关于“固体物质溶解度曲线”知识的三点归纳

关于“固体物质溶解度曲线”知识的三点归纳
固体物质溶解度曲线一直是中考试题中的热点知识。将溶解度曲线与溶解度定义、溶液的饱和与不饱和转化、结晶方法、溶质质量分数等知识综合起来进行命题，使涉及到溶解度曲线的中考试题增加了考察知识的广度和深度，同时也提高了能力考察的要求。结合自己的实践与思考，本文对固体物质溶解度曲线的知识做了如下三点归纳：
一．固体物质溶解度曲线可以体现不同物质的溶解度受温度的影响变化情况，可以显示同一物质在不同温度时的不同溶解度数值；也可以显示不同物质在同一温度时的溶解度数值，以比较不同物质在同一温度下的溶解度大小关系。其应用具体体现在：
如右图是A、B、C三种物质（都不含结晶水）的溶解
度曲线：
（1）Q点的意义是指在T1℃时，C物质的溶解度是24g。
（2）P点的意义是指在T2℃时，A、C两种物质的溶
解度相同，且都是20g。
（3）在T3℃时，三种物质的溶解度大小关系是：A>B=C。
（4）在温度大于0℃，小于T1℃时，三种物质的溶解度
大小关系：C >B> A。
（5）升高温度可以将C的不饱和溶液转变成饱和溶液；降低温度可以将A的不饱和溶液转变成饱和溶液。
（6）结晶方法的选择。（根据物质的溶解度受温度变化的影响情况来确定）
①若要从A的浓溶液中析出固体A，可以采取降温结晶和蒸发结晶。能用降温结晶的原因是A物质的溶解度随温度的降低下降较大。
②若要从B的浓溶液中析出固体B，可以采取蒸发结晶。不能采取改变温度使B固体析出的原因是B物质的溶解度受温度变化的影响不大。
③若要从C的浓溶液中析出固体C，可以采取蒸发结晶和升温结晶。能用升温结晶的原因是C物质的溶解度随温度的升高下降较大。
④若要从混有少量A的B物质中提纯出B，可以采取蒸发结晶的方法，因为蒸发结晶过程中尽管水分减少，但温度升高，A物质的溶解度明显增大，且是少量，不容易从溶液中析出，而B物质的溶解度变化不大，且是多量，易从溶液中析出。
⑤若要从混有少量B的A物质中提纯出A，可以采取降温结晶或冷却热饱和溶液的方法，因为降温结晶过程中温度降低，A物质的溶解度明显减小，且是多量，易从溶液中析出，而B物质的溶解度变化不大，且是少量，不易从溶液中析出。
二．根据固体物质的溶解度曲线，可以计算或比较在一定温度下物质的饱和溶液的溶质质量分数；也计算或比较通过改变温度后，从物质饱和溶液中析出固体的质量。不过在计算或比较时，一定要掌握固体物质的溶解度与该物质饱和溶液的溶质质量分数的关系。通常一定温度下，固体物质的饱和溶液的溶质的质量分数=[固体物质溶解度/（100+固体物质溶解度）] ╳100%。其应用具体体现在：
如右图是A、B、C三种物质（都不含结晶水）的溶解
度曲线：
（1）在T2℃时，将25gA物质放入到100g水中，充分
溶解后，形成的是A物质的饱和溶液，其溶质质量分数等于（20g/120g）×100%。理由是在T2℃时，A物质的溶解度
是20g，加入25gA物质放入到100g水中，并不能全部溶解，
还有5g剩余。
（2）在T1℃时，将20gC物质放入到100g水中，充分溶解后，形成的是C物质的不饱和溶液，其溶质质量分数等于（20g/120g）×100%。理由是在T1℃时，C物质的溶解度是24g，加入20gC物质放入到100g水中，全部溶解，且还需4gC物质才能形成C物质的饱和溶液。
