07初高中化学衔接-溶解度的计算

1高一化学初高中知识衔接之七初高中化学衔接——溶解度计算【本讲主要内容】本节课主要是对溶解度的概念和溶解度的计算作一个总结。由于初中教材只要求了解溶解度的概念及只要求掌握一定温度下饱和溶液中溶质质量、溶剂质量、溶解度三者之间的简单换算。而高中要求结合物质的量教学，进行与溶解度有关分析及计算（包括溶解度与溶液浓度的关系，溶解度与沉淀溶解平衡的关系，溶解度与Ksp的关系，溶解度与沉淀的转化，温度改变时溶解、结晶等问题的计算）因此有必要在进入高中时对溶解度的计算及相关知识（如溶液及溶质的质量分数等）作一个巩固、强化。【知识点精析】一、溶液1、溶液（1）溶液的概念：一种或几种物质分散到另一种物质里形成的均一的、稳定的混合物，叫做溶液（2）溶液的基本特征：均一性、稳定性注意：a、溶液不一定无色，如CuSO4为蓝色FeSO4为浅绿色Fe2(SO4)3溶液为棕黄色b、溶质可以是固体、液体或气体；水是最常用的溶剂c、溶液的质量=溶质的质量+溶剂的质量溶液的体积≠溶质的体积+溶剂的体积2、溶质和溶剂的判断3、饱和溶液、不饱和溶液（1）概念：饱和溶液：在一定温度下（溶质为气体时还需在一定压强下），向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时所得到的溶液，叫做这种溶质在这种溶剂里的饱和溶液。不饱和溶液：在一定温度下（溶质为气体时，还需在一定压强下），向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质还能继续溶解时的溶液，叫做这种溶质在这种溶剂里的不饱和溶液（2）判断方法：继续加入该溶质，看能否溶解（3）饱和溶液和不饱和溶液之间的转化注：①Ca(OH)2和气体等除外，它的溶解度随温度升高而降低②最可靠的方法是：加溶质、蒸发溶剂（4）浓、稀溶液与饱和不饱和溶液之间的关系①饱和溶液不一定是浓溶液②不饱和溶液不一定是稀溶液，如饱和的石灰水溶液就是稀溶液③在一定温度时，同一种溶质的饱和溶液要比它的不饱和溶液浓（5）溶解时放热、吸热现象溶解吸热：如NH4NO3溶解溶解放热：如NaOH溶解、浓H2SO4稀释溶解没有明显热效应：如NaCl不饱和溶液饱和溶液降温、蒸发溶剂、加溶质升温、加溶剂2二、溶解度1、固体的溶解度（1）溶解度的定义：在一定温度下，某固体物质在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。溶解度的四要素：①条件：一定温度②标准：100g溶剂③状态：达到饱和④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较小；如NaCl极少数物质溶解度随温度升高而降低。如Ca(OH)2（4）溶解度曲线例：如图，（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CBA（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ACB（8）除去A中的泥沙用过滤法；提纯A（含少量B的混合物），用结晶法2、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体积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）3、掌握有关溶解度的计算（本节课重点突破）4、混合物的分离与提纯（1）过滤法：分离可溶物+难溶物（2）结晶法：分离几种可溶性物质结晶的两种方法①蒸发溶剂，如NaCl（海水晒盐）②降低温度（冷却热的饱和溶液，如KNO3）三、溶质的质量分数1、基本公式：溶质质量分数ω=溶质质量/溶液质量×100%2、在饱和溶液中：80··ABC0t1t2t3NtSP3溶质质量分数ω=×100%【典型例题及解题方法指导】溶解度计算是本讲的重点和难点，要认真思考、积极练习，掌握解题的思路和方法题型一、与溶解度概念有关的计算[例1]已知15℃时碘化钾的溶解度为140g，计算在该温度下250g水中最多能溶解多少克碘化钾？