冬天捞碱，夏天晒盐
我国北方有些盐湖附近的人们，冬天从湖里捞出纯碱（碳酸钠），夏天把湖水晒干得到食盐（氯化钠）。为什么两种物质要在不同的季节取？答案藏在它们的溶解度随温度变化的规律里。
固体的溶解度
在一定温度下，某固态物质在 100 g 溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度solubility。如果不指明溶剂，通常指在水里的溶解度。
例：20 °C 时，氯化钠的溶解度是 36.0 g。意思是：20 °C 时，100 g 水中最多能溶解 36.0 g 氯化钠，这时得到 136.0 g 饱和溶液。
按 20 °C 时的溶解度，可以把物质的溶解性大致分为：
| 20 °C 时的溶解度 | 溶解性 | 例子 |
|---|---|---|
| 大于 10 g | 易溶 | 硝酸钾、氯化钠 |
| 1–10 g | 可溶 | 氯酸钾 |
| 0.01–1 g | 微溶 | 氢氧化钙 |
| 小于 0.01 g | 难溶 | 碳酸钙 |
溶解度曲线
用横轴表示温度、纵轴表示溶解度，把一种物质在不同温度下的溶解度画成曲线，就是溶解度曲线solubility curve。读曲线之前，先看看曲线上各个位置的含义：
🔧 数学工具卡 · 读坐标图会了可以跳过
曲线上的点：表示该物质在这个温度下的溶解度，此时的溶液恰好饱和。
曲线下方的点：溶解的量比溶解度小，溶液是不饱和的。
曲线上方的点：加入的量超过了溶解度，溶液饱和，而且有固体没有溶解。
两条曲线的交点：在这个温度下，两种物质的溶解度相等。
曲线的陡缓：曲线越陡，溶解度受温度的影响越大。
在某物质的溶解度曲线图上，一个点落在曲线的下方。它表示的溶液是？
点在曲线下方，说明溶解的量小于这个温度下的溶解度，还能继续溶解，是不饱和溶液。
拖动上面的滑块读出各物质在不同温度下的溶解度；在下面的“降温结晶”里选一种物质和冷却到的温度，看看能析出多少晶体：
- 硝酸钾 KNO₃
- 氯化铵 NH₄Cl
- 氯化钾 KCl
- 氯化钠 NaCl
氢氧化钙（纵轴放大了）
氢氧化钙 Ca(OH)₂
降温结晶
从曲线可以看出三种规律：
- 大多数固体的溶解度随温度升高而增大，比如硝酸钾，变化很明显。
- 少数固体的溶解度受温度影响很小，比如氯化钠，曲线几乎是平的。
- 极少数固体的溶解度随温度升高反而减小，比如氢氧化钙。
怎样让晶体析出
- 溶解度受温度影响大的物质（如硝酸钾），用降温结晶（冷却热饱和溶液）。
- 溶解度受温度影响小的物质（如氯化钠），用蒸发结晶（蒸发溶剂）。
所以，硝酸钾中混有少量氯化钠时，可以用降温结晶的方法提纯硝酸钾；“冬天捞碱”是因为纯碱的溶解度随温度降低明显减小，冬天会结晶析出；“夏天晒盐”是因为氯化钠的溶解度受温度影响小，只能靠蒸发水分得到。
气体的溶解度
气体的溶解度随温度升高而减小，随压强增大而增大：
- 打开汽水瓶盖，压强减小，溶解的二氧化碳逸出，冒出大量气泡。
- 喝了汽水以后常常会打嗝，因为体内温度高，二氧化碳的溶解度变小。
- 夏天闷热时，鱼常常浮到水面上呼吸，因为水温升高，水中溶解的氧气减少了。
例题 1：用溶解度判断溶液
60 °C 时硝酸钾的溶解度是 110 g。60 °C 时，向 50 g 水中加入 60 g 硝酸钾，充分溶解后，得到的溶液是否饱和？溶液的质量是多少？