（3）将60gA物质的饱和溶液从T2℃降温至T4℃，析出A固体的质量是5g。原因是在T2℃时，A物质的溶解度是20g，根据溶质质量分数=[S/（100+S）] ╳100%，可计算出在T2℃时60gA物质的饱和溶液中溶质的质量=60g╳[20g /120g] ╳100%=10g，溶剂的质量=50g，降温至T4℃，溶剂的量不变，仍为50g。由于A物质的溶解度是10g，所以在T4℃时50g水中最多能溶解5gA物质。
（4）在T3℃时，A、B、C三种物质饱和溶液的溶质质量分数大小关系是A>B=C。原因是饱和溶液的溶质质量分数=[S/（100+S）] ╳100%，由于在T3℃时，A、B、C三种物质的溶解度大小关系就是A>B=C，根据上述公式，溶解度越大，饱和溶液中溶质质量分数也就越大。
（5）在T1℃时，A、B、C三种物质饱和溶液的溶质质量分数大小关系是C>B=A。原因是由于在T1℃时，A、B、C三种物质的溶解度大小关系就是C>B=A，根据饱和溶液的溶质质量分数=[S/（100+S）] ╳100%，可以得出大小关系。
（6）若分别将A、B、C三种物质饱和溶液从T3℃降温至T1℃后，形成的溶液的溶质质量分数大小关系是C>B=A。原因是对于A、B物质的溶液来讲，由于A、B物质的溶解度随温度的降低而降低，所以从T3℃降温至T1℃，A、B两种物质饱和溶液中分别有固体析出，析出固体后的溶液仍然是饱和溶液。既然是饱和溶液，则仍然满足饱和溶液的溶质质量分数=[S/（100+S）] ╳100%。又由于在T1℃时A、B两种物质的溶解度相等，因此A、B物质的饱和溶液从T3℃降温至T1℃后形成的溶液的溶质质量分数相同。对于C物质的溶液来讲，由于C物质的溶解度随温度的降低而升高，从T3℃降温至T1℃，C物质的饱和溶液会转变成不饱和溶液，但在转变过程中，溶质C和溶剂都没有损失，因此在T1℃时C物质的不饱和溶液的溶质质量分数与T3℃时C物质的饱和溶液的溶质质量分数相同，而在T3℃时，C物质的饱和溶液的溶质质量分数=[S/（100+S）] ╳100%，且在T3℃时C物质的溶解度都大于A、B物质在T1℃时的溶解度，因此最后形成的溶液的溶质质量分数大小关系是C>B=A。
（7）若分别将A、B、C三种物质饱和溶液从T1℃升温至T3℃后，形成的溶液的溶质质量分数大小关系是C>B=A。原因是对于A、B物质的溶液来讲，从T1℃升温至T3℃，由于A、B物质的溶解度随温度的升高而升高，两种物质的饱和溶液会转变成不饱和溶液，在转变过程中，两种物质溶液的溶质和溶剂都没有损失，因此在T3℃时A、B物质的不饱和溶液的溶质质量分数大小关系与T1℃时A、B物质的饱和溶液的溶质质量分数大小关系相同。又因为在T1℃时A、B两种物质的溶解度相等，所以在T3℃时A、B两种物质的不饱和溶液的溶质质量分数相等。对于C物质的溶液来讲，由于C物质的溶解度随温度的升高而降低，从T1℃升温至T3℃，饱和溶液会析出固体，析出固体后的溶液仍然是饱和溶液。又因为在T3℃时，C物质的溶解度仍都大于A、B物质在T1℃时的溶解度，因此根据饱和溶液的溶质质量分数=[S/（100+S）] ╳100%，确定最后形成的溶液的溶质质量分数大小关系仍为C>B=A。
（8）分别用100g水配制成A、B、C三种物质的饱和溶液，然后将三种饱和溶液从T3℃降温至T4℃，析出固体最多的是A，析出固体较少的是B，没有固体析出的是C。原因是从T3℃降温至T4℃，A的溶解度在降温过程中降低的幅度最大，B的溶解度在降温过程中降低的幅度较小，而C的溶解度在降温过程中反而升高。
