物質を水に溶かすとき、水に溶ける物質の質量と水の温度との関係を調べるため、4種類の物質A～Dを用意し、次の実験１、２を行った。また、図は、物質A～Dについて、100gの水に溶ける物質の限度の質量と水の温度との関係を表したものである。
実験１
① 物質A～Dをそれぞれ同じ質量ずつとり、50℃の水100gが入った4つのビーカーに別々に入れてよくかき混ぜたところ、どれもすべて溶けた。
② ①の4つのビーカーの水溶液を10℃まで冷やしたところ、1つのビーカーでは結晶が現れたが、残りの3つのビーカーでは変化が見られなかった。
実験２
① 60℃の水100gが入った4つのビーカーを用意し、これらに物質A～Dを別々に溶かしてそれぞれの物質の飽和水溶液を作った。
② ①の4つのビーカーの水溶液を30℃まで冷やし、それぞれの水溶液から得られた結晶の質量を調べた。
次のア～エのうち、実験１でビーカーに入れた物質の質量として最も適当なものを一つ選び、その符号を答えよ。
ア) 5g イ) 15g ウ) 25g エ) 35g
実験２の①で、物質Cの水溶液の質量パーセント濃度を、図から読み取った値をもとに計算し、小数第1位を四捨五入して求めよ。
実験２の②ようにして結晶を取り出す操作のことを何というか。
実験２の②で、4つのビーカーから得られた物質A〜Dの結晶の質量はどのようになるか。質量の大きい順にA～Dの符号を左から並べよ。
物質が水にとける様子について調べるために、実験１,2を行った。
実験１
100gの水を入れた2つのビーカーに、それぞれ硝酸カリウムと塩化ナトリウムをとかして飽和水溶液をつくった。このとき、水の温度と100gの水にとける物質の質量との関係を調べた。表はその結果を示したものである。
表 100gの水にとける物質の質量
温度(℃)01020304050硝酸カリウム(g)132232466485塩化ナトリウム(g)353536363637
実験２
40℃の水100gを入れた2つのビーカーに、それぞれ硝酸カリウムと塩化ナトリウムを30gずつ入れて完全にとかし、水溶液をつくった。その後、2つの水溶液をそれぞれ10℃までゆっくり冷却すると、一方の水溶液からは結晶が出てきた。
実験１において、20℃の水で塩化ナトリウムの飽和水溶液をつくったときの質量パーセント濃度を小数第1位を四捨五入して求めよ。
実験２で出てきた結晶は、硝酸カリウム、塩化ナトリウムのどちらか。
実験２で出てきた結晶の質量は何gか。
50℃のときにすべてのビーカーで溶けて、
10℃のときに1つのビーカーで結晶が現れるので
グラフの50℃のところではすべての曲線の下にあり、
10℃のところでは3つの曲線より下で、1つの曲線
より上にある点をみつける。
図に赤点で示したとおり15gである。
グラフから物質Cが60℃で80g溶けるのが読み取れる。
質量パーセント濃度(%)=溶質溶質＋溶媒×100
よって80180×100=44.4・・・・
これを四捨五入する
固体を水にとかし再び結晶として取り出すことを再結晶という。
各物質の60℃と30℃の溶解度をグラフから読み取ると
A60℃で38g, 30℃36g, B60℃で57g, 30℃17g, C60℃で80g, 30℃44g, D60℃で95g以上, 30℃45g,
再結晶する質量を計算するとA38-36=2, B57-17=40, C80-44=36, D95以上-45=50以上
20℃の水に溶ける塩化ナトリウムは36g, 水が100gなので、溶液の質量は136g
よって36136×100=26.4・・・
これを四捨五入する
40℃の溶解度は表より硝酸カリウム64g、塩化ナトリウム36gなので両方とも30g以上溶ける。
10℃の溶解度は硝酸カリウムが22gなので、30gは溶けきれずに結晶が出てくる。
一方塩化ナトリウムは溶解度35gなので結晶は出てこない。
30-22=8