
許多物質(zhì)都能溶解在溶劑里形成溶液,溶液在日常生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。許多化學(xué)反應(yīng)也都要在溶液中才能進(jìn)行。那么,各種物質(zhì)在溶解過程中有哪些特性呢?不同物質(zhì)溶解過程有什么不同呢?
我們已經(jīng)知道蔗糖能溶解在水中。你是否想過,在一定量的水中不斷加入蔗糖,蔗糖能否全部溶解?活動1.如圖所示,將1藥匙蔗糖放入盛有20毫升水的燒杯中,進(jìn)行充分?jǐn)嚢?,你觀察到的現(xiàn)象是 ;2.逐漸增加放入水中的蔗糖的數(shù)量,你觀察到的現(xiàn)象是 。
蔗糖溶解一部分之后不再繼續(xù)溶解,燒杯底部有固體蔗糖剩余
從以上的實驗可以發(fā)現(xiàn),一定量的蔗糖能溶解在一定量的水中。當(dāng)放入水中的蔗糖超過一定量后,無論怎么攪拌或搖晃,一部分蔗糖總是不能溶解。這說明在一定條件下,物質(zhì)能夠溶解的數(shù)量是有限的。
溶解性一種物質(zhì)(溶質(zhì))溶解在另一種物質(zhì)(溶劑)里的能力。溶解性是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。一般情況下,在一定溫度下,在一定量的溶劑里溶質(zhì)溶解的量是有限的。
我們知道,溶液是由溶質(zhì)和溶劑組成的,不同的溶質(zhì)在同一種溶劑里的溶解性不同。例如,高錳酸鉀易溶于水,而泥沙就難溶于水。還有哪些因素會影響物質(zhì)的溶解性呢?我們一起來探究。探究物質(zhì)溶解性的影響因素【提出問題】物質(zhì)的溶解性與哪些因素有關(guān)?【猜想與假設(shè)】①不同物質(zhì)在同種溶劑中溶解能力不同; ②同種物質(zhì)在不同溶劑中溶解能力不同; ③相同條件下,物質(zhì)的溶解性與溫度有關(guān)。【實驗藥品】固體藥品選用硫酸銅白色粉末、氫氧化鈣粉末,溶劑選用水、酒精。
實驗1:室溫下,在2只燒杯中都裝有20毫升的水,分別加入10克的硫酸銅和硝酸鉀,并進(jìn)行攪拌,觀察兩種物質(zhì)的溶解情況?!緦嶒灛F(xiàn)象】硫酸銅在水中 ; 氫氧化鈣在水中 ;【實驗結(jié)論】 。
不同物質(zhì)在同種溶劑中的溶解能力不同
實驗2:在室溫下,在2只燒杯中分別裝有20毫升的水和20毫升的酒精,分別加入10克的硫酸銅,并進(jìn)行攪拌,觀察硫酸銅的溶解情況。【實驗現(xiàn)象】硫酸銅在水中 ; 硫酸銅在酒精中 ;【實驗結(jié)論】 。
同種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解能力不同
實驗3:將上述不能完全溶解的硝酸鉀用酒精燈加熱,并用玻璃棒不斷攪拌,觀察現(xiàn)象。【實驗現(xiàn)象】 。【實驗結(jié)論】 。 從以上實驗可以知道:要比較不同物質(zhì)的溶解性,必須在相同的溫度、相同的溶劑并且質(zhì)量也相等的情況下,該溶質(zhì)不能再繼續(xù)溶解時進(jìn)行比較。以上實驗也可以測量物質(zhì)溶解的質(zhì)量,用數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如下表。
相同條件下,物質(zhì)的溶解性與溫度有關(guān)
溫度既能影響物質(zhì)的溶解性又能影響物質(zhì)的溶解速率,而振蕩、攪拌、增加溶劑的量、將固體物質(zhì)研碎只影響物質(zhì)的溶解速率,不影響物質(zhì)的溶解性。
探究同種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性
