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1、1 关于溶解度的计算过滤和结晶 一. 本周教学内容： 关于溶解度的计算、过滤和结晶 二. 重点、难点： 1. 通过一些基础练习，加深对溶解度概念的理解。 2. 掌握有关溶解度的基本计算方法。 3. 理解用结晶法分离几种可溶性固态物质的混合物的原理。 三. 知识要点： 1. 关于溶解度的计算的类型 （1）已知一定温度下，饱和溶液中溶质的质量和溶剂的质量。求该温度下的溶解度。 例如： 把 50 克 20时的硝酸钾饱和溶液蒸干，得到12 克硝酸钾。求20时硝酸钾的溶解度。 解析： 溶液的质量为溶质质量和溶剂质量之和，因此 50 克硝酸钾饱和溶液中含水的质量是：50 克 12 克 38 克 设： 20
2、时 100 克水里溶解硝酸钾达到饱和状态时所溶解的质量为x 溶质溶剂溶液 12g 38g 50g x 100g gx)100( g g x g 100 3812 解得 x=31.6g. 答： 20时硝酸钾的溶解度为31.6 克 把 20时 53.6 克氯化钾饱和溶液蒸干，得到13.6 克氯化钾。求20时，氯化钾的溶解度? 设： 20时氯化钾的溶解度为x 溶质溶剂溶液 13.6g 40g 53.6g x 100g gx)100( g g x g 100 406.13 解得 x=34g. 答： 20时氯化钾的溶解度为34 克 20时，把 4 克氯化钠固体放人11 克水中，恰好形成饱和溶液。求20时
3、，氯化钠的溶解度? 设： 20时氯化钠的溶解度为x 溶质溶剂溶液 4g 11g 15g x 100g gx)100( g g x g 100 114 解得 x=36.4g. 答： 20时氯化钠的溶解度为36.4 克 （2）已知某温度时物质的溶解度，求此温度下饱和溶液中的溶质或溶剂的质量。 例如：把100 克 20时硝酸钾的饱和溶液蒸干，得到24 克硝酸钾。则： 若配制 350 克 20的硝酸钾的饱和溶液，需硝酸钾和水各多少克? 若将 78 克硝酸钾配成20时的饱和溶液，需水多少克? 2 解析： 设配制 350 克 20的硝酸钾的饱和溶液，需硝酸钾和水的质量分别为x 和 y。将 78 克硝酸钾
4、配成 20时的饱和溶液，需水质量为z 溶质溶剂溶液 24g g76)24100( 100g x y 350g 78g z gz)78( g g y g x g 350 1007624 解得 x=84g，y=266g 。 z gg76 78 24 解得再 z=247g。 总之，关于溶解度计算的关键就是将一定温度下溶液中溶质、溶剂、溶液的质量关系一一对应，列 出正确的比例式求算。 2. 过滤：把不溶于液体的固体物质跟液体分离的一种方法。 原理：固体颗粒大，不能通过滤纸，而滤液可以通过滤纸。 仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒、带铁圈的铁架台、滤纸。 操作要点：一贴、二低、三靠。 3. 结晶：晶体从溶液中析出
5、的过程。 晶体：具有规则几何外形的固体。 母液：过滤出晶体以后的滤液。 4. 结晶的两种方法： （1）蒸发溶剂法：适用于缓升型物质（溶解度受温度的影响很小）的提纯。 （2）冷却热饱和溶液法：适用于陡升型物质（溶解度受温度的影响很大）的提纯 下图中分别是硝酸钾、氯化钠的溶解度曲线，由图可看出：对于t1时硝酸钾、氯化钠的饱和溶液，当由 t1降到t2时，硝酸钾可析出（nm）克，而氯化钠析出的量远小于（nm）克。因此，对于硝酸 钾和氯化钠 (含少量 )的混合物， 采用冷却热饱和溶液法就可使硝酸钾析出，而大量的氯化钠依然留在溶液 中，从而达到分离的目的。 在实际工业生产中，一般先将制得的不饱和溶液高温蒸
6、发一部分溶剂后，使它变为高温时的饱和溶 液，然后冷却使物质分离。还可使用重结晶的方法进行分离，即把过滤出的晶体再溶解，再一次结晶然 后过滤，可反复操作提高晶体的纯度。 主要仪器：蒸发结晶：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、带铁圈的铁架台； 冷却结晶：烧杯、过滤所需仪器。 冷却结晶的主要步骤：溶解制成热饱和溶液降温析晶过滤洗涤烘干 过滤结晶 适用范围 除去液体中固体杂质，或使纯净结晶与母 液分离。 分离几种可溶性固体的混合物 依据原理 固体颗粒大，不能通过滤纸或过滤层，而 滤液可以通过滤纸或过滤层。 利用固体物质溶解性 不同，以及溶解 度受 温度变化影响不同， 使一种物质先结 晶而 达到分离目的。 主要操
