内容正文:
第三节 盐类的水解
新知探究课14 盐类的水解原理
1.了解不同盐溶液的酸碱性,通过实验探究理解盐溶液的水解规律,培养“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。
2.能用化学用语正确表示盐类的水解,能通过实验证明盐类水解的存在,培养“证据推理与模型认知”的化学核心素养。
一、盐溶液的酸碱性
按强酸强碱盐、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐分类完成下表。
盐溶液
pH
盐类型
酸碱性
NaCl
pH=7
强酸强碱盐
中性
KNO3
pH=7
Na2CO3
pH>7
强碱弱酸盐
碱性
CH3COONa
pH>7
NH4Cl
pH<7
强酸弱碱盐
酸性
(NH4)2SO4
pH<7
二、盐溶液呈现不同酸碱性的原因
1.理论分析
(1)NH4Cl溶液
理论解释
和OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,使水的电离平衡向右移动
平衡时酸碱性
溶液中c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性
离子方程式
+H2O⥫⥬NH3·H2O+H+
(2)CH3COONa溶液
理论
解释
CH3COO-和H+结合生成弱电解质CH3COOH,使水的电离平衡向右移动
平衡时酸碱性
溶液中c(H+)<c(OH-),溶液呈碱性
离子方程式
CH3COO-+H2O⥫⥬CH3COOH+OH-
(3)Na2CO3溶液
由于H2CO3是二元酸,Na2CO3溶液水解分两步进行。其离子方程式为,+H2O⥫⥬OH-+H2CO3。
(4)NaCl溶液
H2O⥫⥬OH-+H+,NaCl===Na++Cl-,溶液中盐电离的离子不能与H2O电离出的H+或OH-生成弱电解质。溶液中c(H+)=c(OH-),溶液呈中性。
2.盐类水解的定义
在水溶液中,盐电离出来的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
3.实质
盐电离―→
―→破坏了水的电离平衡―→水的电离程度增大―→c(H+)≠c(OH-)―→溶液呈碱性、酸性。
微点拨:常见的“弱”离子
①弱碱阳离子:、Al3+、Fe3+、Cu2+等。②弱酸根离子:、、[Al(OH)4] -、、S2-、HS-、ClO-、CH3COO-、F-等。
判一判 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)pH=4的盐酸与氯化铵溶液中c(H+)H2O相同。 ( × )
(2)25 ℃,pH>7的溶液可能是碱溶液也可能是盐溶液。 ( √ )
(3)CH3COONH4溶液呈中性是因为CH3COONH4不水解。 ( × )
(4)AgNO3溶液呈酸性的原因为Ag++H2O===AgOH+H+。 ( × )
(5)Na2S溶液呈碱性的原因为S2-+2H2O⥫⥬H2S+2OH-。 ( × )
三、电解质溶液中的电荷守恒与元素守恒
1.电荷守恒
(1)内容:电解质溶液中阳离子所带的电荷总数与阴离子所带的电荷总数相等,即电荷守恒,溶液呈电中性。
(2)实例:
碳酸钠溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)。
2.元素守恒
(1)内容:在电解质溶液中,由于某些离子发生水解或电离,离子的存在形式发生了变化。离子所含的某种元素在变化前后是守恒的,即元素守恒。
(2)实例:
0.1 mol/L的Na2CO3溶液中,0.1 mol/L=c(Na+)=+c(H2CO3)。
想一想 25 ℃,pH=7的NH4Cl和氨水混合液中c(Cl-)与的关系?
[提示] c(Cl-)=。
盐类水解的原理与规律
海洋面积约占地球表面积的71%。海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、、Br-、、等离子。海水呈弱碱性(pH约为8.1),海水的弱碱性有利于海洋生物利用碳酸钙形成介壳。
[问题1] 请从化学的角度分析海水呈碱性的原因是什么?
