Лабораторный опыт №4, страница 101 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Вопросы и задания. §15. Нагревание. Глава 2. Экспериментальная работа с веществами - страница 101.

Лабораторный опыт 4

Нагревание на электроплитке

Лабораторная электроплитка имеет закрытую нагревательную спираль. Нагреваемая поверхность плоская и напоминает конфорку бытовой электроплиты. Поставим на плитку стакан с водой. Поместим в стакан несколько граммов нитрата калия — калийной селитры — и перемешаем. Соль полностью не растворилась. Включим электроплитку. Постепенно вода в стакане нагревается. Мы видим, как соль полностью растворяется в воде. Определим температуру воды термометром.

Решение

Данный лабораторный опыт демонстрирует зависимость растворимости солей от температуры. Рассмотрим происходящие процессы поэтапно.

Наблюдение в начале опыта

В начале эксперимента в стакан с водой добавляют несколько граммов нитрата калия ($KNO_3$), также известного как калийная селитра. После перемешивания видно, что часть соли не растворилась и осталась на дне стакана. Это явление указывает на то, что при начальной температуре (вероятно, комнатной) вода смогла растворить лишь определенное количество соли. Когда максимальное количество соли для данной температуры растворено, раствор становится насыщенным. Любое количество соли сверх этого предела остается в виде твердого осадка. Таким образом, в начале опыта мы имеем систему, состоящую из насыщенного раствора нитрата калия и его твердой фазы (осадка).

Ответ: Изначально раствор является насыщенным при данной температуре, так как в нем растворено максимальное количество нитрата калия, а избыток соли присутствует в виде нерастворенного осадка.

Процесс нагревания и его результат

При включении электроплитки вода в стакане начинает нагреваться. Для большинства твердых веществ, и для нитрата калия в частности, растворимость в воде значительно увеличивается с повышением температуры. Это означает, что горячая вода способна растворить большее количество соли, чем холодная. По мере того как температура раствора растет, его "емкость" по отношению к соли увеличивается, и твердый осадок $KNO_3$ на дне стакана начинает постепенно растворяться. В определенный момент вся соль полностью переходит в раствор. Если измерить температуру в тот момент, когда растворился последний кристаллик соли, мы определим температуру насыщения для раствора именно этой концентрации (то есть, для исходного соотношения массы соли и воды).

Ответ: Нагревание раствора приводит к увеличению растворимости нитрата калия, в результате чего весь осадок соли постепенно растворяется. Раствор из насыщенного с осадком превращается в насыщенный (в момент полного растворения) или ненасыщенный (при дальнейшем нагреве) без осадка.

Вывод из лабораторного опыта

Основной вывод из данного эксперимента заключается в том, что растворимость нитрата калия в воде напрямую зависит от температуры: чем выше температура, тем больше соли можно растворить в том же объеме воды. Этот опыт является качественной демонстрацией данного физико-химического закона. Зависимость растворимости от температуры можно представить в виде графика — кривой растворимости. Проведенный опыт позволяет определить одну точку на этой кривой. Это свойство широко используется на практике, например, в процессе очистки веществ методом перекристаллизации, когда вещество растворяют в горячем растворителе, а затем при охлаждении оно выпадает в виде чистых кристаллов.

Ответ: Эксперимент наглядно доказывает, что растворимость нитрата калия в воде возрастает с повышением температуры.