化学の問題で、溶解度や析出量を求める問題は、温度や溶解度の関係を理解する上で重要です。特に、加熱後に冷却した際の析出量を求める問題は、溶解度が温度によって変化することを踏まえて解く必要があります。本記事では、質問者様が抱えた疑問について、詳細に解説し、正しい解法を提供します。
加熱と冷却における溶解度の変化
加熱を行うと、通常、物質の溶解度は増加します。これは、温度が上がることで分子運動が活発になり、溶質が溶媒に溶けやすくなるからです。しかし、冷却後に溶解度が減少する場合、過剰に溶けていた溶質が析出してきます。これが問題のポイントとなるため、温度変化に伴う溶解度の違いを正しく理解しておくことが大切です。
加熱前後の溶解度をどう使うか
質問者様が指摘されている通り、加熱することで溶解度は上がりますが、問題を解く際には冷却後の溶解度に注目する必要があります。加熱後に溶けていた物質は、冷却すると再結晶化（析出）します。したがって、加熱している際に使用するべき溶解度は、加熱した後の温度での溶解度です。
析出量を求める方法
問題の「析出する結晶は何gか」を求める際は、以下のステップで計算します。まず、加熱前の溶液における溶解度を用いて溶けていた硝酸カリウムの質量を求め、次に冷却後に残る溶質の量を計算します。最後に、加熱時と冷却後の溶解度の差から析出した物質の質量を求めます。
解法の実際
問題にある「硝酸カリウム」の場合、20℃で32g、60℃で110g、80℃で169gが溶けることが分かっています。60℃の飽和溶液100gを80gに濃縮した後、20℃に冷却した場合、析出する物質の量は、80℃での溶解度と20℃での溶解度との差をもとに求めます。具体的な計算式は、冷却後に溶けきれなかった物質が析出するという理論に基づいています。
まとめ
溶解度は温度に依存し、加熱時に増加するため、冷却後の溶解度を用いて析出量を求めることが重要です。加熱前の溶解度を使用することは、加熱後に溶ける溶質の量を考慮せずに求める方法となるため、正しい解法ではありません。正しくは、冷却後に残る溶質と加熱時の溶解度の差から析出物質の質量を算出します。
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