Для решения задачи о том, до какой температуры необходимо охладить насыщенный раствор медного купороса, чтобы из него выпало в осадок 15 г вещества, нам нужно использовать данные о растворимости медного купороса (медного сульфата) при различных температурах.
Шаг 1: Понимание растворимости
Растворимость вещества зависит от температуры. Для медного купороса, который чаще всего записывают как CuSO₄·5H₂O, растворимость при различных температурах может быть следующей:
- При 20 °C: ~ 25 г на 100 мл воды
- При 50 °C: ~ 45 г на 100 мл воды
- При 80 °C: ~ 60 г на 100 мл воды
Эти данные означают, что при 80 °C в 100 мл воды может раствориться 60 г медного купороса, и при более низкой температуре - меньше.
Шаг 2: Определение начальной массы раствора
Поскольку у нас 15 г медного купороса, мы должны понять, сколько воды нам нужно, чтобы при 80 °C растворить это количество.
Если в 100 мл воды растворяется 60 г CuSO₄, то для 15 г:
[
\text{V} = \left( \frac{100 \text{ мл}}{60 \text{ г}} \right) \cdot 15 \text{ г} = 25 \text{ мл}
]
Это означает, что 15 г медного купороса растворены в 25 мл воды при 80 °C.
Шаг 3: Определение температуры для выпадения осадка
Теперь нам нужно определить, какая температура нужна, чтобы в этом растворе при охлаждении выпало 15 г осадка. Мы смотрим на растворимость CuSO₄ в таблице, чтобы найти, при какой температуре 15 г сможет быть в растворе.
Итак, чтобы 15 г CuSO₄ оставалось в растворе (т.е. чтобы раствор был насыщенным), мы ищем, сколько медного купороса может раствориться при низких температурах.
При 20 °C, растворимость — 25 г на 100 мл, значит в 25 мл воды может раствориться не более 6.25 г.
При 30 °C — растворимость может быть около 10 г на 100 мл, соответственно в 25 мл — 2.5 г.
При 50 °C — примерно 45 г на 100 мл, что означает, что в 25 мл у нас 11.25 г.
Следовательно, необходимо охлаждать раствор ниже 20 °C, чтобы начать выпадение медного купороса.
Ответ
Так как 15 г CuSO₄ не может оставаться растворимым при температуре выше 20 °C, то нужно охладить раствор до температуры ниже 20 °C. Однако точную границу определить трудно без таблицы, но логически, это должно быть примерно 15-20 °C.
Итак, температура, до которой необходимо охладить раствор: 20 °C.