分析：15℃时碘化钾的溶解度为140g，这表明在该温度下100g水最多能溶解140g碘化钾。那么，250g水最多能溶解多少克碘化钾，可通过关系式法列比例求得，亦可用基本公式法求解。解法1：关系式法设15℃时，250g水里最多能溶解x克碘化钾。则有答：15℃时，250g水最多能溶解350g碘化钾。解法2：基本公式法设15℃时，250g水里最多能溶解m质克碘化钾,根据解之，得：m质=350g[例2]把20℃的282g硝酸钾饱和溶液加热，升温到60℃，需要加入多少克硝酸钾才能使溶液重新达到饱和？（已知20℃时硝酸钾的溶解度为31.6g，60℃时为110g）。分析：溶剂量不变，当饱和溶液的温度升高时，由于溶解度的增大，使溶液由饱和变为不饱和。如果要在高温时使溶液重新达到饱和，则需加入一定量的溶质。所加溶质的量可用质量关系式通过比例进行计算，也可用公式法求得。解法1关系式法设：所需加的硝酸钾为x克。关系式：m质+m剂=m液20℃→60℃添加量20℃31.6g100g131.6g110g-31.6g=78.4g282gxS100+S4每有131.6g硝酸钾饱和溶液从20℃升到60℃时，需要加入78.4g硝酸钾才能使溶液在60℃时亦达饱和，那么282g20℃的硝酸钾饱和溶液升温到60℃，应加入多少克硝酸钾才能使溶液重新达到饱和，可通过比例求得。解法2：公式法根据上述的比例式，可导出如下的计算公式。设：应添加硝酸钾晶体为x克。题型二、溶解度与溶质质量分数ω换算[例3]、已知某盐在不同温度下的溶解度如右表。若把质量百分比浓度为22%的该盐溶液由50℃逐渐冷却，则开始析出晶体的温度范围是（）(A)0～10℃(B)10～20℃(C)20～30℃(D)30～40℃分析：本题考查饱和溶液的有关计算，做该题的关键之处在于要理解开始析出晶体时溶液变为饱和，根据此时的质量分数为22%，计算该溶液的溶解度S，以此判断所在的温度范围．解答：设质量百分比浓度为22%的饱和溶液的溶解度为S，则有：S/(100+S)×100%=22%，解得S=28.20g，则该盐溶液由50℃逐渐冷却，则开始析出晶体的温度范围是30～40℃．故选D．[例4]、将某温度下的KNO3溶液200g蒸发掉10g水，恢复到原温度，或向其中加入10gKNO3固体，均使溶液达到饱和。试计算：（1）该温度下KNO3的溶解度。（2）原未饱和溶液中溶质的质量分数。分析：本题主要考查了饱和溶液和溶解度，在计算时要能够对溶液进行处理．5①根据题意可以知道10g固体溶于10g水中即可达到饱和，根据溶解度的概念求得；②根据题意可以知道蒸发掉10gH2O得到190g饱和溶液或或加10gKNO3得到210g饱和溶液，根据溶解度求出溶质，最后求出未饱和溶液中溶质的质量分数．解：（1）由题意可以知道10g固体溶于10g水中即可达到饱和，则S／100g=10g／10g，所以S=100g，答：该温度下KNO3的溶解度为100g；（2）蒸发掉10gH2O得到190g饱和溶液，根据溶解度其溶质为95g，原未饱和溶液中溶质的质量分数为95／200=47.5%，（或加10gKNO3得到210g饱和溶液，其溶质为105g．故原来饱和溶液中溶质为95g，质量分数为95／200=47.5%），答：原未饱和溶液中溶质的质量分数为47.5%．题型三、析晶问题的计算对于析晶的计算，类型主要分为两大类，根据不同的条件又可以进行具体的分类，这类题比较难，对这类的题的计算要理解其含义，掌握其方法，做到灵活运用，举一反三.解题的基本方法是比例式法或守恒法。