内容正文:
第八章 水溶液中的离子反应平衡
第25讲 盐类的水解
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01
考 点 一
02
考 点 二
03
考 点 三
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考点一 盐类水解及其规律
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H+或OH-
弱电解质
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增大
可逆
吸热
微弱
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分步
第一步
一步
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B
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答案:BC
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考点二 盐类水解的影响因素及应用
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大
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碱
>
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HCl
Al2O3
MgO、MgCO3或Mg(OH)2
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酸
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C
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A
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考点三 溶液中粒子浓度的大小比较
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大于
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电中性
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元素
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1.盐类水解的实质和特点
定义:在盐溶液中,盐电离出的离子与水电离出的____________结合生成____________的反应。
(1)实质
在水溶液中,盐电离出的弱酸阴离子与H+结合(或弱碱阳离子与OH-结合)破坏了水的电离平衡,水的电离程度________,c(H+)≠c(OH-),使溶液呈碱性(或酸性)。
(2)特点
①________;②________;③________(顺序可调)。
2.盐类水解的规律
有弱才水解,无弱不水解;都弱都水解,越弱越水解;谁强显谁性,同强显中性。
3.盐类水解的离子方程式的书写
(1)书写形式:盐类水解程度一般很小,水解时通常不生成沉淀和气体,书写水解的离子方程式时,一般用“⥫⥬”连接,产物不标“↑”或“↓”。
(2)书写规律
①多元弱酸的酸根离子的水解________进行,以__________为主,如COeq \o\al(2-,3)水解的离子方程式:COeq \o\al(2-,3)+H2O⥫⥬HCOeq \o\al(-,3)+OH-(主要)、HCOeq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬H2CO3+OH-(次要)。
②多元弱碱阳离子的水解方程式书写时________完成,如Fe3+水解的离子方程式:Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+。
③能完全水解的离子组合(阴、阳离子同时水解,且互相促进),由于水解程度较大,书写时要用“===”“↑”“↓”等,如NaHCO3溶液与AlCl3溶液混合后反应的离子方程式:Al3++3HCOeq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+3CO2↑。
划重点 常见的能完全水解的离子组合有①Al3+与COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3)、 S2-、HS-、AlOeq \o\al(-,2)、SiOeq \o\al(2-,3)等;②Fe3+与COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3)、AlOeq \o\al(-,2)、SiOeq \o\al(2-,3)等;③NHeq \o\al(+,4)、与AlOeq \o\al(-,2)、SiOeq \o\al(2-,3)。
