内容正文:
第9讲 盐类的水解
课标引领
1.认识盐类水解的原理和影响盐类水解的主要因素。
2.能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。
考点一 盐类水解的原理及规律
[对应学生用书P46]
1.盐类的水解
(1)概念及条件
(2)实质及特点
2.盐类水解的规律
有弱才水解,越弱越水解;谁强显谁性,同强显中性。
盐的类型
实例
是否水解
水解的离子
溶液的酸碱性
溶液的pH(25 ℃)
强酸强碱盐
NaCl、KNO3
否
—
中性
pH=7
强酸弱碱盐
NH4Cl、Cu(NO3)2
是
NH、Cu2+
酸性
pH<7
弱酸强碱盐
CH3COONa、
Na2CO3
是
CH3COO-、CO
碱性
pH>7
3.盐类水解离子方程式的书写
(1)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“↓”。
例如:NaClO:ClO-+H2OHClO+OH-;
(NH4)2SO4:NH+H2ONH3·H2O+H+。
(2)多元弱酸盐的水解是分步进行的,要分步书写水解的离子方程式,其水解程度主要取决于第一步。
例如:Na2CO3:CO+H2OHCO+OH-,HCO+H2OH2CO3+OH-。
(3)多元弱碱的盐是分步水解的,由于中间过程复杂,中学阶段仍写成一步水解。
例如:CuCl2:Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+等。
(4)弱酸弱碱盐中阴、阳离子水解相互促进。
①NH与S2-、HCO、CO、CH3COO-等组成的盐虽然水解相互促进,但水解程度较小,书写时仍用“”表示。
例如:CH3COONH4:NH+CH3COO-+H2OCH3COOH+NH3·H2O。
②Al3+与CO、HCO、S2-、HS-、[Al(OH)4]-,Fe3+与CO、HCO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。例如:Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。
4.水解常数及应用
(1)含义:盐类水解的平衡常数,称为水解常数,用Kh表示。
(2)表达式:①对于A-+H2OHA+OH-,Kh=;
②对于B++H2OBOH+H+,Kh=。
(3)意义和影响因素
①Kh越大,表示相应盐的水解程度越大。
②Kh只受温度的影响,升高温度,Kh值增大。
(4)与电离常数的关系
①强碱弱酸盐:Kh=。
②强酸弱碱盐:Kh=。
考向一 盐类水解的原理及规律
[例1] (2024·浙江镇海中学模拟)25 ℃时,浓度均为1.0 mol/L的四种正盐溶液:AX、BX、AY、BY;AX溶液的pH=7,且溶液中c(X-)=1.0 mol/L,BX溶液的pH=4,BY溶液的pH=6。下列说法正确的是( )
A.电离平衡常数Kb(BOH)小于Ka(HY)
B.AY溶液的pH小于BY溶液的pH
C.稀释相同倍数,溶液pH的变化BX等于BY
D.将浓度均为1.0 mol/L的HX和HY溶液分别稀释到体积为原来的10倍,HX溶液的pH大于HY
A 解析:根据AX、BX、BY溶液的pH且AX溶液中c(X-)=c(AX)可知,AX为强酸强碱盐,BX为强酸弱碱盐,BY为弱酸弱碱盐,则AY为强碱弱酸盐。根据BY溶液的pH=6,B+比Y-更易水解,则BOH比HY更难电离,因此电离平衡常数Kb(BOH)小于Ka(HY),A正确;AY为强碱弱酸盐,其溶液的pH>7,故AY溶液的pH大于BY溶液的pH,B错误;稀释相同倍数,BX、BY溶液的pH均增大,且BX溶液的pH变化大于BY溶液,C错误;HX为强酸,HY为弱酸,浓度相同时,稀释到体积为原来的10倍后,HY的电离程度增大,但仍不可能全部电离,故HX溶液的酸性强,pH小于HY,D错误。
[练1] (2024·浙江北斗联盟联考)常温下,HF的电离常数Ka=6.3×10-4,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5。下列说法正确的是( )
A.NH4F溶液中lg >0
B.NH4F溶液中水的电离程度小于纯水的电离程度
C.NH4F溶液中F-的水解平衡常数Kh(F-)≈1.59×10-11
D.NH4F与NH4Cl的混合溶液中有下列关系:c(NH)>c(F-)+c(Cl-)
答案:C
[练2] 已知25 ℃时,草酸的电离常数K1=5.0×10-2、K2=5.2×10-5;碳酸的电离常数K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11,则NaHC2O4溶液的pH________(填“>”“<”或“=”,下同)7,NaHCO3溶液的pH________7。
答案:< >
解析:HC2O的Ka=K2(H2C2O4)=5.2×10-5,Kh==2×10-13,Ka>Kh,溶液显酸性,pH<7;HCO的Ka=K2(H2CO3)=4.7×10-11,Kh=≈2.3×10-8,Ka<Kh,溶液显碱性,pH>7。
