶解时为止,溶解的氯化钾晶体量多的是蒸馏水,量少的是氯化钾溶液;⑶ 取两种液体做导电实验,能导电的是氯化钾溶液,不能导电的是蒸馏水;⑷ 取两种相同体积的液体,分别放入冰箱里降温,先结冰的是蒸馏水,后结冰的是氯化钾溶液……(你还可以找出其它方法)。

7.加热冷水时,由于温度升高,水中溶解的气体的溶解度变小,因此有气泡从液体中挥发出来;夏天,天气闷热,气压小,水中溶解的气体的溶解度变小,水中溶解的氧气量较平常时少,鱼只好浮到水面补充氧气。

8.密封放置于阴凉干燥处。

9.(因为每个人的视角不同,观察到的数值可能有一些少量的差异)

温度/

15

50

75

100

g

硝酸钠

85

113

143

168

氯化钾

31

41

48

47

熟石灰

0.17

0.13

0.10

0.075

10.⑴ ab两种物质的溶解度都随温度升高而升高;⑵ a物质的溶解度受温度影响比b大;⑶ t℃时,ab的溶解度相等,约为17 g;⑷ 当温度低于t℃时,a的溶解度小于b的溶解度;⑸ 当温度高于t℃时,a的溶解度大于b的溶解度。……

 

 

 

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