1.3.2. Растворимость (s) и коэффициент растворимости (s)

Растворимость (s) показывает, сколько грамм вещества максимально можно растворить в 100 г растворителя. Коэффициент растворимости (S) показывает, сколько грамм вещества можно растворить в 1 л растворителя:

S = [г/л]

Для водных растворов V(растворителя) = m(Н₂О) в кг:

Для двухкомпонентного раствора (одно растворенное вещество + вода) (вещества в насыщенном растворе) = S / (1000 + S)

Пример 38. Коэффициент растворимости хлорида аммония в воде при 15^оС равен 350 г/л. Определите массовую долю и молярную концентрацию хлорида аммония в насыщенном растворе, если его плотность равна 1,08 г/мл.

Решение:

1. (NH₄Cl) = S / (1000 + S) = 350 / (1000 + 350) = 350 / 1350 = 0,259 (25,9%)

   2. Пусть масса растворенного вещества 350 г, тогда:

m(раствора) = m(растворенного вещества) + m(растворителя) = 350 + 1000 = 1350 г.

V(раствора) = m(раствора) / (раствора) = 1350 / 1,08 = 1250 мл = 1,25 л.

n(NH₄Cl) = m(NH₄Cl) / M(NH₄Cl) = 350 / 53,5 = 6,54 моль.

c(NH₄Cl) = n(NH₄Cl) / V(раствора) = 6,54 / 1,25 = 5,23 моль/л

Ответ: (NH₄Cl) = 25,9%; c(NH₄Cl) = 5,23 моль/л.

Пример 39. Определите коэффициент растворимости медного купороса, если известно, что массовая доля сульфата меди в насыщенном растворе при данной температуре равна 17,2%.

Решение:

1. Пусть имеется 100 г насыщенного раствора. Определяем массу сульфата меди в этом растворе:

m(CuSO₄) = m(раствора) ∙ (CuSO₄) = 100 ∙ 0,172 = 17,2 г.

2. Определяем массу медного купороса, соответствующую 17,2 г сульфата меди:

m(CuSO₄.5Н₂О) = [m(CuSO₄) / М(CuSO₄­)] ∙ М(CuSO₄∙5Н₂О) = (17,2 / 160) ∙ 250 = 26,9 г.

3. Определяем объем воды, который надо добавить к 26,9 г медного купороса, чтобы получить 100 г насыщенного раствора:

m(Н₂О) = m(раствора) – m(CuSO₄∙5Н₂О) = 100 – 26,9 = 73,1 г. V(Н₂О) = 73,1 мл = 0,0731 л.

4. Рассчитываем коэффициент растворимости:

S = m(CuSO₄∙5Н₂О) / V(Н₂О) = 26,9 / 0,0731 = 368 г/л.

Ответ: S(CuSO₄∙5Н₂О) = 368 г/л.

Пример 40. Определите массу осадка хлората калия(KClO₃),выпавшего из раствора, полученного смешиванием 100 г раствора хлората натрия (массовая доля соли 31,95%) и 100 г раствора хлорида калия (массовая доля соли 22,35%),если известно, что коэффициент растворимости хлората калия в данных условиях равен 73 г на литр воды.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:

NaClO₃ + KCl  KClO₃ + NaCl

2. Определим массы и количества веществ в исходных растворах:

m(NaClO₃) = 100 ∙ 0,3195 = 31,95 г. n(NaClO₃) = 31,95 / 106,5 = 0,3 моль.

m(КCl) = 100 ∙ 0,2235 = 22,35 г. n(КCl) = 22,35 / 74,5 = 0,3 моль.

3. Определяем массу воды в исходных и конечном растворах:

m(Н₂О в растворе NaClO₃) = 100 – 31,95 = 68,05 г.

m(Н₂О в растворе KCl) = 100 – 22,35 = 77,65 г.

m(Н₂О в конечном растворе) = 68,05 + 77,65 = 145,7 г

4. Определяем, какая масса KClO₃ останется в конечном растворе, составляя следующую пропорцию:

73 г KClO₃ растворяется в 1000 г Н₂О

х — в 145,7 х = 145,7 ∙ 73 / 1000 = 10,64 г.

5. Рассчитываем массу осадка:

Всего согласно уравнению реакции может образоваться 0,3 моль KClO₃, что соответствует массе = 0,3 ∙ 122,5 = 36,75 г.

m(осадка) = 36,75 – 10,64 = 26,11 г.

Ответ: m(осадка) = 26,11 г.

Пример 41. Растворимость соли при 60^оС — 40 г в 100 г воды, а при 20^оС — 12 г в 100 г воды. Определите массу соли, выпадающей при охлаждении 300 г раствора, насыщенного при 60^оС, до 20^оС.

Решение:

1. Определяем массу воды в 300 г раствора, насыщенного при 60 ^оС, составляя пропорцию:

100 г Н₂О содержится в 100 + 40 = 140 г раствора

x — 300 х = 100 ∙ 300 / 140 = 214,3 г.

2. Определяем массу раствора, насыщенного при 20 ^оС, и содержащего 214,3 г воды:

100 г Н₂О содержится в 100 + 12 = 112 г раствора

214,3 — у у = 214,3 ∙ 112 / 100 = 240 г.

3. Определяем массу осадка:

m(осадка) = m(раствора, насыщенного при 60 ^оС) – m(раствора, насыщенного при 20 ^оС) = 300 – 240 = 60 г

Ответ: m(осадка) = 60 г.

Задачи для самостоятельного решения

71. Насыщенный раствор гидрокарбоната натрия имеет молярную концентрацию соли 1,12 моль/л и плотность 1,07 г/мл. Определите коэффициент растворимости гидрокарбоната натрия в этих условиях и его массовую долю в насыщенном растворе.

72. Определите, сколько медного купороса выпало при охлаждении до 0^оС 34 мл раствора с массовой долей сульфата меди 30% и плотностью 1,3 г/мл, если известно, что коэффициент растворимости медного купороса при 0^оС равен 150 г/л. Какова массовая доля сульфата меди в оставшемся растворе?

73. Определите массу и состав осадка, выпавшего после смешивания 120г раствора хлорида бария с массовой долей соли 26% и 150 г раствора нитрата натрия с массовой долей соли 50 %, если известно, что в данных условиях коэффициенты растворимости хлорида натрия и нитрата бария равны 330 и 90,45 г/л(Н₂О) соответственно.

74. Какой объем раствора с массовой долей сульфата железа (II) 10% и плотностью 1,1 г/мл надо взять для растворения 55,6 г железного купороса (FeSO₄∙7H₂O) , чтобы получить насыщенный при 20^оС раствор сульфата железа(II). Коэффициент растворимости железного купороса при этой температуре равен 266 г/л.

75. Растворимость моногидрата карбоната натрия при 50 ^оС составляет 47 г на 100 г воды, а кристаллической соды (декагидрата карбоната натрия) при 0 ^оС 6,7 г на 100 г воды. Рассчитайте массу кристаллической соды, которая выделится из 1 л раствора карбоната натрия с плотностью 1,2 г/мл, насыщенного при 50 ⁰С, после его охлаждения до 0 ^оС.