1.5.2溶解度
酒石酸溶解度和结晶介稳区的研究
学号：11401428常州大学毕业设计（论文）（2015届）题目酒石酸溶解度和结晶介稳区的研究学生张勇超学院石油化工学院专业班级化工114校内指导教师冷一欣专业技术职务教授二〇一五年六月酒石酸溶解度和结晶介稳区的研究摘要：根据溶解度和结晶介稳区宽度这两种物理性质可以为结晶过程控制最优的操作条件、设计最合理的生产设备。
本文采用静态法测定了在25-55 °C的温度范围内，L-酒石酸在水、乙醇以及不同比例的乙醇-水混合溶剂中的溶解度与超溶解度，得到了L-酒石酸在水和乙醇-水混合溶剂中的结晶介稳区，并推算出表观成核级数m（m值在文中表出），得出成核速率方程。
采用λh方程，修正Apelblat和CNIBS/R-K关联方程拟合了溶解度数据，三种关联方程所得104RMSD数值区间分别为：3.008-14.641，1.505-11.497，4.044-7.510，以上拟合结果表明，这三个方程都能很好的拟合L-酒石酸在实验数据，并且CNIBS/R-K关联方程可以更好的拟合L-酒石酸的溶解度数据。
对L-酒石酸的溶解过程进行了热力学分析，结果表明L-酒石酸在大部分浓度的乙醇水溶液溶解过程中，对吉布斯自由能变化的贡献焓补偿要比熵补偿更为显著，此外，L-酒石酸在溶剂中的溶解过程为吸热过程，并非自发进行。
研究过程中用最大过冷度ΔT max表示介稳区宽度，并利用激光法考察了温度、溶剂组成、降温速率、搅拌速率等因素对结晶介稳区宽度的影响。
研究结果表明：L-酒石酸的溶解度随着温度的升高而增大，随着乙醇质量分数的增大而减小。
在一定条件下，L-酒石酸介稳区宽度随溶液温度的升高和搅拌速率的增大而变窄；随乙醇含量和降温速率的增大而变宽。
关键词：L-酒石酸；溶解度；介稳区；超溶解度Determination of Solubility and Metastable Zone Width forTartaric AcidAbstract：Solubility and metastable zone width is the two important physical properties for crystallization process, which can provide the optimum operating conditions for crystallization process, and design the most reasonable production equipment. In this study, the solubility and supersolubility of L-tartaric acid in water, ethanol and ethanol-water mixtures was determined by a static analytical technology at temperatures ranging from 25 to 55 °C, and calculated the apparent nucleation series m, the nucleation rate equation was given.The measured solubility data was correlated by λh, the modified Apelblat and CNIBS/R-K equations. The 104RMSD values of three equations were observed in the range of 3.008-14.641 for the λh equation, 1.505-11.497 for the modified Apelblat equation and 4.044 -7.510 for the CNIBS/R-K equation, respectively. This result demonstrates that the calculated solubility of L-tartaric acid in solvent mixtures agree well with experimental data, and the CNIBS/R-K equation correlates the solubility data best owing to its lowest value of the 104RMSD. The thermodynamics analysis of L - tartaric acid in the dissolution process demonstrates that the enthalpy to the Gibbs free energy change contributes more than the entropy in the most ethanol + water mixture solutions. Additionally, the dissolution process of L-tartaric