考点二 盐类水解的影响因素及应用
[对应学生用书P47]
1.影响盐类水解的因素
(1)内因(主要因素)
生成盐的弱酸或弱碱越弱,其对应的弱酸酸根离子或弱碱阳离子的水解程度越大,溶液的碱性或酸性越强。例如,酸性:CH3COOH>H2CO3相同温度、相同浓度的NaHCO3、CH3COONa溶液:pH(NaHCO3)>pH(CH3COONa)(填“>”或“<”)。
(2)外因(次要因素)
以FeCl3水解为例:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,分析外界条件对水解平衡的影响。
条件
平衡移
动方向
n(H+)
pH
现象
升高温度
向右
增大
减小
颜色变深
通HCl(g)
向左
增大
减小
颜色变浅
适量H2O
向右
增大
增大
颜色变浅
加少量NaHCO3(s)
向右
减小
增大
生成红褐色沉淀,放出气体
2.盐类水解的应用
(1)在科学研究中的应用
应用
应用示例
配制易水解的盐溶液
在实验室中配制FeCl3溶液时,常将FeCl3晶体溶于浓的盐酸中,再用水稀释到所需的浓度
制备某些无机物
用TiCl4制备TiO2的反应可表示为TiCl4+(x+2)H2O===TiO2·xH2O↓+4HCl,制备时加入大量的水,同时加热,促使水解趋于完全,所得的TiO2·xH2O经焙烧得到TiO2
(2)在工农业生产和生活中的应用
应用
应用示例
用热的纯碱溶液去除油污
升温可促进Na2CO3的水解,使溶液中c(OH-)增大,可以增强去污效果
用可溶性铝盐、铁盐作净水剂
Al3+水解生成的Al(OH)3胶体、Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体可以使水中细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉降,从而除去水中的悬浮物,起到净水的作用
制造泡沫灭火器
泡沫灭火器中装有浓NaHCO3溶液和浓Al2(SO4)3溶液,当二者混合时发生剧烈反应,产生CO2气体和Al(OH)3沉淀,在起泡剂作用下迅速产生大量泡沫,用以灭火
合理施用化肥
草木灰与铵态氮肥不能混合施用,草木灰中含CO,可与NH发生相互促进的水解反应,释放出NH3,降低肥效
考向二 影响盐类水解的因素
[例2] (经典高考题)实验测得10 mL 0.50 mol/L NH4Cl溶液、10 mL 0.50 mol/L CH3COONa溶液的pH分别随温度与稀释加水量的变化如图所示。已知25 ℃时CH3COOH和NH3·H2O的电离常数均为1.8×10-5。下列说法不正确的是( )
A.图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化
B.将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为 mol/L,溶液pH变化值小于lgx
C.随温度升高,Kw增大,CH3COONa溶液中c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小
D.25 ℃时稀释相同倍数的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液中:c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH)
C 解析:随加水量的增大,CH3COONa、NH4Cl的水解程度均增大,但水解产生离子的浓度均减小,故CH3COONa溶液pH减小,NH4Cl溶液pH增大,因此图中实线表示pH随加水量的变化,虚线表示pH随温度的变化,A正确;将NH4Cl溶液加水稀释至浓度为 mol/L,若水解平衡不移动,c(H+)变为原来的,溶液的pH将增大lg x,但加水稀释时,NH4Cl的水解平衡正向移动,c(H+)大于原来的,因此溶液pH的变化值小于lg x,B正确;随温度升高,水的电离程度变大,Kw增大;随温度升高,CH3COONa的水解程度变大,溶液中c(OH-)增大,C错误;根据电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+) =c(OH-)+c(CH3COO-),c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因此NH4Cl溶液中c(Cl-)-c(NH) =c(H+)-c(OH-),CH3COONa溶液中c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+);25 ℃时,稀释相同倍数后的NH4Cl溶液与CH3COONa溶液的浓度仍相等,由于电离常数相同,其中盐的水解程度仍相同,因此,两溶液中|c(OH-) -c(H+)|(两者差的绝对值)相等,故有c(Na+)-c(CH3COO-)=c(Cl-)-c(NH),D正确。
