【中学理科】溶解度と再結晶 飽和水溶液を冷やすと

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中学1年理科。今日のテーマは「溶解度と再結晶」です。ここも計算問題がよく出題されます。今日は基礎的な内容を学習していきましょう。

溶解度とは?

溶解度とは、水100gに溶ける物質の質量のことです。物質の種類によっても変わりますし、水の温度によっても変化します。「水100gに溶ける」というところもポイントですのでしっかり覚えておきましょう。

溶解度のポイント!❶水100gに溶ける物質の最大の量
❷物質の種類によって溶解度は変わる
❸温度が変化すると溶解度も変化する
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物質による溶解度の違い

溶解度

上のグラフは、水の温度が変化したときに物質が水に溶ける量がどのように変化するのかを表したグラフで、溶解度曲線といいます。

溶解度は物質の種類によって大きく異なります。ミョウバンや硝酸カリウムなどは、温度が変化すると溶解度も大きく変わりますが、食塩は温度が変化しても溶解度があまり変化しません

再結晶とは?

再結晶とは、物質を高温の水に溶かし、水の温度を下げることで再び結晶として取り出す操作のことです。

ミョウバンのように、水の温度によって溶解度が大きく変化するような物質は再結晶によって物質をとり出すことができます。

再結晶

〔例題〕ミョウバンを60℃の水100gに溶けるだけ溶かし、20℃まで冷却すると何gのミョウバンの結晶が得られるか?

  • 60℃の水100gにミョウバンは57g溶ける。
  • 20℃の水100gにはミョウバンは12gしか溶けない。
  • 57g-12g=45g
  • 再結晶で出てくるミョウバンの量は45gである!
記述で書けるようになろう!Q:再結晶とはどのような操作か?
A:物質を高温の水に溶かし、温度を下げて再び結晶として取り出す操作のこと。

食塩水から結晶を取り出す方法

食塩水は、温度が変化しても溶解度があまり変化しませんしたがって、水溶液の温度を下げて再結晶をしようとしても結晶が出てきません。

では、どうやって結晶を取り出せばいいのかというと、加熱して水分をすべて蒸発させるしかありません。ここは、よく定期テストや入試でも出題されます。

記述で書けるようになろう!Q:食塩水は再結晶に向いていない理由を答えよ!
A:水溶液の温度が変化しても、溶解度があまり変化しないから。
Q:食塩水から結晶を取り出すにはどのような方法があるか?
A:加熱して水分をすべて蒸発させる。

溶解度・再結晶の計算問題

入試や定期テストによく出る計算問題を並べています。

次の溶解度のグラフを参考に各問いに答えなさい。2~3gの誤差はOKとします。

溶解度のグラフ

  1. 60℃の水200gにミョウバンは何g溶けるか。
  2. 40℃の水50gに食塩は何g溶けるか。
  3. 40℃の水100gにミョウバンを溶けるだけ溶かしたときの水溶液の濃度は何%か。
  4. 80℃の水100gにミョウバンを120g溶かし、水溶液の温度を60℃まで下げると何gの結晶が得られるか。
  5. 80℃の水200gにミョウバンを100g溶かし、水溶液の温度を20℃まで下げると何gの結晶が得られるか。

溶解度・再結晶の計算問題 解答

  1. 114g
    60℃の水100gにミョウバンは57g溶けるので、2倍の200gの水には、57×2=114g溶ける。
  2. 18g
    40℃の水100gに食塩は36g溶けるので、100gの半分の50gの水には、36÷2=18g溶ける。
  3. 20%
    40℃の水100gにミョウバンは25g溶ける。このときの水溶液の質量は、100g+25g=125gとなる。したがって濃度は25÷125×100=20%となる。
  4. 63g
    60℃の水100gにミョウバンは57g溶けるので、120g-57g=63gの結晶が出てくる。
  5. 78g
    20℃の水100gにミョウバンは11g溶けるので、水200gには22g溶ける。したがって出てくる結晶の量は100g-22g=78gとなる。

溶解度の入試レベル問題に挑戦

溶解度のポイントはつかめたでしょうか。次は溶解度の入試レベル問題に挑戦しましょう。入試や定期テストでは、溶媒の量が100gではない問題も出題されます。このタイプの問題は演習しておかないとなかなか解けませんので、下のリンク先の問題もしっかりと練習しましょう。

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