[提示] +H2O⥫⥬OH-+H2CO3。
[问题2] 在预测NaHCO3溶液的酸碱性时,甲同学认为NaHCO3为酸式盐,应呈酸性;乙同学认为会水解,溶液应呈碱性;丙同学认为既会发生电离又会发生水解,溶液的酸碱性取决于电离程度、水解程度的相对大小。上述三位同学的观点哪个是正确的?
[提示] 丙同学。在NaHCO3溶液中:、+H2O⥫⥬H2CO3+OH-,由于的水解程度大于电离程度,溶液呈碱性。
[问题3] NaHCO3、Na2CO3同样为碳酸盐,试分析同浓度二者的碱性强弱。
[提示] Na2CO3碱性更强。因为的水解程度大于。
[问题4] 已知常温下HF和CH3COOH的电离常数分别为6.3×10-4、1.76×10-5,试判断等浓度的NaF和CH3COONa溶液pH的大小。
[提示] 因Ka:HF>CH3COOH,故F-水解程度小于CH3COO-,NaF和CH3COONa溶液的pH后者大。
1.盐类水解的规律
2.盐类水解反应的特征
[注意] 弱酸弱碱盐的酸碱性取决于酸、碱的相对强弱,谁强显谁性。
3.酸式盐溶液的酸碱性
(1)只电离不水解(如NaHSO4)的显酸性。
(2)电离程度大于水解程度(如NaHSO3、)的显酸性。
(3)水解程度大于电离程度(如NaHCO3、NaHS)的显碱性。
1.“84”消毒液在日常生活中被广泛使用。该消毒液无色,pH大于7,对某些有色物质有漂白作用。你认为它可能的有效成分是( )
A.SO2 B.Na2CO3
C.KMnO4 D.NaClO
D [A项SO2的水溶液呈酸性,C项KMnO4溶液呈中性,Na2CO3和NaClO溶液呈碱性,但B项没有漂白作用,D项水解生成的HClO具有漂白性。]
2.(2023·杭州高二检测)下列物质的水溶液因促进水的电离而呈碱性的是 ( )
A.Na2CO3 B.AlCl3
C.Ca(OH)2 D.NaNO3
[答案] A
3.NaHS溶液呈碱性的原因是________________________________________。
NaHSO3溶液呈酸性的原因是_______________________________________。
[答案] HS-的水解程度大于电离程度 的电离程度大于水解程度
盐类水解离子方程式书写
[问题1] 请分析在Na2S溶液中,是否发生水解反应,如果反应,哪种离子发生了水解反应,水溶液显什么性?水解离子方程式如何写?
[提示] 发生了水解反应。在溶液中,Na2S电离出的S2-是弱酸酸根离子,它会与水电离出的H+部分结合成HS-,发生水解反应,导致溶液中c(OH-)>c(H+),溶液显碱性。S2-+H2O⥫⥬HS-+OH-、HS-+H2O⥫⥬H2S+OH-。
[问题2] FeCl3溶液显碱性,水解的离子方程式如何写?
[提示] Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3+3H+。
[问题3] 对应的酸是H2CO3,所以其水解离子方程式为+2OH-,对吗?