外界条件对盐类水解的影响
[练3] (2024·浙江温州一模)25 ℃时,某小组做如下两组实验。
实验 Ⅰ:分别往浓度均为0.10 mol/L NaHCO3、Na2CO3溶液中通入CO2至pH=7;
实验 Ⅱ:在1.0 L、0.10 mol/L Na2CO3溶液中加入0.01 mol BaSO4固体,充分反应。
已知:25 ℃,H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7、Ka2=4.7×10-11;Ksp(BaCO3)=2.6×10-9、Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。混合后溶液体积变化忽略不计。下列说法不正确的是( )
A.0.10 mol/L NaHCO3、Na2CO3溶液中水的电离程度:Na2CO3>NaHCO3
B.实验 Ⅰ 结束后,Na2CO3、NaHCO3溶液中均有c(HCO)>c(H2CO3)
C.实验 Ⅱ 的转化存在平衡常数:K=
D.实验 Ⅱ 中,改用饱和Na2CO3溶液,Na2CO3的平衡转化率减小
D 解析:CO的第一步水解程度大于第二步水解程度,所以0.10 mol/L NaHCO3、Na2CO3溶液中水解程度:Na2CO3>NaHCO3,水的电离程度:Na2CO3>NaHCO3,A正确;由Ka1==4.5×10-7可知,当pH=7时,c(HCO)>c(H2CO3),B正确;实验 Ⅱ 发生反应:CO(aq)+BaSO4(s)⇌SO(aq)+BaCO3(s),平衡常数K====,C正确;该反应CO(aq)+BaSO4(s)⇌SO(aq)+BaCO3(s)可看作气体平衡反应中的等体积类型,增大Na2CO3溶液浓度,等同于等体积气体反应中的增大压强,平衡不移动,Na2CO3的平衡转化率不变,D错误。
考向三 盐类水解的应用
[例3] (2024·浙江嘉兴五中模拟)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答:
FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2OFe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)+H+ K2
Fe(OH)+H2OFe(OH)3+H+ K3
(1)以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是________________。
(2)通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为xFe3++yH2OFex(OH)+yH+。欲使平衡正向移动可采用的方法是________(填标号)。
a.降温 b.加水稀释
c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3
(3)室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是________________。
答案:(1)K1>K2>K3 (2)bd (3)调节溶液的pH
解析:(1)Fe3+分三步水解,水解程度越来越小,所以对应的平衡常数为K1>K2>K3。
(2)生成聚合氯化铁的离子方程式为xFe3++yH2OFex(OH)+yH+,由于水解是吸热的,降温则水解平衡逆向移动;加水稀释,水解平衡正向移动;NH4Cl溶液呈酸性,加入NH4Cl,H+浓度增大,平衡逆向移动;加入NaHCO3,消耗H+,H+浓度降低,平衡正向移动,故可采用的方法是b、d。
(3)从反应的离子方程式可知,氢离子的浓度影响聚合氯化铁的生成,所以关键条件是调节溶液的pH。
[练4] 下列根据反应原理设计的应用不正确的是( )
A.CO+H2OHCO+OH- 用热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ 明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓+4HCl 用TiCl4制备TiO2
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl↓+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入NaOH固体
答案:D
[对应学生用书P49]
1.下列有关问题与盐的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属时的除锈剂
②NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂
③草木灰与铵态氮肥不能混合施用
④实验室中盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