acid is endothermic and not spontaneous.Furthermore, the metastable zone width was described using the maximum supercooling ΔT max. The influences of temperature, solvent composition, agitation rate and cooling rate on the width of metastable zone were explored using the laser-monitoring dynamic method, respectively. The results show that L - tartaric acid solubility increases with the rising of temperature, and decreases with the increasing mass fraction of ethanol. Under certain conditions, L-tartaric acid metastable zone width decreases with the increasing solution temperature and agitation rate, and increases with the increasing ethanol content and cooling rate.Key words：L-Tartaric Acid；Solubility；Metastable zone width；Supersolubility目录摘要： (I)Abstract： (II)1 文献综述 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 L-酒石酸的理化性质 (1)1.2.1 L-酒石酸的物理性质 (1)1.2.2 L-酒石酸的化学性质 (2)1.3 酒石酸的应用 (2)1.3.1 医药工业方面 (2)1.3.2 食品工业方面 (2)1.3.3 日用化工方面 (2)1.4 酒石酸的生产 (2)1.4.1 L-酒石酸的制备 (2)1.4.2 D-酒石酸的制备 (3)1.5 溶解度及其测定方法 (4)1.5.1 溶解度概念 (4)1.5.2 溶解度的测定方法 (4)1.6 介稳区及其测定方法 (4)1.6.1 介稳区概念 (4)1.6.2 介稳区的测定方法 (5)1.7结晶 (6)1.8 课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题 (6)1.8.1 研究内容 (6)1.8.2 研究目标 (6)1.8.3 拟解决的关键问题 (6)1.9 课题研究的意义 (6)2 实验部分 (6)2.1 实验试剂 (6)2.2 实验仪器 (7)2.3 实验方法 (7)2.3.1 溶解度的测定方法 (7)2.3.2 介稳区的测定方法 (8)2.4 L-酒石酸溶解度及介稳区测定实验装置 (8)2.4.1 激光法测定原理 (8)2.4.2 实验装置 (8)2.5 实验步骤 (9)2.5.1 溶解度的测定步骤 (9)2.5.2 介稳区的测定步骤 (9)3 实验结果与讨论 (10)3.1 可靠性检验 (10)3.2 溶解度的测定 (10)3.2.1 溶解度 (10)3.2.2 溶解度关联 (12)3.2.3 热力学分析 (14)3.3 介稳区宽度的测定 (15)3.3.1 饱和温度对L-酒石酸在水中介稳区的影响 (16)3.3.2 饱和温度对L-酒石酸在10%乙醇水溶液中介稳区的影响 (16)3.3.3 降温速率对L-酒石酸在水中介稳区的影响 (17)3.3.4 搅拌速率对L-酒石酸在水中介稳区的影响 (19)4 结论 (20)参考文献 (21)致谢 (24)1 文献综述1.1 研究背景酒石酸是一种常用于工业的重要有机酸，仅存在于自然界少数植物中，如葡萄、罗望子等。
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溶解度表
维基百科，自由的百科全书 这是各种元素在水中的溶解度列表，以化学品中特征元素的拼音顺序排列。所有数据都为1atm下的数 据，单位为g/100cm3。 内容列表： A：锕、氨、铵；B：钯、钡、铋、铂、钚；D：氮、镝；E：铒；F：钒；G：钆、 钙、锆、镉、铬、汞、钴、硅；H：铪、氦、钬；J：镓、钾、金；K：钪；L：镧、锂、硫、镥、 铝；M：镁、锰；N：钠、镍、钕；P：硼、铍、钋、镨；Q：氢、铅；R：铷；S：铯、钐、砷、 铈、锶；T：铊、碳、铽、锑、铁、铜、钍；X：锡、氙、锌、溴；Y：氩、氧、铟、钇、镱、 银、铀、铕；有机化合物
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物 质
化学式
0° C
10 ° C
20 ° C 0.48 2.15
30 ° C 0.84
40 ° C 1.32
50 ° C
60 ° C 2.42