在相同溫度下測量同種溶質(zhì)在不同種溶劑中溶解的質(zhì)量
溫度控制在20℃,取硫酸銅分別溶解在100克水和100克酒精中,直到不再溶解,分別測量溶解的硫酸銅的質(zhì)量
水中溶解的硫酸銅的質(zhì)量酒精中溶解的硫酸銅質(zhì)量
物質(zhì)的溶解性與溶劑的性質(zhì)有關(guān)
探究不同物質(zhì)在同種溶劑中的溶解性
在相同溫度下測量不同溶質(zhì)在同種溶劑中溶解的質(zhì)量
溫度控制在20℃,取硫酸銅和硝酸鉀分別溶解在100克水中,直到不再溶解,分別測量溶解的硫酸銅和硝酸鉀的質(zhì)量
溶解的硫酸銅的質(zhì)量溶解的硝酸鉀的質(zhì)量
物質(zhì)的溶解性與溶質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)
探究物質(zhì)的溶解性是否與溫度有關(guān)
在不同溫度下測量同種溶質(zhì)在相同溶劑中溶解的質(zhì)量
在燒杯中加入100克水,測量溫度,然后逐漸加入硫酸銅直到不再溶解,測量溶解的硫酸銅的質(zhì)量;然后升高溫度,記下溫度,再繼續(xù)加入硫酸銅直至不再溶解,測量溶解的硫酸銅的質(zhì)量
20℃時100克水中溶解硫酸銅的質(zhì)量70℃時100克水中溶解硫酸銅的質(zhì)量
物質(zhì)的溶解性與溫度有關(guān)
實驗結(jié)論:影響固體物質(zhì)溶解性的因素包括溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)及溫度。思考與討論:打開汽水瓶蓋時我們會看到有氣泡冒出,而且夏天比冬天現(xiàn)象明顯。燒水時水中有氣泡冒出,夏天正午河水中的魚兒紛紛冒出水面,這些事例說明了什么?
氣體的溶解能力和溫度、氣壓有關(guān)。
物質(zhì)溶解時的吸熱放熱現(xiàn)象
生活中我們會接觸到很多物質(zhì)的溶解,如食鹽的溶解、蔗糖的溶解……,除了溶解性的不同,你是否留意物質(zhì)溶解過程中的熱量變化呢?物質(zhì)溶解時,是從外界吸收熱量,還是向外界釋放熱量呢?我們可以設(shè)計活動探究這種現(xiàn)象。實驗設(shè)計思路分別取100g水于3個燒杯中。測量水的溫度并記錄t0℃,分別加入等量的氯化鈉、氫氧化鈉、硝酸銨于3個燒杯中,用玻璃棒充分?jǐn)嚢枞芙?,用溫度計測量三個燒杯內(nèi)溶液的溫度,并記錄t1℃、t2℃、t3℃。與初始溫度進(jìn)行比較。
活動:取3只燒杯,分別裝入100mL水。用溫度計測出水的溫度,讀數(shù)是 。在其中的1只燒杯中加入氫氧化鈉,并使之溶解,再用溫度計測量。溫度計的讀數(shù)是 。在第2只燒杯中加入氫氧化鈉,并使之溶解,再用溫度計測量。溫度計的讀數(shù)是 。在最后1只燒杯中加入硝酸銨,并使之溶解,用溫度計測量。溫度計的讀數(shù)是 。實驗分析:氯化鈉溶于水既不吸熱也不放熱,溶液溫度變化不大;氫氧化鈉溶于水放熱,溶液溫度升高;硝酸銨溶于水吸熱,溶液溫度降低。
實驗表明:有的物質(zhì)溶解時,會放出熱量,使溶液溫度升高,如氫氧化鈉、濃硫酸等;有的物質(zhì)溶解時,會吸收熱量,使溶液溫度降低,如硝酸銨;也有許多物質(zhì)溶解時,溶液的溫度沒有明顯變化,如氯化鈉等。
知識拓展溶解時的吸熱或放熱現(xiàn)象是指物質(zhì)在溶解時,所發(fā)生的兩個過程的吸熱和放熱的多少不同,而引起的溶液的溫度變化的現(xiàn)象。具體來說,物質(zhì)溶解的過程包含有以下兩個過程:①物質(zhì)的分子(或離子)向水中擴(kuò)散,該過程吸收熱量;②物質(zhì)的分子(或離子)和水分子作用,生成水合分子(或水合離子),該過程放出熱量。1.當(dāng)溶解時放出的熱量>吸收的熱量時,表現(xiàn)為放熱現(xiàn)象,溶液溫度會升高(如氫氧化鈉、濃硫酸等);2.當(dāng)溶解時放出的熱量=吸收的熱量時,表現(xiàn)為既不吸熱,也不放熱的現(xiàn)象。溶液溫度不變(如氯化鈉等);3.溶解時放出的熱量<吸收的熱時,表現(xiàn)為吸熱現(xiàn)象,溶液溫度會降低(如硝酸銨等)。
