Độ tan và tinh thể muối hydrate

I. Tính độ tan của một chất và nồng độ phần trăm dung dịch bão hòa của chất đó

1. Công thức tính độ tan

\(S\,\, = \,\,\frac{{{m_{ct}}}}{{{m_{dm}}}}.100\)

Trong đó: mct  là khối lượng chất tan để tạo thành dung dịch bão hòa

                mdm  là khối lượng dung môi (nước) để tạo thành dung dịch bão hòa

2. Mỗi quan hệ giữa độ tan và nồng độ phần trăm dung dịch

\(S\,\, = \,\,\frac{{C\% }}{{100\, - \,C\% }}.100\) \(hay\,\,C\% \, = \,\frac{S}{{100\, + \,S}}.100\% \)

(C% là nồng độ phần trăm của dung dịch bão hòa)

II. Tính lượng tinh thể ngậm nước cần thêm vào dung dịch cho sẵn

1. Phương pháp

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

+ mdd tạo thành = mtinh thể + mdd ban đầu

+ mchất tan trong dd tạo thành = mchất tan trong tinh thể + mchất tan trong dd ban đầu

- Các bài toán này thường cho tinh thể cần lấy và dung dịch cho sẵn có chứa cùng loại chất tan.

2. Ví dụ

Đề điều chế 560 gam dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy bao nhiêu gam dung dịch CuSO4 8% trộn với bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O?

A. 400g và 83g

B. 80g và 82g             

C. 460g và 80g

D. 450g và 81g

Hướng dẫn giải:

- Đề điều chế 560 gam dung dịch CuSO4 16% cần phải lấy x gam dung dịch CuSO4 8% trộn với y gam tinh thể CuSO4.5H2O.

- Ta có: x + y = 560 (1)

- mct CuSO4 trong dd CuSO4 16% = mct trong dd CuSO4 8% + mct trong tinh thể CuSO4.5H2O

=> 560.16% = x.8% + y.\(\frac{{160}}{{250}}\) (2)

- Giải (1), (2) ta có: x = 480, y = 80

Vậy cần phải lấy 480 gam dung dịch CuSO4 8% trộn với 80 gam tinh thể CuSO4.5H2O đề điều chế 560 gam dung dịch CuSO4 16%

Đáp án: C

III. Tính lượng chất tan tách ra hay thêm vào khi thay đổi nhiệt độ một dung dịch bão hòa cho sẵn

1. Phương pháp

Bước 1: Xác định mct, mH2O có trong dd bão hòa ở tocao (có thể ở to thấp nếu bài toán đưa từ dung dịch bão hòa có tothấp lên to cao)

Bước 2: Tính số mol của tinh thể hydrate tách ra

- Đặt số mol của tinh thể hydrate là x mol.

=> mct (kết tinh) và mH2O (kết tinh)

- Lập phương trình biểu diễn độ tan của dd sau khi thay đổi nhiệt độ:

\(S\, = \,\frac{{{m_{ct\,({t^o}\,cao)}}\, - \,{m_{ct\,(tach\,ra)}}}}{{{m_{{H_2}O\,({t^o}\,cao)}}\, - \,{m_{{H_2}O\,(tach\,ra)}}}}\, = \,\frac{{\Delta {m_{ct}}}}{{\Delta {m_{{H_2}O}}}}\)

- Giải phương trình tìm x

Bước 3: Xác định khối lượng tinh thể hydrate tách ra

 Chú ý: Khi làm lạnh một dung dịch bão hòa chất tan rắn thì độ tan thường giảm xuống, vì vậy có một phần chất rắn không tan bị tách ra (gọi là phần kết tinh)

+ Nếu chất rắn không ngậm nước thì lượng nước trong hai dung dịch bão hòa bằng nhau.

+ Nếu chất rắn kết tinh có ngậm nước thì lượng nước trong dung dịch sau ít hơn trong dung dịch ban đầu:

mH2O (dd sau) = mH2O (dd ban đầu) – mH2O (kết tinh)

2. Ví dụ

Độ tan của CuSO4 ở 85oC và 12oC lần lượt là 87,7 gam và 35,5 gam. Khi làm lạnh 1877 gam dung dịch bão hòa CuSO4 từ 80oC xuống 12oC thì có bao nhiêu gam tinh thể CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch?

A. 1021 gam                                  B. 1020 gam

C. 1022 gam                                  D. 1023 gam

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Tính mct CuSO4, mH2O có trong dd bão hòa ở 85oC

- Ở 85oC, SCuSO4 = 87,7 gam

Nghĩa là: 100 gam H2O hòa tan 97,7 gam CuSO4 tạo thành 187,7 gam dd bão hòa.

=>       1000 gam H2O hòa tan 877 gam CuSO4 tạo thành 1877 gam dd bão hòa.

Bước 2: Tính số mol tinh thể CuSO4.5H2O tách ra

- Gọi  x là số mol CuSO4.5H2O tách ra

=> mH2O tách ra là 90x gam

     mCuSO4 tách ra là 160x gam

- Ở 12oC, TCuSO4 = 35,5 nên ta có phương trình:

\(\frac{{887\, - \,160x}}{{1000\, - \,90x}}\, = \,\frac{{35,5}}{{100}}\) => x = 4,08 mol

Bước 3: Tính khối lượng tinh thể hydrate tách ra

- Khối lượng CuSO4.5H2O = 250.4,08 = 1020 gam

Đáp án: B

Luyện bài tập vận dụng tại đây!