固体の溶解度と再結晶

固体の溶解度と再結晶について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　固体の溶解度は、ふつう、溶液 $100\text{g}$ に溶かすことのできる溶質の最大の質量〔g〕で表す。
• イ　多くの固体の溶解度は、温度が高くなるほど小さくなる。
• ウ　ある温度で、溶質がそれ以上溶けることのできない限度まで溶けている溶液を、飽和溶液という。
• エ　少量の不純物を含む固体を高温の水に溶かして冷却すると、主に不純物が結晶として析出し、目的の物質は溶液中に残る。

硝酸カリウム ${\text{KNO}}_3$ $90\text{g}$ に、不純物として塩化ナトリウム $\text{NaCl}$ $10\text{g}$ が混ざった固体がある。この固体を $60^{\circ }\text{C}$ の水 $100\text{g}$ に加えてすべて溶かしたのち、水溶液を $20^{\circ }\text{C}$ まで冷却した。このとき析出する結晶の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、水 $100\text{g}$ に対する溶解度は次のとおりとし、${\text{KNO}}_3$ と $\text{NaCl}$ はたがいに他方の溶解度に影響を与えないものとする。また、冷却後の水溶液は、析出している物質について飽和しているものとし、水の蒸発は無視する。

• ${\text{KNO}}_3$: $60^{\circ }\text{C}$ で $109$、$20^{\circ }\text{C}$ で $32$
• $\text{NaCl}$: $60^{\circ }\text{C}$ で $37$、$20^{\circ }\text{C}$ で $36$

固体の溶解度と飽和溶液に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、水の蒸発は無視できるものとする。

• ア　固体の溶解度は、ふつう、溶液 $100\mathrm{g}$ に溶けることのできる溶質の最大の質量〔g〕の数値で表す。
• イ　飽和溶液では、溶質が溶解する変化も、溶質が析出する変化も、まったく起こらなくなっている。
• ウ　温度を一定に保ったまま、ある物質の飽和水溶液にその物質の結晶を加えても、水溶液の濃度は変わらない。
• エ　硫酸銅(II)五水和物 $\mathrm{CuS}{\mathrm{O}}_4\cdot 5{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ の結晶を水に溶かすと、水溶液中の水の質量は、溶かすのに用いた水の質量と等しくなる。
• オ　温度が高いほど溶解度が大きくなる物質の飽和水溶液を、結晶がない状態で加熱すると、その物質の結晶が析出する。

少量の塩化ナトリウムが混じった硝酸カリウムがある。硝酸カリウムは温度が高くなると水への溶解度が大きく増加するが、塩化ナトリウムの溶解度は温度によってほとんど変わらない。この性質の違いを利用して、混合物を高温の水にすべて溶かしたのちに溶液を冷却し、溶解度が小さくなった硝酸カリウムだけを固体として析出させ、ろ過して純粋な硝酸カリウムを得た。このとき、少量の塩化ナトリウムは飽和に達しないため、溶液中に溶けたまま残る。

このように、温度による溶解度の違いを利用して、不純物を含む固体の物質をいったん溶媒に溶かし、再び固体として析出させることで、より純粋な物質を得る操作を何というか。漢字で答えよ。

少量の塩化ナトリウム $\mathrm{NaCl}$ が混じった硝酸カリウム $\mathrm{KN}{\mathrm{O}}_3$ から、純粋な硝酸カリウムを得たい。水に対する硝酸カリウムの溶解度は温度が高いほど大きく、温度による変化が大きい。一方、塩化ナトリウムの溶解度は温度によってほとんど変化しない。この精製と溶解度について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、水の蒸発は無視でき、2 つの物質は互いの溶解度に影響しないものとする。

• ア　混合物を高温の水に溶かした溶液を冷却したとき、析出する結晶には、硝酸カリウムと塩化ナトリウムがもとの混合物と同じ割合で含まれる。
• イ　冷却して硝酸カリウムの結晶が析出したあと、結晶をろ過して除いたろ液は、硝酸カリウムについて不飽和溶液になっている。
• ウ　硝酸カリウムを溶かせるだけ溶かした飽和溶液を、さらに加熱すると、硝酸カリウムの結晶が析出する。
• エ　少量の硝酸カリウムが混じった塩化ナトリウムから純粋な塩化ナトリウムを得るときも、高温の飽和溶液を冷却する方法で塩化ナトリウムの結晶を多く得ることができる。
• オ　混合物を高温の水に溶かした溶液を冷却すると、溶解度が大きく減少する硝酸カリウムが主に結晶として析出し、少量の塩化ナトリウムはほとんど溶液中に残る。