鲁科版高考化学一轮总复习第1章第4节素养提升4溶解度及曲线在物质分离过程中的应用课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮总复习第1章第4节素养提升4溶解度及曲线在物质分离过程中的应用课时学案，共6页。

固体溶解度的概念属于初中知识体系，与之有关的溶度积属于高中知识，本部分内容知识跨度大，在高考复习过程中容易被忽略，设计本素养提升可以强化学习化学的科学方法，结合图表，理解物质溶解度的变化规律，培养识图能力，阅读查找数据能力和比较分析能力。
1．溶解度
在一定温度下，某固体物质在100 g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解的质量，叫作这种物质在该溶剂里的溶解度，其单位为“g”。
固体物质的溶解度(饱和溶液)S＝eq \f(m溶质,m溶剂)×100 g。
影响溶解度大小的因素
(1)内因：物质本身的性质(由结构决定)。
(2)外因：
①溶剂的影响(如NaCl易溶于水不易溶于汽油)：“相似相溶”原理。
②温度的影响：升温，大多数固体物质的溶解度增大，少数物质却相反，如Ca(OH)2；温度对NaCl的溶解度影响不大。
2．溶解度曲线
(1)定义：溶解度曲线是根据同种物质在不同温度下的溶解度绘制出来的曲线，一般随着温度的升高而升高，但是少部分物质会随着温度的升高而降低。由于固体物质的溶解度随温度变化而变化，该变化可以用溶解度曲线来表示；用纵坐标表示溶解度，横坐标表示温度，绘出固体物质的溶解度随温度变化的曲线就叫作溶解度曲线。
(2)曲线举例
(3)应用：利用溶解度曲线选择不同的物质分离方法。
①溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)采取蒸发结晶的方法，如NaCl溶液中含有KNO3，应采取蒸发结晶、趁热过滤的方法。
②溶解度受温度影响较大的物质(或带有结晶水)采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，如KNO3溶液中含有NaCl，应采取加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法。
3．溶解度曲线上的点、线、面
(1)点的意义
①溶解度曲线上的点表示物质在该点所示温度下的溶解度，溶液所处的状态是饱和溶液。
②溶解度曲线下面的点，表示溶液所处的状态是不饱和状态，依其数据配制的溶液为对应温度时的不饱和溶液。
③溶解度曲线上面的点，依其数据配制的溶液为对应温度时的饱和溶液，且该溶质有剩余。
④两条溶解度曲线的交点，表示在该点所示的温度下，两种物质的溶解度相等。
(2)线的意义
溶解度曲线表示某物质在不同温度下的溶解度或溶解度随温度的变化情况。曲线的坡度越大，说明溶解度受温度影响越大；反之，说明受温度影响较小。
溶解度曲线也有三个方面的应用：
①根据溶解度曲线，可以看出物质的溶解度随着温度的变化而变化的情况。
②根据溶解度曲线，比较在一定温度范围内的物质的溶解度大小。
③根据溶解度曲线，选择分离某些可溶性混合物的方法。
(3)面的意义
对于曲线下部面上的任何点，依其数据配制的溶液为对应温度时的不饱和溶液；曲线上部面上的点，依其数据配制的溶液为对应温度时的饱和溶液，且溶质有剩余。如果要使不饱和溶液(曲线下部的一点)变成对应温度下的饱和溶液，方法有两种：第一种是向该溶液中添加溶质使之到达曲线上；第二种是蒸发一定量的溶剂。
1．蔗糖是生活中常用的调味剂，其溶解度曲线如下图。下列说法正确的是( )
A．蔗糖在热水中的溶解度比在冷水中的小
B．将蔗糖饱和溶液蒸发溶剂后恢复至原温度，有结晶现象
C．温度升高，溶液中蔗糖的质量分数一定增大
D．t1 ℃和t2 ℃时的两份蔗糖溶液，所含溶质的质量不可能相等
B 解析：由于蔗糖的溶解度随温度的升高而增大，故A错误；给蔗糖的饱和溶液蒸发溶剂再恢复到原来的温度，则原来溶解在这部分溶剂中的溶质就会结晶析出，故B正确；如果只是单纯的温度升高，在不考虑溶剂蒸发的情况下，溶液中溶质的质量分数不发生变化，故C错误；由于温度越高溶解度越大，只能说这两个温度下的饱和溶液中溶质的质量分数不可能相等，对于不饱和溶液，溶液中所含溶质的质量可能相等，故D错误。
2．溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A．溴酸银的溶解是放热过程
B．温度升高时溴酸银溶解速率加快
C．60 ℃时溴酸银的Ksp约等于6×10－4 ml2·L－2