[提示] 不对。多元弱酸酸根离子的水解方程式应分步书写,应为+OH-(主要)、+H2O⥫⥬H2CO3+OH-(次要)。
[问题4] AlCl3溶液与Na2CO3溶液混合生成气体和沉淀,写出反应的离子方程式。
提示:+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑。
[问题5] CH3COONH4溶液呈中性,写出有关离子方程式。
[提示] +H2O⥫⥬CH3COOH+NH3·H2O。
1.单一离子水解
水解程度较小,水解离子方程式一般应用“⥫⥬”连接,水解生成的弱电解质的浓度很小,一般不生成沉淀或气体,一般不标“↓”或“↑”符号。
(1)多元弱酸酸根离子水解方程式应分步书写,水解是以第一步为主,如水解方程式为+OH-(主+H2O⥫⥬H2CO3+OH-(次)。
(2)多元弱碱阳离子水解一般一步写出,如Fe3+水解方程式为+3H+。
2.弱酸弱碱盐水解:阴、阳离子水解相互促进
和HS-、S2-、、、CH3COO-等组成的盐虽然水解相互促进,但水解程度较小,仍是部分水解,书写时仍用“⥫⥬”表示。 如+CH3COO-+H2O⥫⥬CH3COOH+NH3·H2O。
(2)Al3+与、、HS-、S2-,Fe3+与、等组成的盐水解相互促进非常彻底,生成气体和沉淀,书写时用“===”表示,可标出“↓”或“↑”符号。如===Al(OH)3↓+3CO2↑。
1.下列离子方程式属于盐的水解,且书写正确的是( )
A.FeCl3溶液:Fe3++3H2O⥫⥬Fe(OH)3↓+3H+
B.NaHS溶液:HS-+H2O⥫⥬H2S+OH-
C.Na2CO3溶液:+2H2O⥫⥬
H2CO3+2OH-
D.NH4Cl溶液:+H2O===NH3·
H2O+H+
B [A项Fe(OH)3不应标“↓”;C项应分步水解;D项应用“⥫⥬”。]
2.写出下列有关的离子方程式
(1)明矾净水:______________________________________________________;
(2)NaHCO3呈碱性:__________________________________________________;
(3)HCOONH4水溶液呈酸性:_________________________________________;
(4)Na[Al(OH)4]水溶液呈碱性:_________________________________________;
(5)Na2C2O4呈碱性:__________________________________________________。
[答案] (1)Al3++3H2O⥫⥬Al(OH)3+3H+
+H2O⥫⥬H2CO3+OH-
+H2O⥫⥬HCOOH+NH3·H2O
(4) [Al(OH)4]-⥫⥬Al(OH)3+OH-
+OH-
1.有弱才水解无弱不水解,谁强显谁性,两强显中性,越弱越水解。
2.盐水解的实质是促进水的电离,使溶液中的c(H+)≠c(OH-)。
3.多元弱酸酸根离子分步水解分步写,多元弱碱阳离子分步水解,合成一步写。
1.下列有关盐类水解的叙述正确的是( )
A.溶液呈中性的盐一定是强酸、强碱反应生成的盐溶液
B.含有弱酸根离子的盐的水溶液一定呈碱性
C.盐溶液的酸碱性主要取决于形成盐的酸和碱的相对强弱
D.强酸强碱反应后的溶液一定呈中性
[答案] C
2.(生活素材)纯碱和小苏打是日常生活中的必需品,是食品制作中的必需的添加剂。两者的溶液都显碱性。25 ℃时,浓度均为0.2 mol·L-1的NaHCO3与Na2CO3溶液中,下列判断不正确的是( )
A.均存在电离平衡和水解平衡
B.存在的粒子种类相同
C.c(OH-)前者大于后者
D.Na2CO3溶液中水的电离程度更大
[答案] C
3.室温下,在pH都等于9的NaOH和CH3COONa两种溶液中,设由水电离产生的OH-浓度分别为a mol·L-1与b mol·L-1,则a和b关系为( )
A.a>b B.a=10-4b
C.b=10-4a D.a=b
B [NaOH抑制水的电离,所以由水电离出的c(OH-)等于溶液中的c(H+)等于10-9 mol·L-1;CH3COONa水解,促进了水的电离,所以由水电离出的c(OH-)= mol·L-1=10-5 mol·L-1,故==10-4,即a=10-4b。]
4.(生活素材)常温下,人体血液里存在重要的酸碱平衡:,使人体血液pH保持在7.35~7.45,否则就会发生酸中毒或碱中毒。血液pH随∶c(H2CO3)变化关系如表:
∶c(H2CO3)
1.0
17.8
