溶液の性質の問題
硫酸マグネシウム の水に対する溶解度(水 に溶ける無水物 の質量)は、 で 、 で とする。 の水溶液から析出する結晶は、硫酸マグネシウム七水和物 だけであるとする。
の の飽和水溶液 をつくった。この水溶液を まで冷却し、さらに に保ったまま水を蒸発させたところ、析出した の結晶の質量は合計で になった。蒸発させた水の質量は何 か。有効数字 2 桁で求めよ。
ただし、原子量は 、、、 とする。結晶を取り出したあとの水溶液は の飽和水溶液であり、蒸発するのは水だけとする。
この問題で使うもの
- 原子量・分子量・式量(説明と入口の問題)
- 水和物の溶解と析出(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(15 技能)
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ヒント
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ヒント 1
はじめの飽和水溶液 に含まれる と水の質量を、 の溶解度から求める。
ヒント 2
析出する結晶は水和物なので、結晶 のうち は である。結晶とともに水も溶液から抜ける。
ヒント 3
蒸発させた水を とすると、残りの水溶液は で、溶質は約 。これが の飽和水溶液(溶質:水溶液 )になる。
答えと解説
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解説を読む
式量 、 である。
はじめの水溶液の組成 の飽和水溶液では、水 あたり 、水溶液 である。水溶液 は、その 2 倍なので
結晶に含まれる 析出した のうち、 の質量は
残った水溶液 蒸発させた水の質量を とする。質量保存より、残った水溶液について
この水溶液は の飽和水溶液なので、(溶質):(水溶液) が成り立つ:
(参考: 水を蒸発させずに冷却しただけのときに析出する結晶は約 なので、 を得るには水の蒸発が必要である。)
別解
の飽和水溶液は、水 に を含み、溶液 である。よって では、水 、 である。
モル質量は 、 である。
結晶 に含まれる は 、水は である。
結晶を取り出した後の溶液は、 が で、 の飽和水溶液である。飽和なので水の質量を とすると 、。
蒸発した水は 。有効数字 2 桁で 。
検算: 水の収支 で一致する。