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水溶液の性質

物質の性質と密度、気体の発生と集め方、水溶液と溶解度、状態変化と融点・沸点を、粒子のモデルと実験で調べる。

このLessonでできるようになること

  • 水溶液を溶質・溶媒と粒子のモデルで説明できる
  • 質量パーセント濃度を求められる
  • 溶解度を使って、再結晶で出てくる結晶の量を求められる

前に習ったこと

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

水溶液

物質が水にとけた液を水溶液、とけている物質を溶質、とかしている液体を溶媒といいます。

  • 水溶液はすき通っていて(色がついていてもよい)、濃さはどこも同じ。時間がたっても溶質は下にたまらない。
  • 溶質の粒子は、水の中に一様に広がっている。とけても溶質の質量はなくならない。
\[\text{質量パーセント濃度(\%)} = \frac{\text{溶質の質量(g)}}{\text{溶質の質量(g)}+\text{溶媒の質量(g)}} \times 100\]

溶解度と再結晶

水 100 g にとける物質の最大の質量を溶解度といい、溶解度までとけた水溶液を飽和水溶液といいます。

溶解度曲線 水100 gにとける最大の質量。硝酸カリウム(実線)は温度が高いほど大きく変わり、塩化ナトリウム(点線)はほとんど変わらない。60 ℃で硝酸カリウム60 gをとかした水溶液を20 ℃まで冷やすと、溶解度31.6 gをこえた分が結晶になる。 20 40 60 80 30 60 90 120 150 180 0 温度(℃) 水100 gにとける質量(g) 硝酸カリウム 塩化ナトリウム 結晶 28.4 g
硝酸カリウムは温度による溶解度の変化が大きく、塩化ナトリウムは小さい

一度とかした物質を、再び結晶としてとり出すことを再結晶といいます。

  • 温度で溶解度が大きく変わる物質(硝酸カリウム)→ 冷やす
  • 溶解度がほとんど変わらない物質(塩化ナトリウム)→ 水を蒸発させる

出てくる結晶の量 = とかした質量 − 冷やしたあとの温度での溶解度(水 100 g のとき)

固体と液体を分けるにはろ過を使います。

動かして確かめる

変える条件を一つ決め、結果を予想してから操作しよう。

溶解度曲線 水100 gにとける最大の質量。硝酸カリウム(実線)は温度が高いほど大きく変わり、塩化ナトリウム(点線)はほとんど変わらない。60 ℃で硝酸カリウム60 gをとかした水溶液を20 ℃まで冷やすと、溶解度31.6 gをこえた分が結晶になる。 20 40 60 80 30 60 90 120 150 180 0 温度(℃) 水100 gにとける質量(g) 硝酸カリウム 塩化ナトリウム 結晶 28.4 g
物質・とかす質量・温度を変えると、とけ残りや結晶の量を計算する。溶解度は水100 gあたりの代表値。

例題

再結晶で出てくる量を求めよう

60 ℃の水 100 g に硝酸カリウム 60 g をとかし、20 ℃まで冷やした。20 ℃の溶解度は 31.6 g。結晶は何 g 出るか。

解き方

20 ℃では 31.6 g までしかとけないので、60 − 31.6 = 28.4 g が結晶になる。

自分でやってみる

問題を読み込んでいます…

間違えやすいポイント

「濃度の分母に水の質量だけを使う」

分母は水溶液全体(溶質+溶媒)の質量。

「色のついた液は水溶液ではない」

すき通っていれば、色がついていても水溶液(硫酸銅水溶液など)。

まとめ

確かめること できること
1 水溶液を溶質・溶媒と粒子のモデルで説明できる
2 質量パーセント濃度を求められる
3 溶解度を使って、再結晶で出てくる結晶の量を求められる

理解度チェック

問題を読み込んでいます…

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