1.盐溶液的酸碱性
盐的类型
是否水解
溶液的pH
强酸弱碱盐
水解
pH<7
强碱弱酸盐
水解
pH>7
强酸强碱盐
不水解
pH=7
弱酸弱碱盐
水解
谁强显谁性
2.盐类水解的规律
(1)盐的水解促进了水的电离,使水的电离程度增大。
(2)有弱才水解,越弱越水解,谁强显谁性,同强显中性。
(3)盐对应的酸(或碱)越弱,水解程度越大,溶液碱性(或酸性)越强。如相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的pH前者大于后者。
3.水解离子方程式书写规则
(1)多元弱酸阴离子是分步水解的,以第一步水解为主。
(2)多元弱碱阳离子水解复杂,可一步写出。
(3)彻底双水解用“===”“↑”“↓”。
4.比较相同浓度的溶液pH大小的方法
(1)先按酸性、中性、碱性分类,再按电离和水解规律排序。
(2)酸性:强酸<弱酸<强酸弱碱盐。
碱性:强碱>弱碱>强碱弱酸盐。
A.三种溶液pH的大小顺序是①>③>②
B.三种溶液中由水电离出的OH-浓度大小顺序是②>③>①
C.若将三种溶液稀释相同倍数,pH变化最大的是③
D.若分别加入10 mL 0.1 mol·L-1盐酸后,pH最大的是①
解析:等浓度时强碱的pH最大,强碱弱酸盐中酸根对应的酸的酸性越强,酸根水解程度越小,碳酸的酸性小于醋酸的,所以三种溶液pH的大小顺序是①>②>③,故A错误;氢氧化钠溶液抑制了水的电离,而碳酸钠和醋酸钠溶液都促进了水的电离,水解程度越大,水的电离程度越大,所以三种溶液中水电离的氢氧根离子浓度大小关系为②>③>①,故B正确;稀释时强碱的变化程度大,所以三种溶液稀释相同倍数,pH变化最大的是①氢氧化钠溶液,故C错误;等体积等浓度混合后,①溶质为NaCl、②溶质为NaHCO3与NaCl、③溶质为CH3COOH与NaCl,HCO eq \o\al(-,3)离子水解显碱性,所以pH最大的是②,故D错误。
实验步骤
实验现象
Ⅰ
将NH4Cl固体加入试管中,并将湿润的pH试纸置于试管口,试管口略向下倾斜,对试管底部进行加热
试纸颜色变化:黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2);试管中部有白色固体附着
Ⅱ
将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上
试纸颜色变化:黄色→橙黄色(pH≈5)
A.根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应
B.根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率慢
C.Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH4Cl水解造成的
D.根据试管中部有白色固体附着,说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
解析:氯化铵是强酸弱碱盐,其水溶液显酸性,会使湿润的pH试纸变红,根据I中试纸变蓝,说明NH4Cl发生了分解反应,故A正确;根据分析,根据I中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快,故B错误;根据分析,Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH4Cl分解产生的氯化氢造成的,故C错误;根据分析,根据试管中部有白色固体附着,说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵,则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3,故D正确。
1.影响盐类水解平衡的因素
(1)盐类本身的性质(越弱越水解)。
组成盐的离子对应酸或碱越弱,水解程度越______。
(2)反应条件:符合勒夏特列原理。
以Fe3+水解为例,Fe3+水解的离子方程式为
_________________________________。
Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+
条件
移动方向
水解程度
pH
加入FeCl3
________
________
________
加H2O
________
________
________
升温
________
________
________
通入HCl
________
________
________
加入NH4Cl
________
________
________
加入NaOH
________
________
________
加入Fe粉
________
________
________
2.盐类水解的应用
应用
举例
加热促进水解
热的纯碱溶液去污力强
分析盐溶液的酸碱性,并比较酸碱性的强弱
