硝酸カリウムの再結晶と溶解度の問題解説

中学1年生の理科の問題において、硝酸カリウムの溶解度と再結晶について求める問題があります。この問題では、60℃で100gの水に溶かした硝酸カリウムを20℃に冷やしたとき、何gの結晶が得られるかを求めます。

問題の状況

問題の設定では、60℃の水に硝酸カリウムを溶かして飽和水溶液を作り、それを20℃に冷却します。60℃と20℃での硝酸カリウムの溶解度はそれぞれ109gと32gです。この情報を使って、冷却後に析出する結晶の質量を求めるのが目的です。

溶解度の違いを考える

溶解度は、温度が変わると大きく変わるため、この問題では温度変化が重要です。60℃では109gの硝酸カリウムが水に溶け、20℃では32gしか溶けません。残りの硝酸カリウムは結晶として析出します。

求める結晶の質量

まず、60℃の水に溶かした硝酸カリウムの質量は109gですが、20℃では32gしか溶解しません。そのため、冷却後に析出する硝酸カリウムの量は、60℃で溶けた109gから20℃で溶けた32gを引いた値です。計算式は以下の通りです。

109g – 32g = 77g

なぜ77gになるのか

したがって、冷却後に得られる結晶の質量は77gです。このように、温度を下げることで溶けきれなかった分が結晶として析出するのです。溶解度の差が77gとなり、それが結晶の量となります。

まとめ

今回の問題では、60℃で溶けた109gの硝酸カリウムのうち、20℃では32gしか溶けず、残りの77gが結晶として析出することがわかりました。溶解度の違いを利用した再結晶の過程を理解することが重要です。