三．根据固体物质的溶解度曲线，可以判断图示中各点的溶液是否处于饱和状态，同时还可以实现图示中各点溶液的相互转化。
1．判断溶液状态。一般情况下，在曲线下方的点所
指的溶液状态是该物质在对应温度下的不饱和溶液；在曲线
上的点所指的溶液状态时该物质在对应温度下的饱和溶液；
（曲线上方的点，在初中阶段不讨论）
如右图是A、B两种物质（都不含结晶水）的溶解度曲
线：
（1）曲线上的M点所指的是在T2℃时A、B两种物质
的饱和溶液；曲线下方的P点所指的是在T2℃时，A、B两种物质的不饱和溶液。
（2）Q点位于A物质溶解度曲线的上方，B物质溶解度曲线的下方。因此Q点所指的是在T1℃时B物质的不饱和溶液。
2．溶液之间的转化。当温度不变，改变溶剂质量或溶
质质量时，图示的点垂直于横坐标，上下移动；当保持溶
剂的量不变，改变温度时，图示中的点平行于横坐标，左
右移动或沿曲线移动。其具体应用体现在：
应用1：如右图是A物质（不含结晶水）的溶解度曲线。
（1）P点所指的是T3℃时A物质的不饱和溶液；Q、N、
M三点所指的是分别是T1℃、T2℃、T3℃时A物质的饱和
溶液。
（2）各点溶液之间的转化途径如下：
各点转化 实现途径
P→M 保持T3℃温度不变，恒温蒸发溶剂或加入溶质A
M→P 保持T3℃温度不变，加入溶剂
P→N 降低温度，从T3℃降低至T2℃
N→P 升高温度，从T2℃上升至T3℃
Q→N 在将温度T1℃上升至T2℃的同时，加入溶质A
N→Q 降低温度，从T2℃降低至T1℃
如要实现从P点→Q点，则可以通过下列两种途径来实现：（用“”表示）
途径1 途径2
途径1：P→N→Q。具体操作是降低温度，从T3℃降低至T2℃，T2℃降低至T1℃。
途径2：P→M→N→Q。具体操作是先保持T3℃温度不变，恒温蒸发溶剂或加入溶质A；再降低温度，从T3℃降低至T1℃。
应用2：右图为A物质的溶解度曲线。M、N两点分别表示A物质的两种溶液。（A从溶液中析出时不带结晶水）
（1）N点为对应温度下A的不饱和溶液，M点为对应温度下A的饱和溶液。
（2）M、N两点溶液之间的转化关系：
各点转化 实现途径
M→N ①先将M升高温度至N点对应的温度，在升温的同时加入固体A配制成N点对应温度下的饱和溶液，再加入水。（见路线图①）
②先将M加入一定量的水后，然后再升高温度至N点对应的温度。（见路线图②）
③先将M降低温度，并将有固体析出的饱和溶液过滤，再将滤液的温度升高至N点对应的温度。（见路线图③）
N→M ④将N先加入固体A或恒温蒸发水分，配制成N点对应温度下的饱和溶液后，再将温度降低至M点对应的温度。（见路线图④）
⑤先将N降低至M点对应的温度后，再加入溶质A。（见路线图⑤）
⑥先将N降低温度至形成饱和溶液后，再将饱和溶液升高温度至M点对应的温度，在升温的同时加入溶质A。（见路线图⑥）
相关途径路线图如下：
图① 图② 图③
图④ 图⑤ 图⑥
结束语：以横坐标为温度，纵坐标为固体物质溶解度而绘制出来的固体物质溶解度曲线，凸显了固体物质的溶解度受温度的影响。正是由于“溶解度”这一概念与溶液是否饱和、结晶等概念有着密切的联系，使涉及到溶解度曲线的试题综合度较大。因此，在常态教学中，将溶解度曲线的应用进行分类讨论，能增进学生对溶解度曲线的理解，提高学生思维的广度和深度。希望本文能给同行们一些参考。
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