20.0
22.4
pH
6.10
7.35
7.40
7.45
下列说法不正确的是( )
A.正常人体血液中的水解程度大于电离程度
B.发生血液酸中毒时,可注射NaHCO3溶液缓解
C.pH=7.00的血液中,c(H2 CO3 ))
D.pH=7.40的血液中的水解程度一定大于H2CO3的电离程度
D [正常人体血液显碱性,说明的水解程度大于电离程度,A正确;发生血液酸中毒时,可注射NaHCO3溶液可与H+结合形成H2CO3,降低H+浓度,缓解酸中毒,B正确;∶c(H2CO3)=1.0时,血液pH=∶c(H2CO3)=17.8时,血液pH=7.35,因此pH=7.00的血液中∶c(H2CO3)>1,则c(H2CO3),C正确;在pH=7.40的血液中∶c(H2CO3)=的浓度远大于H2CO3浓度,无法根据溶液pH比较的水解程度和H2CO3的电离程度的相对大小,D错误。]
5.(2023·唐山质检)现有浓度均为0.01 mol·L-1的五种电解质溶液:①HNO3;②Na2CO3;③NH4Cl;④CH3COONH4;⑤NaOH。
(1)25 ℃时①的pH=________。
(2)能够促进水的电离的有________(填编号,下同)。
(3)所含离子种类最多的是________。
(4)在上述溶液中分别加入AlCl3溶液,有一种物质能产生大量的气体,该反应的离子方程式为________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)25 ℃,pH=4的HNO3与NH4Cl溶液中水电离出的c(H+)H2O分别为__________、__________。
[答案] (1)2 (2)②③④ (3)②
+2Al3++3H2O===3CO2↑+2Al(OH)3↓
(5)1×10-10mol·L-1 1×10-4mol·L-1
新知探究课固基练(十四) 盐类的水解原理
1.下列物质的水溶液常温下pH小于7的是( )
A.NaCl B.CH3COONa
C.NH4Cl D.NaHCO3
[答案] C
2.下列微粒中,能影响水的电离平衡,且能使水的电离平衡向右移动的是( )
[答案] D
3.盐类水解的过程中,下列说法错误的是( )
A.盐的电离平衡被破坏
B.水的电离平衡被破坏
C.溶液的pH可能发生改变
D.生成了弱电解质
[答案] A
4.下列反应不属于水解反应或水解方程式不正确的是( )
①HCl+H2O⥫⥬H3O++Cl-
②AlCl3+3H2O===Al(OH)3+3HCl
③Na2CO3+2H2O⥫⥬H2CO3+2NaOH
④碳酸氢钠溶液:+H3O+
⑤NH4Cl溶于D2O中+D2O⥫⥬NH3·D2O+H+。
A.①②③④ B.①②③
C.②③⑤ D.全部
D [①氯化氢是强电解质完全电离,不属于水解;②是氯化铝水解的过程,但水解是可逆反应,错误;③碳酸钠溶液中分步水解,水解离子方程式错误;④写的是碳酸氢根离子的电离过程,不是水解反应,符合;⑤NH4Cl溶于D2O中的反应离子方程式为+D2O⥫⥬NH3·DHO+D+,水解离子方程式错误。]
5.某同学拟用pH计测定溶液pH以探究某酸HR是否为弱电解质。下列说法正确的是( )
A.25 ℃时,若测得0.01 mol·L-1NaR溶液pH=7,则HR是弱酸
B.25 ℃时,若测得0.01 mol·L-1HR溶液pH>2且pH<7,则HR是弱酸
C.25 ℃时,若测得HR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL,测得pH=b,b-a<1,则HR是弱酸
D.25 ℃时,若测得NaR溶液pH=a,取该溶液10.0 mL,升温至50 ℃,测得pH=b,a>b,则HR是弱酸
B [25 ℃时,若测得0.01 mol·L-1NaR溶液pH=7,可知NaR为强酸强碱盐,则HR为强酸,A错误;25 ℃时,若测得HR溶液pH>2且pH<7,可知溶液中c(H+)<0.01 mol·L-1,所以HR未完全电离,HR为弱酸,B正确;假设HR为强酸,取pH=6的该溶液10.0 mL,加蒸馏水稀释至100.0 mL测得此时溶液pH<7,C错误;假设HR为强酸,则NaR为强酸强碱盐,溶液呈中性,升温至50 ℃,促进水的电离,水的离子积常数增大,pH减小,D错误。]
6.室温下,0.5 mol·L-1相同体积的下列四种溶液①KCl、②FeCl3、③HF、④Na2CO3,其中所含阳离子数由多到少的顺序是( )
A.④>①=②>③
B.①>④>②>③
C.④>①>③>②
D.④>②>①>③