典例1 小金為了探究“影響物質(zhì)溶解性的因素”,設(shè)計如下實驗:(1)該實驗通過觀察 來比較物質(zhì)的溶解性;(2)欲探究溶質(zhì)種類是否影響物質(zhì)的溶解性,應(yīng)選A組和 組進(jìn)行比較;(3)根據(jù)A組和C組的結(jié)果,可以得到的結(jié)論是 ;(4)有同學(xué)認(rèn)為,根據(jù)A、D兩組可以得出,該溫度下硝酸鉀的溶解性與溶劑質(zhì)量無關(guān),你認(rèn)為該說法是否合理?并說明理由 。
考點分析:探究固體物質(zhì)溶解性的影響因素影響因素:溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì),溫度方法:控制變量法
硝酸鉀的溶解性隨著溫度的升高而增大
合理,因為相同溫度下,兩組實驗中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量之比相等。
【解析】(1)該實驗通過觀察剩余溶質(zhì)質(zhì)量大小來比較物質(zhì)的溶解性;(2)A組和B組只有溶質(zhì)種類不同,其他條件完全相同,可以探究溶質(zhì)種類是否影響物質(zhì)的溶解性,故答案為B;(3)A組與C組只有溫度不同,根據(jù)A組和C組中剩余固體種類的大小結(jié)果,可以得到的結(jié)論是硝酸鉀的溶解性隨著溫度的升高而增大,故答案為硝酸鉀的溶解性隨著溫度的升高而增大;(4)A、D兩組只有溶劑的質(zhì)量不同,A組中,10g水中的溶解硝酸鉀的質(zhì)量為10g-6.9g=3.1g;D組中,20g水中溶解硝酸鉀的質(zhì)量為10g-3.8g=6.2g,所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量之比相等,所以根據(jù)A、D兩組可以得出,該溫度下硝酸鉀的溶解性與溶劑質(zhì)量無關(guān),故答案為:合理,因為相同溫度下,兩組實驗中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量之比相等。
典例2 海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇之后的副產(chǎn)物,是一種天然多糖,在食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。海藻酸鈉在水中的溶解的較慢,使用時需要較長的時間來配制溶液,對日常使用產(chǎn)生了一定的影響。小濱通過查閱資料得知,加入一定量3%濃度的六偏溶液可加快溶解速度。小濱同學(xué)按下表進(jìn)行實驗。(1)按照小濱的實驗設(shè)計表第2組中水的溫度的數(shù)據(jù)是 ;(2)本實驗中小濱的實驗?zāi)康氖牵禾骄? 對海藻酸鈉的溶解速度的影響;(3)為了達(dá)成實驗?zāi)康?,小濱應(yīng)該要通過觀察 來確定海藻酸鈉的溶解快慢(即上述表格中最后一列的表頭項目名稱)。
考點分析:探究影響物質(zhì)溶解快慢的因素影響因素:溫度、振蕩、攪拌、增加溶劑的量、將固體物質(zhì)研碎等方法:控制變量法
未溶解海藻酸鈉的質(zhì)量的多少
