固体の溶解度の結晶水を持つ水和物が沈殿するパターンの解法とは?

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固体の溶解度の問題で厄介なのが、CuSO4・5H2O硫酸銅五水和物のような、結晶水を持つ水和物が析出するパターンですよね。例えば、

例題

80℃の硫酸銅(II)飽和溶液100gを30℃に冷却するとCuSO4・5H2Oが析出した。析出した結晶は何gか。ただしCuSO4・5H2Oの溶解度は80℃で55、30℃で25である。

このような問題ですね。

これの解き方のパターンをこの記事ではまとめておきます。

、、、、

ごめんなさい

特別な解法はありません。この分野でわざわざパターンわけして無理に解法を覚えるのは、脳へのいじめです。

全パターン1つの解法で解けることをこの記事で証明します。

 

実際、3年以上このサイトで受験化学を教えている僕も、一切固体の溶解度の問題の解法パターンを分けたりしていませんし、受験化学歴7年ですが、パターンごとに分けたりしてません。

たった1つの解法でいけます

※この記事は、例題を先にとけば2分ほどで読み終わります。まず例題に取り組んでみて解法を学んでみてください。

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結晶水を持つ水和物もたった1つの解法で解くことができます。

ルーティーン

結論ですが、結晶水の問題とパターンわけをする必要はなく、たった1つの解法で全ての問題を解くことができます。

その解法がこちら。

固体の溶解度解法

ステップ1:変化後の温度と溶解度を確認

ステップ2:最初の溶質(無水物)と水の質量を求める

ステップ3:変化量を求める

ステップ4:変化後の溶液の飽和溶液で関係式を作る

これだけです。ただ1点気をつけることは、普通結晶が析出する問題は、溶質だけが減りますが、水和物のパターンは溶媒も減ります。

そのことだけに注目しておけば、問題なく解くことができます。

 

例題:結晶水を持つ水和物が沈殿する固体の溶解度の問題の解法

例題

80℃の硫酸銅(II)飽和溶液100gを30℃に冷却するとCuSO4・5H2Oが析出した。析出した結晶は何gか。ただしCuSO4・5H2Oの溶解度は80℃で55、30℃で25である。

結晶水がある水和物も全く問題ありません。先ほどの解法、

固体の溶解度解法

ステップ1:変化後の温度と溶解度を確認

ステップ2:最初の溶質(無水物)と水の質量を求める

ステップ3:変化量を求める。

ステップ4:変化後の溶液の飽和溶液で関係式を作る

これを淡々とこなしていくだけです。

では、まずこの問題の状況を図に表していきますね。

硫酸銅五水和物の固体の溶解度の問題

硫酸銅五水和物の沈殿をx[g]とおきます。

x[g]析出するということは、

硫酸銅五水和物の溶質と溶媒の減少りょう

ということになります。

モル質量は、CuSO4・5H2O:250、CuSO4:160、5H2O:90です。

これを踏まえて解法のステップに当てはめていきます

ステップ1:変化後の温度と溶解度を確認

変化後の状態の沈殿

変化後の温度は、30℃ですよね。なので、溶解度は25です。

ちなみに、沈殿が析出するということは、もう水には溶けきれない溶質がありますので、飽和溶液ということになります。

ステップ2:最初の溶質(無水物)と水の質量を求める

80℃の飽和溶液

この80度の飽和溶液には、

最初の溶質は、

溶媒の水は

最初の状態の溶媒の質量

このようになります。

ステップ3:変化量を求める。

硫酸銅五水和物の固体の溶解度の問題

変化させると、x[g]の沈殿が析出します。

この時、溶質、溶媒の変化量を求めます。

硫酸銅五水和物の溶質と溶媒の減少りょう

ステップ4:変化後の溶液の飽和溶液で関係式を作る

固体の溶解度の計算問題2

このようになります。

これを解くと、x=35gとなります。

 

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まとめ

結晶水を持つ水和物も一切関係ありません。

固体の溶解度の問題は全て同じ解法でときます。

もう一度解法をまとめておきますね。

固体の溶解度解法

ステップ1:変化後の温度と溶解度を確認

ステップ2:最初の溶質(無水物)と水の質量を求める

ステップ3:変化量を求める。

ステップ4:変化後の溶液の飽和溶液で関係式を作る

これを淡々と実行するだけです。

実際、全ての問題はこれだけでいけます。この解法についてより詳しく書いているのがこちらの記事ですのでぜひ読んでみてください。

固体の溶解度の計算問題は1つの解法で!場合分け不要や!

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ABOUTこの記事をかいた人

受験化学コーチわたなべ

浪人の夏休みまで死ぬほど勉強したにも関わらず偏差値50を割ることも。そんな状態から効率よく化学を学び化学の偏差値を68まで爆発的に伸ばした。その経験を塾講師としてリアル塾で発揮するも、携われる生徒の数に限界を感じ化学受験テクニック塾を開講。 自己紹介の続きを読む。