70 ° C
80 ° C
90 ° C
100 ° C
钒酸 NH4VO3 铵 硫代 硫酸 (NH4)2S2O3 铵 硫氰 NH4SCN 酸铵 酒石 (NH4) 酸铵 2C4H4O6 亚硫 (NH4)2SO3 酸铵 硫酸 (NH4)2SO4 铵 硒酸 (NH4)2SeO4 铵 磷酸 (NH4)3PO4 铵 高锰 NH4MnO4 酸铵 高氯 NH4ClO4 酸铵 草酸 (NH4)2C2O4 铵 高碘 (NH4)5IO6 酸铵 硝酸 NH4NO3 铵 碘化 NH4I 铵 碘酸 NH4IO3 铵 酒石 酸氢 NH4HC4H4O6 铵 硫酸 NH4HSO4 氢铵 磷酸 一氢 (NH4)2HPO4 42.9 铵 甲酸 NH4HCO2 铵 氟硅 (NH4)2SiF6 酸铵 磷酸 二氢 NH4H2PO4 铵 22.7 39.5 102 62.9 1.88 118 155 150 163 12 2.2 16.4 3.21 120 45 47.9 70.6 96 144 55 54 73 105
浙教版八年级上册科学 1.5.2 物质的溶解度 课后习题重点练习课件
14．如表是氯化钠(NaCl)和硝酸钾(KNO3)在不同温度时 的溶解度，回答问题。
(1)找出氯化钠与硝酸钾溶解度相等时所对应的温度范围 ___2_0_～__3_0_℃_______。
(2)60 ℃时，按图示操作：
A中溶液是_不__饱__和___(填“饱和”或“不饱和”)溶液，C中 溶液的总质量是__1_6_7_._6__克。 (3)50 ℃时，将两种物质的饱和溶液各100克，分别加热蒸 发10克水后，再恢复到50 ℃，剩余溶液的质量：NaCl 溶液__大__于____(填“大于”“等于”或“小于”)KNO3溶液。
(1)A 、 B 、 C 三 点 所 对 应 的 溶 液 ， 属 于 不 饱 和 溶 液 的 是 ______C__________(填字母)。
(2)在40 ℃时，M物质的溶解度为___1_6_0___克，若保持溶剂的 质量不变，从C点对应的溶液获得M的晶体，可以采用的 方法是__降__温__结__晶_________________________________。
5．【中考·来宾】20 ℃时氯 化钾的溶解度为 34克， 下列是四位同学在20 ℃ 时配制的氯化钾溶液， 其中一定达到饱和的是( )
【解析】20 ℃时，氯化钾的溶解度是34克，其含义是 ：20 ℃时，100克水中溶解34克氯化钾达饱和，由此可 知，20 ℃时，50克水中溶解17克氯化钾达饱和，故选B 。
第四组 50 30 12
下列说法错误的是( ) A．20 ℃时，50克NaCl饱和溶液中含有18克NaCl B．用蒸发的方法可以使不饱和溶液变成饱和溶液 C．第二组所得溶液中溶质与溶剂的质量比为9∶25 D．相同温度下，NaCl在水里的溶解度与水的质量无关
【解析】结合第二、第三、第四组实验中剩余固体的质 量，知道20 ℃时50克水中最多能溶解18克NaCl。20 ℃时 ，68克NaCl 饱和溶液中含有18克NaCl，A错误故选A。
溶解度表
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这是各种元素在水中的溶解度列表，以化学品中特征元素的拼音顺序排列。所有数据都为1atm下的数据，单位为g/100cm3。
内容列表： 锕、氨、铵、钯、钡、铋、铂、钚、氮、镝、铒、钒、钆、钙、锆、镉、铬、汞、钴、硅、铪、氦、钬、镓、钾、金、钪、镧、锂、硫、镥、 铝、镁、锰、钠、镍、钕、硼、铍、钋、镨、氢、铅、铷、铯、钐、砷、铈、锶、铊、碳、铽、锑、铁、铜、钍、锡、氙、锌、溴、氩、氧、铟、钇、镱、 银、铀、铕、有机化合物
BaS
2.88 4.89 7.86
10.4
砷酸铋
BiAsO4
7.298×10-4
氢氧化铋 Bi(OH)3
2.868×10-7
碘化铋
BiI3
7.761×10-4
磷酸铋
BiPO4
1.096×10-10
硫化铋
Bi2S3
1.561×10-20
氢氧化铂(II) Pt(OH)2
3.109×10-11
溴化铂(IV) PtBr4
102
亚硝酸钙
Ca(NO2)2 ·4H2O
63.9
草酸钙
CaC2O4
高氯酸钙 Ca(ClO4)2
高锰酸钙 Ca(MnO4)2
磷酸钙
Ca3(PO4)2
硒酸钙
CaSeO4·2H2O 9.73
硫酸钙
CaSO4·2H2O 0.223
钨酸钙
CaWO4
氟化锆
ZrF4
硫酸锆
Zr(SO4)2·4H2O
砷酸镉
Cd3(AsO4)2
0.0022
88.5 70 56 44.5 34 26.5 20 15 11 8 7
1.5 物质的溶解(2)——溶解度
食盐、硝酸钾在不同温度下的溶解度
温度
氯 化钠 硝酸钾
0
35.7 13.3
10
35.8 20.9
20
36.0 31.6
30
36.3 45.8
40
50
60
37.3 110
70
37.8 138
80
38.4 169
90
39.0 202
100
39.8 246
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1、用溶解度来表示物质的溶解能力。
