溶解度曲線とは?見方や解き方を練習問題で理解しよう!

2024.01.31

溶解度曲線ってなんだろう?アイキャッチ

中学理科で習う溶解度は、溶解度曲線を使って表されることが多いものです。グラフに苦手意識のある方も多いのではないでしょうか。

この記事では以下のお悩みにお応えしています。

  • 溶解度の復習がしたい
  • 溶解度曲線の見方が知りたい
  • 溶解度のテストで良い点が取りたい

溶解度曲線が理解できると、中学の溶解度はマスターできたと言っても良いでしょう。ぜひこの記事でおさらいし、学習に役立ててください。

溶解度曲線とは

溶解度曲線とは、溶解度と温度の関係性をグラフにしたものです。
溶解度とは、溶け残りができないギリギリまで物質を溶かした液体(飽和水溶液)100gに溶けている物質の量のこと。

水の温度が高くなればなるほど、溶かせる物質の量も多くなる=溶解度が高くなります。
溶解度曲線は、温度が変化したときの溶解度の動きを示しているのです。

溶解度について、くわしくはこちらの記事をご参考ください。

溶解度ってなんだろう?

溶解度曲線とは

溶解度曲線の見方

溶解度曲線の縦軸は溶解度、横軸は温度を示しています。
溶解度曲線は、以下のような図で表されます。

硝酸カリウムと塩化ナトリウムの溶解度曲線

この図には、塩化ナトリウム(食塩)と硝酸カリウムの溶解度曲線が示されています。
上昇具合に差があるものの、温度が上がるにつれ、溶解度が上がっていることがわかりますね。

水温が10℃の時は、塩化ナトリウムの方が溶解度が高くなっています。一方、温度が上がるとともに、硝酸カリウムの溶解度が高くなっているのが読み取れます。

溶解度の高さを判断するには、温度に注意が必要です。

温度が下がるにつれ溶解度も下がります。今まで水に溶けていた物質が溶けていられなくなり、結晶として分離されるのです。水溶液から結晶が分離することを、析出(せきしゅつ)と呼びます。

析出された結晶の重さは、元の溶解度から析出時の溶解度を引くことで求められます。

溶解度曲線の見方(硝酸カリウムの結晶)

溶解度曲線の問題にチャレンジしよう

溶解度曲線は、実際に問題を解いてみることで理解が深まります。ここでは溶解度曲線の基本から応用までの問題にチャレンジしてみましょう。

問題1

以下の図は物質Aの溶解度曲線を示したものです。次の問いに答えなさい。

物質Aの溶解度曲線

(1)物質Aが80℃の時の溶解度を求めなさい。

(2)60℃の水100gに物質Aを100g入れました。すべて溶けるかどうか、溶けなかった場合、何gの物質Aが溶け残るかを答えなさい。

(3)100℃の物質A水溶液を40℃まで冷やしました。析出した結晶の量を求めなさい。

解答と解説

(1)溶解度曲線の問題を解くときには、横軸の温度がとくに重要です。
80℃の時の溶解度は横軸が80のとき、縦軸の数値を見ます。

よって、答えは110gです。

 

(2)物質が溶けるか溶けないかは、指定された温度の溶解度を見て判断できます。
物質Aの60℃での溶解度は、80gです。溶かしたい100gよりも少ないので、全ては溶けません。
100gから溶けた80gを引くことで溶け残りの量が分かります。

100-80=20

よって答えは、すべては溶けない、溶け残りは20gです。

 

(3)溶解度曲線における結晶量は、それぞれの温度での溶解度から引き算して導き出せます。
もともと100℃のときの溶解度は、溶解度曲線から150gとわかります。40℃のときの溶解度は60g。
ここでは単純に、元の溶解度から冷却後の溶解度を引くことで、結晶量が分かります。

150-60=90

よって答えは、90gです。

引き算で出てくるのは、40℃では溶けきれなかった物質Aの量です。
1度溶けたものが結晶として析出されています。

問題2

以下の図は物質Bの溶解度曲線を示したものです。次の問いに答えなさい。

物質Bの溶解度曲線

(1)40℃の水300gに物質Bは何g溶けるか、答えなさい。

(2)60℃の水に物質Bを25g溶かした。あと何g溶けるか、答えなさい。

(3)60℃の水300gに物質Bを90gすべて溶かした。この水溶液を冷やし始めたとき、何℃から結晶が析出し始めるか、答えなさい。

解答と解説

(1)溶解度では、水の量と溶解度は比例の関係にあります。水の量が増えたなら、同じだけ溶けられる物質の量も増えるのです。
溶解度曲線から、40℃での物質Bの溶解度は60gです。溶解度は水100gあたりに溶けている物質の量を示しています。
問題では300gと水の量が3倍になっているので、溶ける物質Bの量も3倍になります。

60×3=180

よって答えは、180gです。

(2)あとどれだけ溶けるか知りたい時は、温度あたりの溶解度から、溶けている物質量を引くことで割り出せます。
60℃での溶解度は溶解度曲線から100gとわかります。
現在25g溶けているので、引き算をして導き出しましょう。

100-25=75

よって、答えはあと75g溶ける、です。

(3)溶解度曲線は100gの水を基準に作られているため、まず値を100gに合わせて考えます。
300gの水に物質Bが90g溶けているということは、100gの水に30g溶けているのと同じです。

溶解度曲線の縦軸で、30の値を見てみましょう。
溶解度が30gのとき、温度は20℃になっています。

よって答えは、20℃から析出し始める、となります。

 

溶解度曲線の問題は、温度に注目して解くのがおすすめです。
溶解度は
水100gを基準として作られているため、水の量が変わった場合には、溶ける物質の量も変化すると覚えておきましょう。

溶解度曲線の練習問題にチャレンジしよう

まとめ

溶解度曲線は、溶解度と温度の関係をわかりやすく示したものです。
テストに出題される溶解度曲線は似たパターンばかりなので、繰り返し練習問題を解くことでクリアできるでしょう。
それぞれの数値をひとつずつ曲線で確かめていくことで、溶解度の理解も深まりますよ。

ぜひこの記事を参考に、溶解度曲線の復習をしてみてください。

溶解度曲線まとめ