⑤加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体
⑥要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+,可先通入氧化剂Cl2,再调节溶液的pH
A.①②③⑥ B.②③④⑥
C.①④⑤⑥ D.①②③④⑤
答案:D
2.(2024·浙江绍兴一中模拟)25 ℃时H2S的Ka1(H2S)=1.1×10-7,Ka2(H2S)=1.3×10-13。下列说法正确的是( )
A.相同温度下,Na2S溶液pH大于NaHS溶液
B.某个温度下,将pH=6的H2S溶液稀释100倍,pH可能为8
C.往H2S溶液中滴入NaOH溶液的过程中,一直减小
D.25 ℃时,等浓度Na2S和NaHS混合溶液,水电离出的氢离子浓度为1.3×10-13mol/L
答案:C
3.赖氨酸[H3N+(CH2)4CH(NH2)COO-,用HR表示]是人体必需氨基酸。常温下,赖氨酸与足量盐酸反应可得盐酸盐(H3RCl2),H3RCl2呈酸性,在水溶液中存在电离平衡:H3R2+H2R+HRR-。下列叙述正确的是( )
A.0.01 mol/L H3RCl2的水溶液稀释10倍后,pH=3
B.H3RCl2的水溶液中c水(H+)<10-7 mol/L
C.H3RCl2水溶液中c(Cl-)+c(OH-)+c(R-)=2c(H3R2+)+c(H+)
D.NaR水溶液中R-的水解平衡常数Kh与K3的关系为Kh·K3=1014
B 解析:H3R2+⇌H2R++H+,0.01 mol/L H3RCl2的水溶液稀释10倍后,H3R2+的电离平衡正向移动,n(H+)增大,但pH<3,A错误;H3RCl2的水溶液中,存在电离平衡H3R2+⇌H2R++H+,对水电离产生抑制作用,c水(H+)<10-7 mol/L,B正确;H3RCl2水溶液中,存在电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)+c(R-)=2c(H3R2+)+c(H2R+)+c(H+),则c(Cl-)+c(OH-)+c(R-)>2c(H3R2+)+c(H+),C错误;NaR水溶液中R-的水解平衡常数Kh与K3的关系为Kh·K3=×=Kw=10-14,D错误。
4.(2024·浙江名校协作体联考)已知NaHSO3溶液常温时显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO+H2OH2SO3+OH- ①
HSOH++SO ②
向0.1 mol/L的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,下列说法正确的是( )
A.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HSO)增大
B.加入少量Na2SO3固体,则c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+c(OH-)+c(SO)
C.加入少量NaOH溶液,、的值均增大
D.加入氨水至中性,则c(Na+)+c(NH)=c(SO)+c(HSO)
答案:C
5.(2023·北京卷)下列过程与水解反应无关的是( )
A.热的纯碱溶液去除油脂
B.重油在高温、高压和催化剂作用下转化为小分子烃
C.蛋白质在酶的作用下转化为氨基酸
D.向沸水中滴入饱和FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体
B 解析:热的纯碱溶液因碳酸根离子水解显碱性,油脂在碱性条件下能水解生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油,故可用热的纯碱溶液去除油脂,A不符合题意;重油在高温、高压和催化剂作用下发生裂化或裂解反应生成小分子烃,与水解反应无关,B符合题意;蛋白质在酶的作用下可以发生水解反应生成氨基酸,C不符合题意; Fe3+能发生水解反应生成 Fe(OH)3,加热能增大Fe3+ 的水解程度,D不符合题意。
6.(2023·重庆卷)(NH4)2SO4溶解度随温度变化的曲线如图所示,关于各点对应的溶液,下列说法正确的是( )
A.M点Kw等于N点Kw
B.M点pH大于N点pH
C.N点降温过程中有2个平衡发生移动
D.P点c(H+)+c(NH)+c(NH3·H2O)=c(OH-)+2c(SO)
B 解析:温度升高,水的电离程度增大,则M点Kw小于N点Kw,A错误;升高温度促进铵根离子的电离,且N点铵根离子浓度更大,水解生成氢离子浓度更大,N点酸性更强,故M点pH大于N点pH,B正确;N点降温过程中有水的电离平衡、铵根离子的水解平衡、硫酸铵的溶解平衡3个平衡发生移动,C错误;P点为硫酸铵的不饱和溶液,由电荷守恒可知:c(H+)+c(NH)=c(OH-)+2c(SO),D错误。
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