即：在一定的温度下，某物质在 100 克溶剂中 达到饱和状态时所溶解的质量为该物质在这种 溶剂里的溶解度。
注意点：
(1)理解这个概念，抓住四个词: 条件： 一定温度。温度不同,溶解度不同 标准： 100克溶剂(一般指水） 溶液状态：饱和状态 单位： 质量（克） (2)溶解度值越大，表明该温度下，物质的溶解能力 - 新世纪教育网版 越强。 权所有
2、20℃时,100克水中最多能溶解0.165克氢 氧化钙,则20℃时氢氧化钙的溶解度是 0.165克
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2、溶解性等级:
常见物质的溶解度（２０℃）(单位：克)
物质 氯化钠 氢氧 化钙 名称 溶解度 36.0 0.165 蔗糖 氯酸钾 氯化铵 硝酸钾 碳酸钙 37.2 31.6 0.0013
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溶解度的含义 1、“60℃时,硝酸钾的溶解度是110克”
这句话含义是 60℃ 时 , 在 100 克 水 中 溶 解
110 克硝酸钾达到饱和状态。 或： 60℃时，在 100 克水中 最多能溶解110克硝酸钾。 此时硝酸钾饱和溶液中溶质、溶剂、溶 11 10 21 液的质量比为_____∶______∶_____。
物质水溶液溶解度表(化学基础数据大全)
3.629×10-3 45
16.6 230 143 7.753×10-4 6.170×10 209 2.25 1.8
-4
17.1 213
17.5 278
17.9 295
18.4 312
1.83
1.49
0.83
0.518 16.6 4.303×10 0.173 0.24 66 4.099×10-3
-3
氢氧化铂(II) Pt(OH)2
碘酸钚(IV)
Pu(IO3)4
7.998×10-2
氮、镝
物质 一氧化氮 一氧化二氮 铬酸镝(III) NO N2O Dy2(CrO4)3·10H2O 化学式 0°C 10°C 20°C 5.6×10-3 0.112 0.663 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°C 90°C 100°C
37.7
34.6
49.9
68.9
96 70.6 47.9 45 120
105 73 54 55 144
115 75.4 60.8 63 170 2.15 0.48
126 78 68.8 70.5 208 0.84
143 81 78.4 76.5 234 1.32
192 88 104 86.9 346 2.42 95 144 150 103 153
钆、钙、锆、镉、铬、汞、钴、硅
物质 乙酸钆 溴酸钆 硫酸钆(III) 氯化钙 乙酸钙 化学式 Gd(C2H3O2)·4H2O 5.61 1.882×10-5 2.6 74.5 Gd(BrO3)3·9H2O Gd2(SO4)3 CaCl2 Ca(C2H3O2)2·2H2O 3.98 59.5 3.3 64.7 2.32 100 128 137 147 154 159 0°C 10°C 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°C 90°C 100°C
物质溶解度表
溴化铊TlBr25°C4×10–6氯化铊TlCl25°C 2.65×10–4硫酸铊Tl2SO425°C 3.6×10–4硫氰化铊TlSCN25°C; 2.25×10–4物质水溶液溶解度表以化学品中特征元素的拼音顺序排列。
所有数据都为1atm下水溶液溶解度的数据，单位为g/100cm31.锕、氨、铵 (2)2.钯、钡、铋、铂、钚 (3)3.氮、镝 (4)4.铒 (4)5.钒 (4)6.钆、钙、锆、镉、铬、汞、钴、硅 (4)7.铪、氦、钬 (7)8.镓、钾、金 (7)9.钪 (8)10.镧、锂、硫、镥、铝 (9)11.镁、锰 (9)12.钠、镍、钕 (10)13.硼、铍、钋、镨 (12)14.氢、铅 (12)15.铷 (13)16.铯、钐、砷、铈、锶 (14)17.铊、碳、铽、锑、铁、铜、钍 (15)18.锡、氙、锌、溴 (17)19.氩、氧、铟、钇、镱、银、铀、铕 (19)20.有机化合物 (22)21.酸碱盐溶解性表 (23)1.锕、氨、铵2.钯、钡、铋、铂、钚3. 氮、镝4.铒5.钒6.钆、钙、锆、镉、铬、汞、钴、硅7.铪、氦、钬8.镓、钾、金9.钪10.镧、锂、硫、镥、铝11.镁、锰12.钠、镍、钕13.硼、铍、钋、镨14.氢、铅15.铷16.铯、钐、砷、铈、锶17.铊、碳、铽、锑、铁、铜、钍18.锡、氙、锌、溴19.氩、氧、铟、钇、镱、银、铀、铕20.有机化合物化学基础数据-物质溶解度表- 21 - 21.酸碱盐溶解性表。
[精品]各种气体在水中的溶解度
![[精品]各种气体在水中的溶解度](https://img.taocdn.com/s3/m/8697c63f02d8ce2f0066f5335a8102d276a2610a.png)
