Question

みみ

（2）の（ⅰ）についてなのですが32.4度までは無水物でそこから下の温度は水和物が析出すると思ったのですが別々に考えなくて良いのですか？
教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

保たれて
68 〈固体の溶解度(応用)〉 ★★★ 4/6
右下図に、硫酸ナトリウムの溶解度曲線を示す。 以下の説明を読み、次の各問いに
答えよ。 答えの数値は有効数字2桁で示せ。 (Na2SO4=142, H2O18)
(説明) この図にはA,B2つの交点がある。B(32.4)よービ
50
比較的濃い水溶液の場合のB点 (32.4℃, 50g) で無 45
水
_Na2SO4
[[]]
は,硫酸ナトリウム十水和物 Na2SO4・10H2Oと塩
硫酸ナトリウム無水物の溶解度曲線が交差している 30-
る。 つまり 32.4℃より高い温度の溶液からは19F---
水
無水物Na2SO4の結晶が析出し, 32.4℃より低A
(1.2)4.
い温度の溶液からは硫酸ナトリウム十水和物 0 20
Na2SO4・10H2Oの結晶が析出する。 一方、比較
「Na2SO410H2O
aa
08 (1)
20 40 60 80 100
温度 [°C]
的希薄な水溶液を冷却していくと, 水の凝固点 (0℃) からA点 (-1.2℃, 4g)までは,
ほぼ直線的に水溶液の凝固点が降下していく
(8)
(1)60℃の硫酸ナトリウムの飽和水溶液100gから60℃に保ちながら水40gを蒸発
させたとき,析出する結晶は何gか。
(2)60℃の硫酸ナトリウムの飽和水溶液100gがある。 (i) 20℃に冷却したら何gの
結晶が析出するか。 (ii) 60℃に保ちながら水40gを蒸発させた後, 20℃に冷却し
たら何gの結晶が析出するか。
(3) A点ではどんな結晶が析出するのか。 30字以内で説明せよ。 (東京医大改)

質量モル濃度と
[L]
(エ)(10℃のO2の溶解量)-(30℃のO2 の溶解
(体となって放出される○」の物質
濃厚溶液では上
ると、 溶液を
ないから,
る。
37.6
22400
の質量は等し
ると、
X
30.0
100
るべくシンプルに!
つにする
47.7 [mL] と
前の溶液の
ならない場
前の溶液の
保存される
える水をy
参考
-×5-
26.1
22400
量が求
-×5≒2.6×10 [mol]
一定量の溶媒に溶解した気体の体積を、 ①
液中から取り出し、一定の圧力(通常 1.0×
10°Pa)のもとで測定すると、次の図の左側の
ような結果となる。
一定量の溶媒に溶解した気体の体積を ②溶
液中から取り出さずに、溶解した圧力のもとで
測定すると、ボイルの法則より,下図の右側の
ような結果となる。
つまり、ヘンリーの法則を体積で表現する
と、「一定量の溶媒に溶解した気体の体積は、
溶解した圧力のもとでは圧力に関係なく一定で
あるが、一定の圧力のもとでは加えた圧力に比
例する。」 といえる。
(溶質)
45
(溶液)
(100+45)
100
賞品x=31.0-31(g)
よって、水は100-31-69〔g〕である。
20℃に冷却したとき析出する結晶は Na SO-10HO
で、その質量をy[g] とおくと、
142
Na.SO.
322 3 50.44ly
NaSO・10H2O
180
HO
322 y=0.559y
結晶析出後に残った溶液は、20℃の飽和溶液で
なければならないから、
31–0.44ly
19
100
(溶質)
(溶媒) 69-0.559y
31–0.44ly
温度(℃)
-1.2
A点より
を析出し始
点が降下し
この濃度は
がいっしょ
で一定温
凝固し
y=53.4≒53[g]
(溶質)
19
[別解]
(溶液)
100-y
100+ 19
と、再び
一方,
y=53.4≒53[g]
(i) 100gの飽和溶液を60℃に保ちながら水40gを
蒸発させると, (1) より 18gのNa2SO4 が析出する。
これを冷却していくと, 温度が32.4℃までは溶
解度が上がるので, x[g] のNa2SO が溶解したとす
ると、 32.4℃のNa2SO〟の溶解度は50だから,
点で Nas
第に薄く
10H₂O
℃) を保
一定の圧力の
もとで測れば,
加えた溶解した圧力の
圧力
もとで測れば,
つま
(
(溶質)
31-18+x
50
凝固
加えた圧力に
x=1.5〔g]
比例する
V 1 × 10°Pa V
(溶媒)
69-40
100
Na SO
1.9×102
2V |2×10kPa V
一定
3V
|3×10°Pa V
溶解する
二比例す
ヘンリーの法則の体積表現
よって, 無水物は18-1.5=16.5〔g〕析出する。
[別解] 60℃の飽和溶液100gから水40gを蒸発さ
せ32.4℃まで冷却したときにz [g] のNa2SO が析
出したとすると, 32.4℃の Na2SO4 の溶解度は50
なので,
曲味
69
する(ボ
(溶質) 31-z
50
(4)
解
くな
(2)
69-40 100
105
は
なら出するNa&SO〟の質量をx[g] とおくと、蒸発させた
-二定 68 (1) 18g (2) (i) 53g (ii) 43g
圧力の (3) 氷と硫酸ナトリウム十水和物の結晶が入り混じ
(ヘン って析出する。
解説 Na2SO410H2O と Na2SO は,結晶形や溶
0°Pa解度などが異なるが,同一の化学組成をもつ結晶で
積(標である。これらがある温度や圧力を境として変化する
だし(相転移というとき,この点を転移点という。
標準状
(1)60℃での Na2SO の溶解度は45である。60℃
これぞでは,グラフより Na2SOの無水物が析出する。 析
(溶媒)
.. z=16.5[g]
一方, 32.4℃では Na2SO の溶解度は50なので
溶媒29gと溶質 14.5gを含む飽和溶液となり,これ
を20℃に冷却したとき, Na2SO410H2Oy[g]が析
出したとすると,
20
(溶質)
(溶媒)
19
14.5–0.44ly
29-0.559y
...y≒26.9[g]
100
(溶質)
45
水40gに溶けていたNaSO が析出する。
(溶媒) 100
X
40
1. x=18(g)
(2)60℃のNSOの飽和水溶液100gに含ま
れるNa: SO の質量をx[g] とすると,
(3)問題の溶解度曲線の0℃付近を, 温度と溶解度
の軸を逆にとって拡大して表すと次のようになる。
[別解] 32.4℃の Na2SO4 飽和溶液 43.5gを20℃に
冷却したとき, Na2SO4・10H2O y 〔g〕 が析出したと
すると,
(溶質) 14.5–0.44ly
(溶液)
19
119
..y≒26.9[g]
43.5-y
よって,析出した結晶は, 16.5g (無水物) +26.9g
(十水和物) = 43.4≒43[g]