等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液均显______性,且碱性:Na2CO3______NaHCO3
判断溶液中离子能否大量共存
Al3+和HCOeq \o\al(-,3)因发生水解互促反应,不能大量共存
配制或贮存易水解的盐溶液
配制FeCl3溶液,要向FeCl3溶液中加入适量盐酸,目的是抑制Fe3+水解
胶体的制备,作净水剂
明矾溶于水,生成胶状物氢氧化铝,能吸附水中悬浮的杂质,并形成沉淀使水澄清,离子方程式为
________________________________
化肥的使用
铵态氮肥不宜与草木灰混合使用
泡沫灭火器的反应原理(双水解)
离子方程式为
_____________________________________
Al3++3H2O⥫⥬Al(OH)3+3H+
Al3++3HCOeq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+3CO2↑
无水盐的制备
由MgCl2·6H2O制MgCl2,在干燥的__________气流中加热
判断盐溶液的蒸干产物
将AlCl3溶液蒸干灼烧得到的是____________,而不是AlCl3
某些盐的分离除杂
为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入____________________________,过滤后再加入适量的盐酸
盐溶液除锈
NH4Cl溶液除去金属表面的氧化物(NHeq \o\al(+,4)水解溶液显______性)
利用水解反应来制纳米材料(氢氧化物可变为氧化物)
如利用TiCl4水解制备TiO2·xH2O的方程式为
______________________________________
判断电解质的强弱
CH3COONa溶液能使酚酞变红(pH>7),
说明CH3COOH是弱酸
TiCl4+(x+2)H2O⥫⥬TiO2·xH2O+4HCl
1.影响盐类水解的“三因素”
(1)升高温度,促进盐类的水解;
(2)加水稀释,促进盐类的水解;
(3)加入H+抑制阳离子的水解;加入OH-,抑制阴离子的水解。
2.盐溶液蒸干并灼烧所得物质的判断
(1)盐水解若生成挥发性酸(如HCl、HNO3)时,蒸干后一般得到难溶性碱,因为在盐蒸干的过程中酸会挥发,从而使盐的水解平衡右移。如AlCl3+3H2Oeq \o(=====,\s\up17(△))Al(OH)3↓+3HCl↑,再灼烧时Al(OH)3分解,最终得到Al2O3。
(2)盐水解若生成不挥发性酸(如H2SO4)时,蒸干一般得到原溶质。如Al2(SO4)3溶液蒸干仍得到Al2(SO4)3。
(3)强碱弱酸盐水溶液蒸干后一般得到原物质。如蒸干Na2CO3溶液仍得到Na2CO3固体。
盐类水解的应用
应用
举例
判断溶液
的酸碱性
FeCl3溶液呈酸性,原因是Fe3+发生水解反应:
Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+
配制或贮存易水解的盐溶液
配制CuSO4溶液时,加入少量稀硫酸,防止Cu2+水解;保存Na2CO3等碱性溶液不能用磨口玻璃塞;保存NH4F溶液不能用玻璃瓶
判断盐溶液蒸干产物
MgCl2、AlCl3溶液直接蒸干灼烧时的产物分别为MgO、Al2O3(对应的氧化物)
胶体的制备
制备Fe(OH)3胶体的离子反应:Fe3++3H2Oeq \o(=====,\s\up17(△))Fe(OH)3(胶体)+3H+
物质的提纯
除去MgCl2溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入镁粉或MgO或Mg(OH)2或MgCO3或Mg2(OH)2CO3
判断反应
能否进行
NH4Cl溶液中加入镁粉产生H2,原理是2NH4Cl+Mg+2H2O===MgCl2+2NH3·H2O+H2↑
离子共存
的判断
Al3+与AlOeq \o\al(-,2)、COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3)、S2-等因发生相互促进的水解反应而不能大量共存
作净水剂
明矾可作净水剂,原理为Al3++3H2O⥫⥬Al(OH)3(胶体)+3H+
化肥的施用
铵态氮肥与草木灰不可以混用
纯碱去
油污
纯碱溶液温度越高,去污能力越强:COeq \o\al(2-,3)+H2O⥫⥬HCOeq \o\al(-,3)+OH-,加热促进水解,c(OH-)增大
泡沫灭火
器原理
泡沫灭火器中使用的是Al2(SO4),溶液和NaHCO3溶液,两者混合时,发生双水解反应:Al3++3HCOeq \o\al(-,3)===Al(OH)3↓+3CO2↑,直至水解完全,生成气体使灭火器内压强增大,CO2、H2O、Al(OH)3一起喷出覆盖在着火物质上使火焰熄灭
[注意] 判断盐溶液蒸干灼烧时所得产物:
(1)盐溶液水解生成难挥发性酸时,蒸干后一般得原物质,如CuSO4(aq)eq \o(——→,\s\up17(蒸干))CuSO4(s);盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干灼烧后一般得对应的氧化物,如AlCl3(aq)eq \o(——→,\s\up17(蒸干))Al(OH)3eq \o(——→,\s\up17(灼烧))Al2O3。若想获得无水AlCl3,需在干燥HCl气流中加热。