[精品]各种气体在水中的溶解度
氧气（O2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约7毫升O2。
二氧化碳（CO2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约1.5升CO2。
氮气（N2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约20毫升N2。
氢气（H2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约1.6毫升H2。
甲烷（CH4）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约14毫升CH4。
乙烯（C2H4）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约2毫升C2H4。
氯气（Cl2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约0.03毫升Cl2。
这些气体在水中的溶解度与温度和压力有关。
一般来说，温度越高，气体在水中的溶解度越低；压力越高，气体在水中的溶解度越高。
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食盐
水 10 ℃ 10 ℃
酒精
应该同种溶剂
这样行吗？
蔗糖 食盐
不行
氯化钠 硝酸钾
水
10 ℃
水
10 ℃
溶剂的量应该相同
这样行吗？
1克蔗糖
1克氯化钠
不行
1克硝酸钾
1克食盐
20克水
应该达到饱和状态进 100克水能溶解1克蔗糖也能溶解1克食盐， 这可以说明蔗糖、食盐的溶解性相同吗？ 行比较
水
水
比较不同物质的溶解能力， 应该控制的条件有：
判断是非：
(1)20℃时，10克食盐溶解在100克水中，所以 20℃时食盐的溶解度是10克。 (2)100克水中溶解了36克食盐刚好达到饱和，所 以食盐的溶解度是36克。 (3)在20℃时，100克水里最多溶解33.3克氯化铵， 则20℃氯化铵的溶解度是33.3。 (4)在20℃时，100克硝酸钾饱和溶液里含硝酸钾 24克，则20℃硝酸钾的溶解度是24克。 (5)在30℃时，100克水中加入40克氯化钾后达到 饱和溶液，则30℃时氯化钾的溶解度是40克。
练习
1. 在20℃时，100g水中溶解36g氯化
钠溶液达到饱和，则20℃时氯化钠 36 。 溶解度是____g 2. 在0℃时，100g水中最多可溶解 13.3g硝酸钾，则0℃时硝酸钾溶解 13.3 。 度是_____g
2、物质的溶解性等级
条件:20℃物质在水中的溶解度 20℃时的 溶解度 溶解性 等级 >10克 1－10克 0.01－1克
第7 节 物质在水中 的溶解 (2)
【引入】
我们已经知道蔗糖和熟石灰 在相同的条件下，溶解能力是不 同的，蔗糖比熟石灰易糖和食盐的溶 解能力呢？应该控制哪些条件？
蔗糖
这样行吗？
氯化钠 不行 硝酸钾 水 水
食盐
应该在同一温度下
10 ℃
40 ℃
蔗糖
这样行吗？
氯化钠 不行 硝酸钾
4、饱和溶液中有关溶解度的简单计算
公式：
溶质质量 溶剂质量
==
溶解度 100克
单位：克
(1)计算一定温度下的溶解度
例1 20℃,0.05克某物质在室温时溶于10 克水中达到饱和,这种物质的溶解度是 多少?
溶质质量
解： 溶剂质量 0.05g 10g
==
溶解度
100克
S
=
100g
S = 0.5g 答：这种物质在20 ℃时溶解度是0.5克
溶解度的四要素
条件--------- 一定温度 标准---------- 100克溶剂 (一般指水） 溶液状态---- 饱和状态 单位---------- 克
20℃时，蔗糖的溶解度是203.9g ，其含义是什么？ 20℃时，100g水中最多能够溶解 203.9g蔗糖。 20℃时，100g水中溶解203.9g蔗 糖,溶液刚好达到饱和状态。
相同的温度
同种且质量相等的溶剂 达到饱和溶液
1、溶解度的含义
在一定的温度下，某物质在100 克溶剂中达 到饱和状态时所溶解的质量为该物质在这种 溶剂里的溶解度。
注意点： (1)理解这个概念，抓住四个词:一定的温 度，100克溶剂（一般为水）、达到饱和、 溶解的质量（单位为克）
(2)溶解度值越大，表明该温度下，物质的 溶解能力越强.
（2）根据溶解度求溶质和溶液的质量 例2：已知20摄氏度时某物质的溶解 度为20克，40克水中需溶解多少克 硝酸钾才能得到饱和溶液？ 50克该物质溶解在多少克水中恰好 得到饱和溶液？
<0.01克
易溶
0.01克
可溶
1克
微溶
10克 可溶
难溶
难溶
微溶
易溶
已知20℃下列物质的溶解度：食盐36克，氢氧化钙 0.165克，氯酸钾7.4克，判断它们的溶解性等级。
3、物质的溶解度随温度的变化
阅读书本28、29页，完成书本29页思考 和讨论。
结论：
大部分固体物质的溶解度随温度升高而增大， 极少数固体物质的溶解度随温度升高而减小。 气体物质的溶解度随温度升高而减小。