D [本题主要考查对强弱电解质及电离与水解主次矛盾的掌握情况,由于强电解质在水中以电离为主,水解是极其微弱的,所以四种物质中Na2CO3电离的阳离子数必为最多,HF为弱电解质,电离出的H+必为最少,先排除B、C项,再观察KCl和FeCl3,如果只考虑电离,二者电离的阳离子数应相等,但Fe3+存在水解且一个Fe3+可水解生成三个H+,导致其溶液中阳离子数增多,故D项正确。]
7.25 ℃时,用pH试纸测得0.1 mol·L-1 NaNO2溶液的pH>7。
(1)NaNO2溶液pH>7的原因是(用离子方程式表示) _________________________________________________________________
_______________________________________________________________,
NaNO2溶液中c(HNO2)=________(用溶液中其他离子的浓度关系式表示)。
(2)常温下,将0.2 mol·L-1的HNO2和0.1 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,所得溶液的pH<7,说明HNO2的电离程度________(填“大于”或“小于”)NaNO2的水解程度。该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)常温下,pH=3的HNO2溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液pH________7(填“大于”或“小于”,下同),c(Na+)________。
[解析] (1)由于水电离出的OH-浓度与H+浓度相等水解生成HNO2+H2O⥫⥬HNO2+OH-),所以c(OH-)=c(HNO2)+c(H+),即c(HNO2)=c(OH-)-c(H+)。(2)两溶液混合后得到等浓度的HNO2和NaNO2的混合溶液,溶液显酸性说明的电离程度大于+H2O⥫⥬HNO2+OH-的水解程度。根据电荷守恒+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),c(H+)>c(OH-),则>c(Na+),由于水解程度小,故>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。(3)pH=3的HNO2溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,则c(HNO2)远大于10-3 mol·L-1,pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=10-3 mol·L-1;pH=3的HNO2和pH=11的NaOH溶液等体积混合后剩余HNO2,溶液显酸性c(H+)>c(OH-),根据+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),知c(Na+)。
[答案] +H2O⥫⥬HNO2+OH- c(OH-)-c(H+)
(2)大于 >c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
(3)小于 小于
8.有下列盐溶液:①KNO3,②AgNO3,③K2CO3,④FeCl3,⑤K2SO4,⑥NaClO,⑦NH4Cl。
(1)呈酸性的是__________,呈碱性的是________,呈中性的是________。
(2)设计最简单的实验区别①、③和④的溶液:____________________________
____________________________________________________________________。
(3)证明③溶液呈碱性是由水解造成的:_____________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] AgNO3、FeCl3、NH4Cl属于强酸弱碱盐,溶液呈酸性;K2CO3、NaClO属于强碱弱酸盐,溶液呈碱性;KNO3、K2SO4属于强酸强碱盐,溶液呈中性。
[答案] (1)②④⑦ ③⑥ ①⑤
(2)将三种溶液各取少许装入试管中,分别滴入紫色石蕊溶液,溶液不变色的为KNO3溶液,变红色的为FeCl3溶液,变蓝色的为K2CO3溶液
(3)向K2CO3溶液中滴入酚酞溶液,溶液显红色;若再向该溶液中滴入过量氯化钙溶液,产生白色沉淀,且溶液的红色褪去,可说明Na2CO3溶液呈碱性是由水解引起的