7、作制过滤器、过滤蒸发结晶、降温结晶 举例粗盐提纯分离 NaCl 和 KNO3形成的混合物 3 【典型例题】 例 1 已知氯化铵在30时的溶解度为45.8 克。30时将 68.7 克氯化铵配制成400 克的溶液， 通过计算： （1）溶液是否饱和? （2）若不饱和，为了使其饱和，可用下面的方法： 蒸发溶剂法：需蒸发多少克水才能成为饱和溶液? 加溶质法：需再加入多少克氯化铵，溶液才能成为饱和溶液? 解析： （1） 30时将 68.7 克氯化铵配成饱和溶液，需水质量为x。 30时，溶质溶剂溶液 45.8g 100g 145.8g 68.7g x gx)7.68( x g g g100 7.68 8.4
8、5 解得 x=150g ，此时饱和溶液的质量68.7g+150g=218.7g乙D. 无法判断 解析： 20时食盐的溶解度是个定值，甲、乙两份饱和溶液的质量虽然不相等，但每15g 水中溶有 4 的食盐是相等的。若各蒸发掉15g 水，原来溶解在这15g 水中的食盐就析出，析出的晶体质量相等，而 与原饱和溶液的质量无关。 答案： A。 例 4 现有 500g20的 A 物质溶液，若保持温度不变，蒸发掉20g 水后，有 5gA 析出，若再蒸发掉20g 水后，又有7gA 析出，则在20时 A 物质的溶解度是_。 解析：20时 500g A 溶液 gg520水，析晶蒸发 （500 25） g A 溶液（
9、饱和） gg720水，析晶蒸发 （5002527）g A 溶液（饱和） 20时 A 饱和溶液中：溶质溶剂 S 100g 7 20g S=35g 答案： 35g 。 例 5 t, 将一定量 A（不含结晶水）的不饱和溶液分成三等份，分别加热蒸发水，然后冷却至t，已 知三份溶液分别蒸发水10g、20g、30g，析出 A 依次为 ag、bg、cg，则 a、b、c 三者之间的关系是（） A. c=a+b B. c=2b a C. c=2a+b D. c=2ab 解析： 若原溶液为饱和溶液，则 a=b=c，由于原溶液为不饱和溶液，因此在确定三者关系时应作如下 理解： t时不饱和溶液 agAg水，析出蒸发
10、10 饱和溶液1 gAabg)(10水，析出蒸发 饱和溶液2 gAabg)(10水，析出蒸发 饱和溶液3 由以上过程可知：ababac2)(2 答案： B。 例 6 20 时，将一定质量的NH4NO3完全溶解于100g 水中，将所得溶液分成两等份，其中一份蒸发18.75g 水，可使溶液饱和，另一份加入36g NH4NO3也达饱和，求（1）20时，NH4NO3的溶解度。（ 2）原溶 液中 NH4NO3的质量。 解析： 依题意，可知将36g NH4NO3溶解于 18.75g 水中恰好饱和，则溶解度可求。 设 20时 NH4NO3的溶解度为S。原溶液中NH4NO3的质量为x。 20时 NH4NO3饱
11、和溶液中溶质溶剂 S 100g 36g 18.75g x+36g 50g x 50g18.75g 可解得 S192g，x=60g 例 7 t时，向硫酸铜的饱和溶液中加入ag 无水硫酸铜，析出bg 硫酸铜晶体，则（b a）g 是（） A. 饱和溶液失去溶剂的质量B. 减少的饱和溶液的质量 C. 析出无水物的质量D. 饱和溶液失去溶质的质量 解析： 无水硫酸铜遇水后会与水反应，生成五水硫酸铜，导致溶液中水减少，因此部分硫酸铜又会 结晶。但由于温度不变，剩余溶液还是t时硫酸铜的饱和溶液，只是溶质、溶剂的量减少了。 答案： B 。 例 7 已知硝酸钾在不同温度下的溶解度入下表： 温度 /10 20 60 溶解度 /g 21 31.6 110 5 现有 20时硝酸钾饱和溶液100g，若将其升温至60，还需加入多少克硝酸钾才能饱和？若降温至 10，可得饱和溶液多少克？ 解析： 20时 100g 硝酸钾饱和溶液中，m（KNO3）= g g g g24 6.131 6.31 100 ， m（H2O）=100g24g=76g。 设 60为达饱和还需加入硝酸钾质量为x, 降温至 10，可得饱和溶液质量为y。 g xg g g 76 24 100 110 ，解得 x=59.6g ； y g g g76 121 100 ，解得 x=91.96g 答案： 略 。