Bài toán về dung dịch bão hòa CuSO4 ở 12°C với khối lượng 1335 gam là một ví dụ điển hình trong hóa học, liên quan đến độ tan và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Chúng ta sẽ đi sâu vào phân tích bài toán này và mở rộng kiến thức liên quan.
Độ tan của một chất, trong trường hợp này là CuSO4 (đồng(II) sunfat), được định nghĩa là lượng chất tan tối đa có thể hòa tan trong một lượng dung môi xác định (thường là nước) ở một nhiệt độ nhất định để tạo thành dung dịch bão hòa. Độ tan của CuSO4 thay đổi đáng kể theo nhiệt độ.
Để giải quyết bài toán “ở 12°C có 1335 gam dung dịch bão hòa CuSO4”, chúng ta cần biết độ tan của CuSO4 ở 12°C. Giả sử, ở 12°C, độ tan của CuSO4 là S (gam CuSO4/100 gam H2O). Khi đó, trong 1335 gam dung dịch bão hòa, ta có thể tính được khối lượng CuSO4 và khối lượng nước.
Trong ảnh là tinh thể CuSO4 ngậm nước, có màu xanh lam đặc trưng, thường được sử dụng trong các bài toán về độ tan và dung dịch bão hòa.
Khối lượng CuSO4 trong 1335 gam dung dịch được tính như sau:
m(CuSO4) = (S / (100 + S)) * 1335Khối lượng nước trong 1335 gam dung dịch được tính như sau:
m(H2O) = (100 / (100 + S)) * 1335Nếu đun nóng dung dịch lên 90°C, độ tan của CuSO4 sẽ tăng lên đáng kể. Do đó, dung dịch không còn bão hòa nữa và có thể hòa tan thêm CuSO4. Để tính lượng CuSO4 cần thêm vào để dung dịch lại bão hòa ở 90°C, ta cần biết độ tan của CuSO4 ở 90°C (gọi là S’). Giả sử ta thêm x gam CuSO4 vào dung dịch. Khi đó, khối lượng CuSO4 trong dung dịch mới là m(CuSO4) + x, và khối lượng nước vẫn là m(H2O).
Điều kiện để dung dịch bão hòa ở 90°C là:
(m(CuSO4) + x) / m(H2O) = S' / 100Giải phương trình trên để tìm x.
Hình ảnh minh họa một bình đựng dung dịch CuSO4 bão hòa, thể hiện trạng thái cân bằng giữa chất tan và dung môi ở một nhiệt độ xác định.
Ứng dụng của kiến thức về độ tan:
- Trong công nghiệp: Kiểm soát quá trình kết tinh, điều chế hóa chất tinh khiết.
- Trong phân tích hóa học: Tách các chất dựa trên độ tan khác nhau.
- Trong đời sống: Pha chế dung dịch, bảo quản thực phẩm (ví dụ: muối đường).
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan:
- Nhiệt độ: Độ tan của chất rắn thường tăng khi nhiệt độ tăng.
- Bản chất của chất tan và dung môi: “Chất tương tự hòa tan chất tương tự” (ví dụ: chất phân cực dễ tan trong dung môi phân cực).
- Áp suất: Áp suất ảnh hưởng đáng kể đến độ tan của chất khí.
Để giải quyết hoàn toàn bài toán “ở 12°C có 1335 gam dung dịch bão hòa CuSO4, đun nóng dung dịch lên 90°C”, cần có thêm thông tin về độ tan của CuSO4 ở 12°C và 90°C. Tuy nhiên, với các công thức và phân tích trên, bạn có thể áp dụng để giải các bài toán tương tự khi có đủ dữ kiện.