D．若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯
A 解析：A项，由题图可知，随着温度升高，溴酸银的溶解度逐渐增大，因此AgBrO3的溶解是吸热过程，错误；B项，由图像曲线可知，温度升高斜率增大，因此AgBrO3的溶解速率加快，正确；C项，由溶解度曲线可知，60 ℃时AgBrO3的溶解度约为 0.6 g，则其物质的量浓度约为0.025 ml·L－1，AgBrO3的Ksp＝c(Ag＋)·c(BrOeq \\al(－,3))＝0.025 ml·L－1×0.025 ml·L－1≈6×10－4 ml2·L－2，正确；D项，由于温度对KNO3的溶解度的影响程度远大于AgBrO3，故可用重结晶的方法提纯含有少量AgBrO3的KNO3，正确。
3．已知四种盐的溶解度(S)曲线如图所示，下列说法不正确的是( )
A．将NaCl溶液蒸干可得NaCl固体
B．将MgCl2溶液蒸干可得MgCl2固体
C．Mg(ClO3)2中混有少量NaCl杂质，可用重结晶法提纯
D．可用MgCl2和NaClO3制备Mg(ClO3)2
B 解析：因NaCl的溶解度受温度的影响不大，所以将NaCl溶液蒸干可得NaCl固体，故A正确；因MgCl2能够水解，水解产生了氢氧化镁和氯化氢，加热水解平衡正向移动，氯化氢易挥发，所以将MgCl2溶液蒸干得到的固体为氢氧化镁，故B错误；因 Mg(ClO3)2 的溶解度随温度升高而增大且受温度影响变化较大，NaCl的溶解度受温度影响变化较小，所以Mg(ClO3)2中混有少量NaCl杂质，可用重结晶法提纯，故C正确；反应MgCl2＋2NaClO3===Mg(ClO3)2＋2NaCl类似于侯德榜制碱法生成NaHCO3的原理，因为NaCl溶解度小而从溶液中析出，使反应向生成Mg(ClO3)2的方向进行，故D正确。
4．如图可以看出，从MnSO4和MgSO4的混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________。
解析：由题图可知，要从MnSO4和MgSO4的混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，温度应大于60 ℃，其原因是此时MgSO4·6H2O的溶解度大于MnSO4·H2O的溶解度，有利于MnSO4·H2O晶体析出，MgSO4·6H2O不易析出。
答案：高于60 ℃
5．工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3＋)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：
(1)由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为_______________。
通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是__________________。
(2)向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是_______________。
(3)固体A主要为________(填化学式)，固体B主要为________(填化学式)。
(4)用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中，既能提高产率又可使能耗最低。
解析：(1)Na2Cr2O7与KCl发生复分解反应，化学方程式为Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7＋2NaCl，根据图像可知，低温下K2Cr2O7的溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小。(2)加碱使Fe3＋生成沉淀而除去Fe3＋。(3)根据溶解度的大小，高温浓缩时，NaCl析出，所以固体A主要为NaCl；冷却结晶时，K2Cr2O7析出，所以固体B主要为K2Cr2O7。(4)用热水洗涤固体NaCl，洗涤液中含有NaCl，所以洗涤液转移到母液Ⅱ中，既能提高产率又能使能耗最低。
答案：(1)Na2Cr2O7＋2KCl===2NaCl＋K2Cr2O7 低温下K2Cr2O7的溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小(合理即可)
(2)除去Fe3＋
(3)NaCl K2Cr2O7
(4)Ⅱ