Phương pháp cô cạn là gì? (ứng dụng, bài tập vận dụng)

Trong cuộc sống, có nhiều tạp chất chúng ta cần cô cạn dung dịch để thu lại sản phẩm cần thiết. Vậy cô cạn dung dịch là gì? Câu hỏi dưới đây sẽ giải đáp thắc mắc giúp bạn ngay nhé!

Phương pháp cô cạn là gì?

Phương pháp cô cạn dung dịch là hành động làm bay hơi hết nước có trong dung dịch và ta thu được thành phẩm là những thứ còn sót lại. Hay nói cách khác thì phương pháp cô cạn là phương pháp thường được dùng để tách chất rắn ra khỏi huyền phù hoặc dung dịch bằng cách làm bay hơi dung môi và thu được lượng chất rắn lắng lại.

Ví dụ thực tế: cô cạn nước biển để được muối

Quy trình cô cạn dung dịch nước muối

Quy trình cô cạn dung dịch được diễn biến theo các bước như sau:

* Bước 1: Hoà hỗn hợp muối và nước trong một chất lỏng trung gian (thường là nước) để tạo thành dung dịch

* Bước 2: Đun nóng dung dịch trên bếp hồng ngoại hoặc bể cô cạn để thực hiện cô cạn. Ngoài ra cũng có thể thực hiện bằng cách để dung dịch bay hơi tự nhiên thay vì đun nóng hay dùng phải cô cạn thì ta sử dụng trực tiếp nhiệt độ từ môi trường.

* Bước 3. Dọc theo quá trình cô cạn, nên duy trì mức nhiệt độ và lượng chất nóng chảy

* Bước 4: Dung dịch từ từ bay hơi, khi này tính thể dần dần hình thành.

* Bước 5: Cuối cùng, khi dung dịch bay hơi hết, tinh thể hình thành là khi quá trình cô cạn đã hoàn thành. Ta thu được sản phẩm là tinh thể sau quá trình sử dụng phương pháp cô cạn.

Ứng dụng của phương pháp cô cạn

- Sử dụng phương pháp cô cạn để tách chất rắn khó tan, khó bay hơi, bền với nhiệt độ cao ra khỏi dung dịch của nó.

- Các dung dịch không phù hợp để thực hiện phương pháp cô cạn: dung dịch có tính chất khí, dung dịch bị phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, dung dịch có tính oxy hóa mạnh, dung dịch chứa chất hữu cơ dễ cháy.

- Một số ứng dụng thực tế của phương pháp cô cạn:

+ Ứng dụng trong việc sản xuất muối sạch từ nước biển.

+ Làm mứt dừa, mứt bí,...

+ Tách tinh dầu từ nguyên liệu thiên nhiên.

+ Ứng dụng để tách các hợp chất hóa học ra khỏi hỗn hợp.

+ Ứng dụng của phương pháp cô cạn trong phòng thí nghiệm…

Bài tập cô cạn dung dịch

Bài tập 1: Đem hỗn hợp kim loại X hóa trị II và kim loại Y hóa trị III với tổng khối lượng là 7,8 gram hòa tan với dung dịch Axit Sunfuric loãng vừa đủ. Kết thúc phản ứng thu được dung dịch mới và 8,96 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Dung dịch cô cạn sau phản ứng thu được muối khan là bao nhiêu gam?.

Trả lời

Gọi A và B lần lượt là nguyên tử khối của 2 kim loại X, Y cần tìm. Đặt số mol của A là a, số mol của B là b. Vậy Aa + Bb = 7,8 gram.

Ta có số mol của H2 thu được sau phản ứng là: 8,96/22,4 = 0,4 (mol)

Phương trình cô cạn là:

X +H2SO4 → XSO4 + H2

a    a                     a          a             mol

2Y + 3H2SO4 → Y2(SO4)3 + 3H2

b       1,5b              0,5b              1,5b   mol

→  a + 1,5b = 0,4 → a = 0,4 – 1,5b (mol)

nH2SO4 = nH2 = 0.4 (mol) → mH2SO4 = 0,4 x 98 = 39,2 (gram)

Theo định luật bảo toàn khối lượng mX + mY + mH2SO4 = m muối khan + mH2

→ m muối khan = mX + mY – mH2 = 7,8 + 39,3 – 0,4 x 2 = 46,2 (gram)

Bài tập 2: Hòa tan hoàn toàn vào Axit HCl hỗn hợp gồm Fe và Mg 20 gram thu được dung dịch X và 11,2 lít khí thoát ra. Lấy dung dịch X đem cô cạn thì được bao nhiêu gam?

Trả lời

Phương trình phản ứng

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Số mol của Hidro là: nH2 = 11,2/22,4 = 0,5 (mol)

→ nH2 = 1/2nHCl → nHCl = 0,5 x 2 = 1 (mol)

→mHCl = 1 x (35,5 +1) = 36,5 (gram)

Theo định luật bảo toàn khối lượng: m (Fe, Mg) +mHCl = mmuối + mH2

→ m muối = m (Fe + Mg) + mHCl – mH2 = 20 – 36,5 – 0,5 x 2 = 55,5 gram

Vậy dung dịch sau khi cô cạn là 55,5 (gram)

Bài tập 3: Hòa tan hoàn toàn Fe có khối lượng 5,6gram vào dung dịch HCl dư. Kết quả thu được khí bay ra và dung dịch X. Đem cô cạn dung dịch X thu được muối khan. Vậy số gam muối khan là bao nhiêu.

Trả lời

Phương trình phản ứng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Ta có: nFe = 5,6/56 = 0,1 mol → nFeCl2 = nH2 = nFe = 0,1 mol

→ mFeCl2 = 0,1 x (56 + 35,5x2) = 12,7 gram

Vậy muối khan thu được sau phản ứng là 12,7 gram.