Đề bài
Một học sinh tiến hành thí nghiệm với giả thuyết: “Độ tan của $CaSO_{4}$ tăng khi tăng nhiệt độ” như sau:
Bước 1: Thêm lượng dư $CaSO_{4}.H_{2}O$(3 gam) vào 100 mL nước cất trong các bình riêng biệt. Đặt mỗi bình ở các mức nhiệt độ khác nhau (cụ thể: 20°C, 40°C, 60°C, 80°C). Khuấy đều trong 15–20 phút để đạt cân bằng (đảm bảo vẫn còn chất rắn dư). Duy trì nhiệt độ ổn định ít nhất 10 phút trước khi lọc.
Bước 2: Lọc nhanh dung dịch bão hòa trong khi vẫn giữ ở nhiệt độ ổn định như ban đầu. Thu lấy phần dịch lọc.
Bước 3: Lấy 25 mL dung dịch đã lọc và làm bay hơi hết nước rồi cân phần chất khan rắn còn lại. Tính độ tan theo đơn vị gam chất tan trong 100 mL nước (xem thể tích thay đổi không đáng kể trong quá trình hòa tan).
Kết quả như sau:
| Nhiệt độ (°C) | Độ tan của $CaSO_{4}$(g/100 mL nước) |
| 20 | 0,285 |
| 40 | 0,168 |
| 60 | 0,162 |
| 80 | 0,155 |
Phương pháp giải
Dựa vào lý thuyết về độ tan của $CaSO_{4}$
Lời giải chi tiết
(a) Đúng, độ tan phụ thuộc nhiệt độ nên khi lọc cũng phải giữ nhiệt độ không thay đổi để tránh sai số.
(b) Đúng, đề bài đã chỉ ra rằng đây là thí nghiệm để kiểm tra sự thay đổi độ tan của $CaSO_{4}$ khi thay đổi nhiệt độ,
(c) Sai, kết quả thu được chứng tỏ độ tan của $CaSO_{4}$ giảm khi nhiệt độ tăng.
(d) Sai, ở 40°C, do chỉ cô cạn 25 ml nước lọc nên khối lượng chất rắn thu được ở bước 3 là $\frac{0,168.25\text{ }}{100}=0,042gam.$
Lời giải chi tiết
Để giải quyết bài tập này, chúng ta sẽ phân tích từng phát biểu dựa trên thông tin đã cho:
Phát biểu 1: “Học sinh lọc dung dịch bão hòa trong điều kiện giữ nhiệt độ ổn định với mục đích tránh kết tinh muối làm sai lệch kết quả.”
Phân tích: Việc giữ nhiệt độ ổn định trong quá trình lọc là rất quan trọng để đảm bảo độ tan của $CaSO_4$ không bị thay đổi do sự thay đổi nhiệt độ. Nếu nhiệt độ thay đổi, $CaSO_4$ có thể kết tinh hoặc tan thêm, dẫn đến sai lệch kết quả đo độ tan.
Kết luận: Đây là một phát biểu đúng.
Phát biểu 2: “Mục tiêu của thí nghiệm là xác định sự thay đổi độ tan $CaSO_4$ theo nhiệt độ.”
Phân tích: Thí nghiệm được thiết kế để đo độ tan của $CaSO_4$ ở các nhiệt độ khác nhau (20°C, 40°C, 60°C, 80°C). Mục tiêu chính là xem xét sự biến đổi độ tan của $CaSO_4$ khi nhiệt độ thay đổi.
Kết luận: Đây là một phát biểu đúng.
Phát biểu 3: “Từ kết quả cho thấy giả thuyết ban đầu của học sinh là đúng.”
Phân tích: Giả thuyết ban đầu là “Độ tan của $CaSO_4$ tăng khi tăng nhiệt độ”. Tuy nhiên, theo bảng kết quả, độ tan của $CaSO_4$ giảm khi nhiệt độ tăng từ 20°C đến 80°C (từ 0,285 g/100 mL xuống 0,155 g/100 mL).
Kết luận: Đây là một phát biểu sai. Giả thuyết ban đầu của học sinh là sai.
Phát biểu 4: “Ở 40°C, khối lượng chất rắn thu được ở bước 3 là 0,168 gam.”
Phân tích: Bước 3 là lấy 25 mL dung dịch đã lọc và làm bay hơi hết nước rồi cân phần chất khan rắn còn lại. Theo bảng số liệu, độ tan của $CaSO_4$ ở 40°C là 0,168 g/100 mL nước. Vì chỉ lấy 25 mL dung dịch, khối lượng chất rắn thu được sẽ là:$$\frac{0,168 \text{ g}}{100 \text{ mL}} \times 25 \text{ mL} = 0,042 \text{ g}$$.Vậy khối lượng chất rắn thu được không phải là 0,168 gam.
Kết luận: Đây là một phát biểu sai.
Chú ý khi giải
Chú ý khi giải bài tập này:
Đọc kỹ đề bài và phân tích từng bước thí nghiệm để hiểu rõ mục đích của từng thao tác.
Xem xét cẩn thận bảng số liệu và so sánh chúng để đưa ra kết luận chính xác.
Khi tính toán, cần chú ý đến đơn vị và áp dụng đúng công thức.
Đối với các phát biểu, cần phân tích kỹ lưỡng dựa trên kiến thức và số liệu đã cho để xác định tính đúng sai.