水溶液の問題
物質 Z は、40℃の水 100 g に 25 g まで溶ける。40℃の水 150 g に物質 Z を 30 g 入れたところ、すべて溶けた。この水溶液の温度を 40℃に保ったまま加熱して水を 70 g 蒸発させると、Z の結晶が出てきた。出てきた Z の結晶は何 g ですか。ただし、Z の結晶は水を含まず、Z は水といっしょに蒸発しないものとする。
この問題で使うもの
- 溶解度と飽和水溶液(説明と入口の問題)
- 水を蒸発させて出てくる結晶の質量(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(4 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
水を蒸発させると、溶けることができる Z の質量が減る。蒸発させたあとの水の質量をまず求めよう。
ヒント 2
溶ける物質の質量は水の質量に比例する。40℃の水 80 g に Z が何 g まで溶けるかを考えよう。
ヒント 3
40℃の水 80 g には Z が g まで溶ける。
答えと解説
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解説を読む
蒸発させたあとの水の質量
40℃の水 80 g に溶けることができる Z の質量
40℃の水 100 g に Z は 25 g まで溶ける。溶ける質量は水の質量に比例するので、40℃の水 80 g には
まで溶ける。
(はじめの水 150 g には g まで溶けるので、30 g はすべて溶けている。これは問題文と合っている。)
出てくる結晶の質量
Z は蒸発しないので、水溶液の中の Z は 30 g のままである。このうち 20 g しか溶けていられないので、残りが結晶として出てくる。
答え: 10 g
別解
40℃の水 150 g には Z が g まで溶けるので、30 g はすべて溶けていた(問題文と合う)。
水を 70 g 蒸発させると、水は g になる。
40℃の水 80 g に溶ける Z の最大量は g。
出てくる結晶は g。
確かめ: 水 80 g に Z 20 g が溶けた飽和水溶液になっていて、 と溶解度の比に合う。溶けている 20 g と結晶 10 g の合計は 30 g で、入れた Z の質量と一致する。