9.常温下,A+、B+、C-、D-四种离子两两组成四种可溶性盐,其中:AC和BD盐溶液的pH=7,BC盐溶液的pH>7,则下列说法正确的是( )
A.AD盐溶液的pH<7
B.在AC盐溶液中:c(A+)+c(AOH)=c(C-)+c(HC)
C.碱的电离程度一定是:AOH>BOH
D.酸的电离程度一定是:HC>HD
AB [在盐类水解中,遵循“有弱才水解,越弱越水解,谁强显谁性,同强显中性”的规律,常温下,AC、BD盐溶液的pH=7,说明电离程度AOH=HC、BOH=HD,而BC盐溶液的pH>7,说明电离程度BOH>HC,故碱的电离程度:BOH>AOH,酸的电离程度:HD>HC,C、D两项错误;AD盐溶液中,电离程度:HD>AOH,故溶液显酸性,A项正确;由元素守恒可知,B项正确。]
10.有A、B、C、D四种无色溶液,它们分别是CH3COONa溶液、NH4Cl溶液、NaHSO4溶液和BaCl2溶液中的一种。已知:A、B溶液呈酸性,A、C溶液混合后溶液变浑浊。下列说法正确的是( )
A.D溶液的pH<7
B.C溶液是CH3COONa溶液
C.溶液A滴入NaHCO3溶液中产生气体
D.溶液B进行焰色试验呈黄色
C [根据题意可知:A为NaHSO4溶液,B为NH4Cl溶液,C为BaCl2溶液,D为CH3COONa溶液。A项中D的溶液水解显碱性,pH>7,故A错;B项中C为BaCl2溶液,故B错;C项中A滴入NaHCO3溶液中,发生反应:===H2O+CO2↑,故C对;D项溶液B进行焰色试验没有颜色,故D错。]
11.(1)常温下,pH=6的盐酸和pH=8的Na2CO3溶液中,水电离出的c(OH-)分别为x mol·L-1和y mol·L-1,二者的关系正确的是________(填字母)。
a.x=10-2y b.x=102y
c.x=y d.x>y
(2)常温下,0.1 mol·L-1 HA溶液中=108。现取0.1 mol·L-1 HA溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化)。试回答下列问题:
①混合溶液呈________(填“酸”“中”或“碱”)性,理由是________________
____________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
②混合溶液中由水电离出的c(H+)____________(填“大于”“小于”或“等于”)0.1 mol·L-1 NaOH溶液中由水电离出的c(H+)。
[解析] (1)pH=6的盐酸中,水电离出的c(OH-)=mol·L-1=1×10-8mol·L-1;pH=8的Na2CO3溶液中,水电离出的c(OH-)=mol·L-1=1×10-6mol·L-1,故x∶y=(1×10-8)∶(1×10-6)=10-2∶1,x=10-2y。
(2)由于=108,根据c(H+)·c(OH-)=10-14可知,c(H+)=10-3mol·L-1,所以HA为弱酸。①由于A-+H2O⥫⥬HA+OH-,混合溶液呈碱性。②NaA水解促进水的电离,而NaOH抑制水的电离。
[答案] (1)a (2)①碱 A-+H2O⥫⥬HA+OH- ②大于
12.常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如表:
实验
编号
HA物质
的量浓度/
(mol·L-1)
NaOH物质
的量浓度/
(mol·L-1)
混合溶液
的pH
①
0.1
0.1
pH=9
②
c
0.2
pH=7
③
0.2
0.1
pH<7
请回答:
(1)从①组实验分析,HA是________(填“强酸”或“弱酸”)。
(2)②组实验表明,混合液中离子浓度c(A-)与c(Na+)的大小关系是________________。
(3)从③组实验结果分析,说明HA的电离程度________(填“大于”“小于”或“等于”)NaA的水解程度,该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] 实验①二者恰好生成盐NaA,pH=9说明HA为弱酸;实验②为中性,说明HA过量,c>0.2;实验③HA过量且HA的电离程度大于A-水解程度。
[答案] (1)弱酸 (2)c(A-)=c(Na+) (3)大于 c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
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