有關溶液中溶質析出的計算

山東省博興縣第一中學(256500)

穆玉鵬●

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有關溶液中溶質析出的計算

山東省博興縣第一中學(256500)

穆玉鵬●

有關溶液中溶質析出的計算是中學化學內容的重點，現把其中兩種難點分析如下，僅供大家參考.

一、結晶水合物析出的計算

求析出結晶水合物的質量，常有兩種思維：

(1)過程思維：

按晶體析出分過程計算的一種方法，思維樸素易接受，但計算量大；

(2)終態思維：

摒棄晶體析出過程，直接由最終結果計算的方法，優點是計算量相對較小.

例1 已知某溫度下，無水Na2CO3的溶解度是10.0 g/(100g水).在該溫度下，向足量的飽和Na2CO3(aq)中加入1.06 g無水Na2CO3，攪拌后靜置.試求最終所得晶體的質量.

解析 解答本題有兩種方法，一是過程思維法，二是終態思維法.

方法1(過程思維法)：

先求加入的1.06 g無水Na2CO3形成并析出晶體的質量m1(Na2CO3·10H2O)及溶液中由此減少的水的質量m1(H2O):

Na2CO3～ Na2CO3·10H2O ～ 10H2O

106 g 286 g 180 g

1.06 gm1(Na2CO3·10H2O)m1(H2O)

m1(Na2CO3·10H2O)=2.86 g

m1(H2O)=1.80 g

再求溶解在1.80 g水中Na2CO3的質量m2(Na2CO3)，及這些Na2CO3析出所形成晶體的質量m2(Na2CO3·10H2O)和溶液由此而減少水的質量m2(H2O):

Na2CO3～ Na2CO3·10H2O ～ 10H2O

106 g 286 g 180 g

0.180 gm2(Na2CO3·10H2O)m2(H2O)

m2(Na2CO3·10H2O)=0.486 g

m2(H2O)=0.306 g

Na2CO3～ Na2CO3·10H2O ～ 10H2O

106 g 286 g 180 g

0.0306 gm3(Na2CO3·10H2O)m3(H2O)

m3(Na2CO3·10H2O)=0.0826 g

m3(H2O)=0.0520 g

=0.0140 g

……(生成固體質量以0.170倍遞減)

最后得出所得晶體質量

m(Na2CO3·10H2O)

=2.86 g+0.486 g+0.0826 g+0.0140 g+……

=3.44 g

方法2(終態思維法)：

設最終析出Na2CO3·10H2O的質量為x，則其中含有Na2CO3和水的質量分別為：

答案：3.45 g

點評 二法相比，方法一不及方法二簡捷、準確.方法一之答案較方法二之答案出現一定的誤差，是有效運算和四舍五入的結果.若進行純數字運算，則兩種方法的計算結果應該是完全相同的.

二、多離子鹽溶液的結晶析出的計算

多離子溶液中的任何一種陽離子與任何一種陰離子相結合都可構成為溶液的一種溶質，若忽略同離子效應和鹽效應，當溶液中各離子濃度相等時，不論蒸發還是降溫，溶解度最小的溶質首先析出，且析出鹽的陽離子(或陰離子)與溶液中的其他陰離子(或其他陽離子)不會結晶析出，但與析出鹽晶體中陰、陽離子無關的其他陰、陽離子所形成的溶質有析出的可能.

若溶液中各離子濃度不等，則有析出多種晶體的可能.若sA>sB>sC>sD，則晶體析出的先后順序為：D、C、B，一般不會析出A.

例2 下面是四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100 g H2O)：

NaNO3KNO3NaCl KCl

10℃ 80.5 20.9 35.7 31.0

100℃ 175 246 39.1 56.6

(計算時假定：①鹽類共存時不影響各自的溶解度；②過濾晶體時，溶劑損耗忽略不計)

(1)取23.4 g NaCl和40.4 g KNO3，加70.0 g H2O，加熱溶解.在100℃時蒸發掉 50.0 g H2O，維持該溫度，過濾析出晶體，計算所得晶體的質量(m高溫).

將濾液冷卻至10 ℃，待充分結晶后過濾.計算所得晶體的質量(m低溫).

解析 (1)100℃時s(NaCl)最小，所以析出NaCl晶體，則不析出KCl、NaNO3；KNO3溶液未達飽和，亦不會析出.

m高溫=23.4 g-39.1 g×(70.0 g-50.0 g)÷100 g

=23.4 g-7.82 g

=15.6 g

將溶液冷卻到10℃，析出晶體為KNO3和NaCl，析出KNO3晶體質量為：

40.4 g-20.9 g×(70.0g-50.0 g)÷100 g

=40.4 g-4.18 g

=36.2 g

析出NaCl晶體的質量為：

(39.1 g-35.7 g)×(70.0 g-50.0 g)÷100 g

=0.68 g

則：m低溫=0.68 g+36.2 g=36.9 g

(2)兩種原始溶液中，各種鹽的物質的量都相等.

=n(NaNO3)

=0.400 mol

因而溶解后得到的兩種溶液中四種離子濃度完全相同，根據溶解度數據可知，100℃時蒸發后得到的是NaCl晶體，冷卻后得到的是KNO3晶體，但也含有少量的NaCl.所以第(2)小題不必再計算，便知：

答案：

(1)15.6 g 36.9 g

(2)15.6 g 36.9 g

點評 多離子鹽溶液中晶體的析出屬初中所學內容，但初中所學不能滿足于高考的要求，因此高中階段有必要加深.必須掌握多離子溶液中晶體的析出的過程和溶解度的概念及計算技能.

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1008-0333(2017)13-0083-02