(2)酸根离子易水解的强碱盐,如Na2CO3溶液等蒸干后可得到原物质。
(3)考虑盐受热时是否分解,如Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干灼烧后分别为Ca(HCO3)2—→CaO;NaHCO3—→Na2CO3;KMnO4—→K2MnO4+MnO2;NH4Cl+NH3↑+HCl↑。
(4)还原性盐在蒸干时会被O2氧化,如Na2SO3(aq)eq \o(——→,\s\up17(蒸干))Na2SO4(s)。
时间
①
②
③
④
⑤
温度/℃
20
30
40
从40 ℃冷
却到20 ℃
沸水浴后冷
却到20 ℃
颜色变化
红色略加深
红色接近①
红色比③加深较多
pH
8.31
8.29
8.26
8.31
9.20
下列说法不正确的是( )
A.NaHCO3溶液显碱性的原因:HCO eq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬H2CO3+OH-
B.①→③的过程中,颜色加深的原因可能是HCO eq \o\al(-,3)水解程度增大
C.①→③的过程中,pH略微下降说明升温过程中c(OH-)减小
D.⑤比①pH增大,推测是由于NaHCO3分解生成的Na2CO3的缘故
A.FeSO4(Fe)
B.SnCl2(HCl)
C.FeCl3(HCl)
D.NaAlO2(NaOH)
1.一般思路
单一溶液→考虑电离、水解过程;
混合溶液→考虑反应后溶液的物质组成。
2.两个“微弱”
(1)电离过程的“微弱”
弱电解质发生电离的粒子的浓度________电离生成的粒子的浓度,如H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(COeq \o\al(2-,3))(多元弱酸第一步电离程度远远大于第二步电离程度)。
(2)水解过程的“微弱”
发生水解的粒子的浓度________水解生成的粒子的浓度,如Na2CO3溶液中:c(COeq \o\al(2-,3))>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(H2CO3)(多元弱酸酸根离子的水解以第一步为主)。
[注意] 若要求比较溶液中所有微粒浓度的大小,不能忽略水的电离。如H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(H+)>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-), c(H+)>c(HCOeq \o\al(-,3))的原因是水和HCOeq \o\al(-,3)还会电离产生H+。
3.“三个守恒”
(1)电荷守恒
电荷守恒是指溶液必须保持__________,即溶液中全部阳离子所带电荷的总浓度等于全部阴离子所带电荷的总浓度。如NaHCO3溶液中: c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(COeq \o\al(2-,3))+c(OH-)。
[注意] c(COeq \o\al(2-,3))的化学计量数为2,是因为每个COeq \o\al(2-,3)带2个单位的负电荷。
(2)物料守恒
物料守恒也就是________守恒,变化前后某种元素的原子个数守恒。如0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1。
(3)质子守恒
任何水溶液中水电离出的H+和OH-的量总是相等的。若水电离出的H+或OH-与其他离子结合,或者有其他离子电离出H+或OH-,则要考虑其影响。如在NaHCO3溶液中,HCOeq \o\al(-,3)+H2O⥫⥬H2CO3+OH-,HCOeq \o\al(-,3)COeq \o\al(2-,3)+H+,溶液中的H+既有由水电离出的,还有由HCOeq \o\al(-,3)电离出的,故存在:c(H+)=c(OH-)-c(H2CO3)+c(COeq \o\al(2-,3))。
书写质子守恒式时,也可以先写出NaHCO3溶液中存在的电荷守恒式和物料守恒式,两式联立消除c(Na+),即可得质子守恒式。
[注意] 应用上述三种守恒,应先判断溶液中有哪些微粒,弱酸的酸式酸根离子既要考虑其电离产物又要考虑其水解产物。
1.离子浓度大小比较的方法
(1)关键性离子定位法:主要适用于解答选择题。即通过判断溶液中浓度最大或最小的某离子、c(H+)与c(OH-)大小关系的位置正确与否,来确定选项是否正确,这就是我们通常所用的排除法。
(2)守恒判断法:运用质子守恒、电荷守恒或物料守恒等守恒规律来解决问题,既可简化解题过程,又容易判断出答案的正确与否。
(3)反应方程式分析法:主要适用于单一溶液型问题的分析。即将电离方程式与水解方程式结合起来,进行定性与定量的分析,先考虑电解质电离,再考虑水解。
①多元弱酸溶液,根据多步电离分析。