- 换算到 50 g 水。 100 g 水最多溶解 110 g，50 g 水最多溶解 110 g × 50/100 = 55 g。
- 比较。 加入 60 g，大于 55 g，只溶解 55 g，还剩 5 g 没溶解，所得溶液饱和。
- 算质量。 溶液质量 = 50 g + 55 g = 105 g。
例题 2：降温结晶析出多少晶体？
把 60 °C 时 210 g 硝酸钾饱和溶液冷却到 20 °C，能析出多少克硝酸钾晶体？（60 °C、20 °C 时硝酸钾的溶解度分别为 110 g、31.6 g）
- 找水的质量。 60 °C 时 100 g 水最多溶解 110 g，100 g + 110 g = 210 g，正好是这份饱和溶液：其中有 100 g 水、110 g 硝酸钾。
- 冷却后。 20 °C 时 100 g 水最多只能溶解 31.6 g 硝酸钾。
- 析出晶体。 110 g − 31.6 g = 78.4 g。冷却过程中水的质量不变，多出来的硝酸钾以晶体形式析出。
- 从硝酸钾的热饱和溶液中得到硝酸钾晶体
硝酸钾的溶解度受温度影响大，冷却后大量析出。
- 海水晒盐
氯化钠的溶解度受温度影响小，要靠蒸发水分。
- 硝酸钾中混有少量氯化钠，提纯硝酸钾
冷却时硝酸钾大量析出，少量氯化钠仍留在溶液中。
- 氯化钠中混有少量硝酸钾，提纯氯化钠
蒸发结晶得到氯化钠，少量硝酸钾留在剩下的溶液里。
- 从氯化铵的热饱和溶液中得到氯化铵晶体
氯化铵的溶解度随温度变化较大，冷却即可析出。
- “冬天捞碱”
纯碱的溶解度随温度降低明显减小，冬天自然降温就结晶析出。
- “夏天晒盐”
氯化钠的溶解度受温度影响小，夏天日照强、蒸发快。
常见误区
误区 1：“20 °C 时氯化钠的溶解度是 36 g，就是 100 g 溶液里有 36 g 氯化钠。” 溶解度说的是 100 g 溶剂，不是 100 g 溶液。136 g 饱和溶液中才有 36 g 氯化钠。
误区 2：不说温度就比较溶解度的大小。 溶解度随温度变化。比如 20 °C 时氯化钠的溶解度比硝酸钾大，60 °C 时却比硝酸钾小得多。比较时一定要指明温度。
误区 3：“温度越高，物质的溶解度越大。” 这只对大多数固体成立。氢氧化钙和所有气体的溶解度都随温度升高而减小。
即时小测
20 °C 时硝酸钾的溶解度为 31.6 g，下列说法正确的是？
溶解度指一定温度下、100 g 溶剂中达到饱和时溶解的质量。A 把溶剂说成了溶液，D 没有指明温度。
夏天天气闷热时，鱼塘里的鱼常浮到水面呼吸，主要原因是？
气体的溶解度随温度升高而减小，水中溶解的氧气变少了。
小结
- 溶解度的四个要素：一定温度、100 g 溶剂、饱和状态、单位是克。
- 溶解度曲线：线上的点表示恰好饱和，线下不饱和，线上方饱和且有固体剩余；交点表示溶解度相等。
- 多数固体溶解度随温度升高而增大（硝酸钾明显），氯化钠受温度影响小，氢氧化钙随温度升高而减小。
- 溶解度受温度影响大的用降温结晶，影响小的用蒸发结晶。
- 气体的溶解度随温度升高而减小，随压强增大而增大。
通往 AP（以后再看）
AP U3.10 从分子间作用力解释为什么有的物质易溶、有的难溶；U7.11 会把“难溶”定量化，用溶度积 描述难溶物的溶解平衡。读溶解度曲线、判断点在曲线上方还是下方，正是 AP 科学实践 3（数据表示）的基本功。