①温度不变溶剂变不带结晶水析出②溶剂不变温度变③温度变、溶剂变饱和溶液①温度不变溶剂变带结晶水析出②“溶剂不变”温度变③温度变、溶剂变基本类型①通过增加溶质或蒸发溶剂②通过连续多次蒸发不饱和溶液变饱和溶液③两等份不饱和溶液分别蒸发④质量不等的两份分别蒸发[例5]已知30℃时硝酸钾的溶解度为45.8g。在此温度时，某硝酸钾溶液500g中溶有硝酸钾137.4g。如果蒸发掉90g水后，再冷却到30℃，可析出多少克硝酸钾？分析：首先要通过计算得知这硝酸钾溶液是不是饱和溶液？根据硝酸钾在30℃时的溶解度和关系式得：由于137.4g157.1g，可知原溶液是不饱和溶液。蒸发水时，溶液首先应由不饱和变成饱和，在这过程蒸发掉的水，并不能引起硝酸钾结晶析出。当溶液达到饱和后，继续蒸发掉的水才能使硝酸钾晶体析出。如果蒸发掉90g水后，溶液仍不饱和，则不会有硝酸钾晶体析出。解答：设30℃时137.4g硝酸钾配成饱和溶液时需水x克。6原溶液里所含的水为：500g-137.4g=362.6g使溶液由不饱和变为饱和，在这过程所蒸发掉的水为：362.6g-300g=62.6g溶液达到饱和后，继续蒸发的水为：90g-62.6g=27.4g30℃时，溶解在27.4g水里的硝酸钾会全部结晶析出。[例6]将90℃饱和氯化铵溶液680g，蒸发100g水再冷却至40℃，将析出晶体多少克？已知90℃时溶解度为71.3g，40℃时溶解度为45.8g。解法1:按两步计算：（1）求90℃时蒸发100g水将析出多少克晶体。由90℃氯化铰的溶解度可知，100g水最多能溶71.3g氯化铵，所以在90℃蒸发100g水将析出71.3g氯化铵。（2）析出晶体后，余下508.7g饱和溶液，从90℃降温至40℃将析出晶体多少克。设508.7g饱和氯化铵溶液从90℃降温至40℃可析出晶体的质量为x，可根据比例关系解x。508.7g∶x=171.3g∶25.5gx=75.7g蒸发水100g和降温后，共析出晶体75.7g+71.3g=147g。解法2：守恒法，即高温下饱和液中溶质的质量=析晶后饱和溶液中溶质的质量+蒸发水和降温后析出的晶体的质量。分析：可先求出680g饱和氯化铵溶液中含有水和氯化铵的质量。再求出蒸发100g水后，余下的水的质量，并求出在40℃时，余下的水最多能溶解多少克氯化铵。原有的饱和溶液中氯化铵的质量和蒸发水及降温后饱和溶液中所含溶质质量之差为析出的晶体的质量。解答：（1）求90℃时，680g的饱和氯化铵溶液中，溶质和溶剂的质量。设溶剂的质量为x。根据溶解度的数据可知：在90℃时，若以100g水配制饱和氯化铵溶液，则饱和液的质量为171.3g。因此可得以下比例式：171.3g∶100g=680g∶xx=397g（水的质量）氯化铵的质量=680g-397g=283g蒸发100g水后，余下水297g，在40℃时，297g水最多能溶氯化铵的质量为y，则根据40℃时，溶解度的数据列出比例式可求出y。297g∶y=100g∶45.8g，y=136.0g析出晶体的质量应为283.0g-136.0g=147.0g。[例7]80℃时，饱和硫酸铜溶液310g，加热蒸发掉100g水，再冷却至30℃，可析出多少克胆矾？（80℃硫酸铜S=55g，30℃S=25g）7解法1析出晶体后的溶液仍为饱和溶液，所以析晶之后饱和溶液中水和溶质的质量比=100∶S。设80℃310g饱和溶液中含xg水，则310g∶x=（100+55）∶100，x=200g。溶质质量为310g-200g=110g。蒸发100g水后，设析出胆矾的质量为y，则其中含结晶水为9y/25g，无水硫酸铜为16y/25g，析晶后溶液中余下水（200-100-9y/25）g，余下溶质的质量为（110-16y/25）g。30℃时，硫酸铜的溶解度为25g，所以析出晶体后，饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为25∶100。所