例如:在H3PO4的溶液中:c(H+)>c(H2POeq \o\al(-,4))>c(HPOeq \o\al(2-,4))>c(POeq \o\al(3-,4))。
②多元弱酸的正盐溶液根据弱酸根分步水解分析。例如:在Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(HCOeq \o\al(-,3))。
③不同溶液中同一离子浓度的比较,要看溶液中其他粒子对其影响的因素。例如,在相同物质的量浓度的下列溶液中:a.NH4Cl,b.CH3COONH4,c.NH4HSO4,c(NHeq \o\al(+,4))由大到小的顺序为c>a>b。NH4HSO4电离出的H+抑制NHeq \o\al(+,4)的水解,而CH3COONH4中CH3COO-促进NHeq \o\al(+,4)的水解。
2.比较溶液中粒子浓度大小的解题流程
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
解析:根据溶液中的电荷守恒可知,Na2S溶液中存在:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A正确;Na2S为强碱弱酸盐,溶液中存在S2-的水解,由Ka2(H2S)=10-12.90可知,S2-的水解常数Kh(S2-)= eq \f(c(HS-)·c(OH-),c(S2-))= eq \f(Kw,Ka2(H2S))=10-1.1,根据元素守恒可知,c(HS-)<0.01 mol·L-1<10-1.1 mol·L-1,则 eq \f(c(OH-),c(S2-))= eq \f(10-1.1,c(HS-))>1,故0.01 mol·L-1 Na2S溶液中离子浓度:c(OH-)>c(S2-),B错误;Ksp(FeS)=c(Fe2+)×c(S2-)=10-17.20,
Ksp(CdS)=c(Cd2+)×c(S2-)=10-26.10,Ksp(FeS)>Ksp(CdS),则可发生反应Cd2++FeS⥫⥬CdS+Fe2+,该反应的平衡常数K1= eq \f(c(Fe2+),c(Cd2+))= eq \f(Ksp(FeS),Ksp(CdS))=108.90,反应进行较为完全,初始时c(Cd2+)=0.01 mol·L-1,则Cd2+完全转化为CdS时c(Fe2+)=0.01 mol·L-1=10-2 mol·L-1,c(Cd2+)= eq \f(c(Fe2+),K1)= eq \f(10-2,108.90) mol·L-1=10-10.90 mol·L-1<10-8 mol·L-1,C正确;
Cd2+与H2S发生反应Cd2++H2S⥫⥬CdS+2H+,反应的平衡常数K2= eq \f(c2(H+),c(Cd2+)·c(H2S))= eq \f(c2(H+)·c(S2-)·c(HS-),c(Cd2+)·c(H2S)·c(S2-)·c(HS-))= eq \f(Ka1(H2S)·Ka2(H2S),Ksp(CdS))= eq \f(10-6.97×10-12.90,10-26.10)=106.23,由题意知,H2S饱和溶液中c(H2S)=0.1 mol·L-1,则 eq \f(c2(H+),c(Cd2+))=K2·c(H2S)=105.23,Ka1(H2S)=10-6.97,H2S电离程度小,则溶液中c(H+)<1 mol·L-1,c(H+)>c2(H+)>c(Cd2+),D正确。
\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(η=\f(V(标准溶液),V(待测溶液)))) INCLUDEPICTURE "例2.tif"
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(2023·湖南卷)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1的,NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.点b:c(CH3COOH)<c(CH3COO-)
D.水的电离程度:a<b<c<d
解析:根据CH3COOH⥫⥬CH3COO-+H+,可近似认为a点c(H+)=c(CH3COO-),又a点pH=3.38,c(H+)=10-3.38mol·L-1,故Ka(CH3COOH)≈ eq \f(10-3.38×10-3.38,0.010 0)=10-4.76,A项正确;a点HCl恰好被完全中和,由物料守恒可得溶液中c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B项正确;b点溶液pH<7,即以CH3COOH的电离为主,即溶液中c(CH3COOH)<c(CH3COO-),C项正确;a、b两点溶液呈酸性,水的电离均受到抑制,溶液pH越小,水的电离受抑制程度越大,c点酸碱恰好完全中和,CH3COO-水解促进水的电离,d点NaOH过量,又抑制水的电离,故D项错误。
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