【解析】(1)通過表格中的數(shù)據(jù)可以看出,在實驗中,六偏溶液的體積不同,其他的條件都應(yīng)該是相同的,因此第2組中水的溫度是40℃;(2)從實驗中的數(shù)據(jù)可以看出,海藻酸鈉的質(zhì)量、水的質(zhì)量及水的溫度都是相同的,只是六偏溶液的體積不同,因此在本實驗中,小濱的實驗?zāi)康氖?探究六偏溶液的體積對海藻酸鈉的溶解速度的影響;(3)為了達(dá)成實驗?zāi)康模I應(yīng)該要通過觀察未溶解海藻酸鈉的質(zhì)量的多少來確定海藻酸鈉的溶解快慢。
典例3 如圖所示,該裝置的氣密性良好,在左邊燒杯中,放入下列哪一種物質(zhì)后,會在右邊導(dǎo)管口形成一段水柱( )A.氫氧化鈉B.硝酸銨C.氯化鈉D.氫氧化鈣
考點分析:物質(zhì)溶解時的吸熱、放熱現(xiàn)象有的物質(zhì)溶解時,會放出熱量,使溶液溫度升高,如氫氧化鈉等;有的物質(zhì)溶解時,會吸收熱量,使溶液溫度降低,如硝酸銨;也有許多物質(zhì)溶解時,溶液的溫度沒有明顯變化,如氯化鈉等。
【解析】在右邊導(dǎo)管口形成一段水柱,說明物質(zhì)溶于水,吸收熱量,導(dǎo)致試管內(nèi)氣壓減小。A.氫氧化鈉溶于水,溶液溫度升高,導(dǎo)致試管內(nèi)氣體受熱膨脹,右邊導(dǎo)管口會出現(xiàn)氣泡,錯誤;B.硝酸銨溶于水,溶液溫度降低,導(dǎo)致試管內(nèi)氣壓減小,右邊導(dǎo)管口會形成一段液柱,正確;C.氯化鈉溶于水,溶液溫度不變,沒有明顯現(xiàn)象,錯誤;D.氫氧化鈣溶于水溫度幾乎無變化,沒有明顯現(xiàn)象,錯誤。故選B。
典例4 某科學(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)物質(zhì)溶解的過程后,對氯化銨、氯化鈣、氯化鈉三種物質(zhì)溶于水過程中的熱量變化進(jìn)行了探究?!緦嶒炋骄俊咳N物質(zhì)各取1藥匙于燒杯分別溶于水,另外一只燒杯只加水,用溫度計測量液體溫度,并記錄有關(guān)數(shù)據(jù)如下:【數(shù)據(jù)分析】(1)比較實驗2與實驗4,可獲得結(jié)論是 ;(2)如果要生產(chǎn)一種“冰袋”用于冷敷,上述三種物質(zhì)中最合適的是 ;(3)向如圖裝置的試管中加入上述某種物質(zhì)后,U形管右邊支管的紅墨水液面上升,左邊支管的紅墨水液而降低,則加入的物質(zhì)是 ;【反思評價】(4)經(jīng)討論認(rèn)為本實驗操作中存在缺陷,它是 。A.四只燒杯中加入水的體積相同 B.加入物質(zhì)的質(zhì)量可能不相等 C.加入物質(zhì)的種類不一樣
考點分析:物質(zhì)溶解時的吸熱、放熱現(xiàn)象氫氧化鈉溶解時會放出熱量;硝酸銨溶解時會吸收熱量;氯化鈉等物質(zhì)溶解時,溶液的溫度沒有明顯變化。
【解析】(1)比較實驗2與實驗4,往水中加入氧化鈣后,溫度升高,因此可獲得結(jié)論是氯化鈣溶解過程中放熱;(2)如果要生產(chǎn)一種“冰袋”用于冷敷,說明這種物質(zhì)溶解時吸熱,從表中可以看出上述三種物質(zhì)中氯化銨溶解時吸熱;(3)向如圖裝置的試管中加入上述某種物質(zhì)后,U形管右邊支管的紅黑水液面上升,左邊支管的紅墨水液而降低,則加入的物質(zhì)溶于水時放出熱量,則該物質(zhì)是氯化鈣;(4)A.實驗操作過程中加入等量的水,否則會影響實驗效果,故A不符合題意;B.加入物質(zhì)的質(zhì)量必須相等,否則影響實驗效果,故B符合題意;C.探究的就是氯化銨、氯化鈣、氯化鈉三種物質(zhì)溶于水過程中的熱量變化,因此加入物質(zhì)的種類不會影響實驗,故C不符合題意;故選B。
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